材料科学与物质结构基础知识第一章第一节

这是一个关于材料科学与物质结构基础知识第一章第一节的思维导图。系统梳理了材料科学的基本概念、物质结构的微观世界以及它们之间的相互作用。

第一章

• 材料科学知识
  • 材料的组成
    • 化学组成
      • ⾦属材料:化学元素
      • ⽆机⾮⾦属:氧化物
        • 影响材料化学性质、耐⽔性、抗腐蚀性、⽼化性能。燃烧性能
      • 有机材料；C H
    • 矿物组成
      • 花岗岩
        • ⻓⽯
          • 酸性岩⽯多，抗⻛性能 好
        • ⽯英
          • 强度⾼、硬度⼤、耐磨性好
      • ⼤理⽯
        • ⽅解⽯
          • 碱性；强度、硬度耐磨性不如花岗岩，不耐酸腐蚀；抗⻛差，不适⽤室外
        • ⽩云⽯
          • 矿物影响材料的物理⼒学性质
  • 材料的结构
    • 微观结构
      • 晶体结构
        • 微观：规律排列，周期重复出现；各向异性
        • 宏观：多个晶粒聚集⽽成，各向同性；钢材
        • ①原⼦晶体：共价键；⾦刚⽯②离⼦晶体离⼦键；NACL ③⾦属晶体：⾦属键；铜 ④分⼦晶体：范德华⼒；冰
      • 非晶体结构
        • ⽆序排列；各向同性，⽆固定熔点，具有潜在化学活性；易发⽣化学反应；粉煤灰
        • 胶体；⾮晶体，微⼩固体粒⼦1nm-100nm之间分散在连续介质中，质点很微⼩，表⾯积⼤，吸附能⼒强，很强的粘结⼒：⽔化硅酸钙
    • 细观结构
      • 光学显微镜下观察
    • 宏观结构
      • ⽬测或者放⼤镜
• 材料基本性质
  • 材料的物理参数
    • 密度：ρ= m/V(V不包括孔隙；）与外界条件变化无关，只与自身固体物质体积有关
    • 表观密度：ρo= m/Vo(V:包含孔隙体积）
    • 堆积密度ρo‘= m/Vo‘包括材料内孔隙和颗粒间孔隙
    • 孔隙率；材料内部孔隙和材料总体积之比；密实度：固体和总体积之比；二者反应材料的致密程度；
    • 空隙率；堆积体积中；颗粒空隙占总体积的百分率；填充率：堆积体积中，颗粒体积占总体积百分率；二者反应了颗粒堆积相互填充的致密程度
  • 材料的物理性质
    • 亲水性和憎水性：亲水：湿润角小于90°；憎水性：湿润角大于90°
    • 吸水性：在水中吸水的性质；吸湿性：在潮湿空气中吸收水分的性质；用含水率表示；含水率会随幻想湿度、温度变化，通常用平衡含水率，吸湿后材料表观密度和导热系数增大，强度降低。体积膨胀
    • 耐水性：软化系数表示；材料在水饱和状态的抗压强度与材料在干燥的抗压强度之比；K=F饱/F干；K＞0.85耐水
    • 抗渗性（不透水性）：抵抗压力水渗透；渗透系数越小，材料抗渗性越好；抗渗等级越大，抗渗性越好；
    • 抗冻性：抗冻等级越大越好
    • 导热性：导热系数越大越好；导热系数小于0.23位绝热；含水率会导致导热系数增大，绝热下降
  • 材料的力学性质
    • 1.强度：抵抗破坏的能力；2.弹性和塑性；抵抗变形的能力（弹性模量越大，抵抗变形能力越强）；3：脆性和韧性：冲击或振动荷载下，不破坏；4硬度：抵抗硬物压入或刻划的能力，金属，木材，混凝土：压痕法；矿物材料：刻划法
• 材料的组成和结构是决定材料性质的内在因素
• 气硬性胶凝材料
  • 石灰
    • 石灰的原料与生产：CaCO,为主要成分的天然岩石，如石灰石、石灰石等经过高温煅烧释放出CO2，得到以CaO为主要成分的生石灰；需严格控制煅烧温度；不然容易生产欠火石灰”和“过火石灰
    • 生石灰的消化：CAO +H2O =CA(OH)2;熟化过程大梁放热；体积急剧膨胀。为防止抹灰层爆灰起鼓，必须将石灰浆在贮存坑中放置两周以上的时间(称为“陈伏”)，方可使用。
    • 石灰的硬化：1.结晶作用；2碳化作用（生产碳酸钙沉淀） 石灰不宜单独使用，一般掺入砂、纸筋、麻刀，减少收缩，增加抗击强度节省石灰
  • 石膏
    • 原料和生产：天然生石膏(主要成分为CaSO·2HzO) 煅烧生成建筑石膏，主要成分为半水硫酸钙
    • 石膏的水化、凝结与硬化：半水石膏水化生成二水石膏，放出热量并逐渐凝结硬化。
    • 石膏特点：①凝结硬化快：初凝时间为几分钟至十几分钟，终凝时间在30min ②硬化后体积微膨石膏硬化表面光滑饱满，可制作出纹与材料理细致的浮雕花饰。③.硬化体孔隙率高具有导热系数小吸声性强、吸湿性大、可调节室内的温度和湿度的特点。 ④，防火性好，耐热性差 ⑤耐水性和抗冻性能差 建筑石膏硬化体吸湿性强，吸收的水分会削弱晶体粒子的粘结力，使强度显著降低。吸水饱和的石膏制品受冻后，会因孔隙中的水结冰而开裂崩溃。 (四)应用:室内抹灰、制作石膏制品等。 [
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