علم مواد

صفحه 1:
علم مواد Material Science 

صفحه 2:
اهمیت علم مواد: پیشرفت علم بشر در زمینه های صنعتی مرهون دستیابی به مواد با کیفیت بالاتر است. مهندسانی که در واحدهای صنعتی به ویژه در بخش ساخت و تولید سروکار دارند با مواد مهندسی سروکار داشته و لازم است در انتخاب و کاربرد مواد و تخلیل شکست قطعات صاحب نظر باشند. هدف: کسب آگاهی از انواع مواد. خواص و توانایی آنها در ارتباط با نیازهای صنعتی, چگونگی تاثیر عوامل خارجی بر خواص و رفتار مواد و همچنین شناخت فرأیندهای تولید می باشد. 

صفحه 3:
فصل اول گروه بندی مواد جامد Bagherpour-Basu.ac.ir 

صفحه 4:
گروه بندي مواد ‎ALE‏ * فلزات ‎(Metals)‏ ‏* سراميك ها ‎(Ceramics)‏ (Polymers) wa * (Composites) & ‏کامپوزیت‎ * (Semiconductors) yo ‏نیمه‎ ¢ (Biomaterials) gj 5 * Bagherpour-Basu.ac.ir 

صفحه 5:
غلر ات (۲۵16ع۱۷) ۶ مواد فلزي از تر کیب عناصر قلزي بوجود مي آیند * عناصر فلزي در حدول تناويي داراي الکترون آزاد مي باشند عداراي هدایت الکتريكي و گرمايي خوي مي باشند. #قايايت» عبور تور طعی را تذارند: مخقلزات داراي استحکام بالايي مي باختد * به دو گروه فلزات آهنی و آلیاژهای لن و فلزات غیر آهنی و آلیاژهای ‎Gol‏ تقسیم می شوند. فولادها و جدن ها داراى درصد بالا يى از اهن هستند و ديكر قلزات مانند الومينيوم روى مس كرم تيتانيوم نيكل و . فلزات غير آهنى مى باشند كه البته برخى داراى جزئى آهن هم هستند. Bagherpour.Basu.ac.ir 

صفحه 6:
سراميك ‎(Ceramics) ts‏ * مواد جامدي هستند كه در تقسيم بندي غير فلزات جاي مي گیرند. * قدعترین سراميك ها » ظرف قديعي ساخته شده از حاك رس بوده است اغلب اکسید ها . نیترید ها و کربید ها جزء مواد سراميكي مي باشند. تركيباق از حاك هاي رس ‎egies‏ سیمافا و شيشه مي باشند. #عبوما عایق الكتريكي و گرمايي مي باشند و داراي هدایت الكتريکي و گرمايي ناجيزي هستند. *داراي مقاوست در برابر دماهاي بالا مي باشند. *سراميك ها داراي استحکام بالا بوده ولي بسبار شکننده مي باشند. Bagherpour-Basu.ac.ir 

صفحه 7:
سرامیک ها مقاومت آنها از فولاد هم بیشتر است. از آنها به عنوان عایق در دکل های و خطوط انتقال برق استفاده می شود. البته با پیشرفت تکنولوژی به گونه ای فرآوری میشوند که در ساخت ابر رساناهاء نیمه رساناها صنایع الکترونیکی ترانزیستورها یکسو کننده ها و پیزوالکتریک و مته ها و ابزارهای برس پوشش دهنده ها در برابر سایش و ... استفاده می گردد * مشکل اصلی سرامیک ها: تردی بسیار بالا و يا انعطاف پذیری کم آنهاست. 

صفحه 8:


صفحه 9:
پلیمرها در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شوند و اغلب از طریق پلیمریزاسیون حاصل می شوند. عایق خوبی می باشند. البته با فرایندهای خاصی می توان آنها را رسانا ساخت و به عنوان ماده ضد الکترواستاتیکی در صنایعی مانند صفحه مانیتور» موبایل و دوربین های دیجیتال و..استفاده کرد. این ماده معمولا در دماهای پایین ترد میباشد. 

صفحه 10:
(Composites) » ‏کامپوزیت‎ کامپوزیت ها عموما بوسیله روشهاي مهندسي از ادغام مواد ختلف بوحود مي آیند. ( مانند فایبر گلاس که از ادغام الیاف شيشه با مواد پليمري ساخته مي شود.) مواد حدید اغلب کامپوزیت مي باشند. Bagherpour.Basu.ac.ir 

صفحه 11:
کامپوزیت * معمولا دراری یک جز نرم و انعطاف پذیر به عنوان جزء اصلی زمینه و یک جز بسیار سخت و سفت به عنوان تقویت کننده می باشند. کامپوزیت ها دارای استحکام بالا و چگالی پایین هستند بناربراین در. صنایع هوافضا و دریایی کاربرد فراوان دارند. 

صفحه 12:
نیمه هادیها ‎(Semiconductors)‏ ۰ نیمه هادي موادي هستند که از نظر حواص الکتریکی بین فلزات و عایق ها قرار مي گيرند. * با ساخت و استفاده ازنیمه هادي ها انقلاب بزرگي در صنعت الكترونيك انجام شد. ۰ سيليسيم ۳ زرمانيمع) به صورت ذاتى نيمه رسانا ‎Arsenic Galliumcis «sti‏ 

صفحه 13:
مواد زيستي ‎(Biomaterials)‏ ۰ مواد زیسی در اعضاي از بن رفته و یا آسیب دیده بدن انسان به کار مي رود. ۰ این مواد مکن است ادغامی از فلزات ‏ پلیمر ها و یا نیمه هادیها باشند. Bagherpour-Basu.ac.ir 

صفحه 14:
فصل دوم ساختار اتم 9 پیوندهای اتمی Bagherpour.Basu.ac.ir 

صفحه 15:
ساختار ا(هدل بوهر) Orbital electron هر اتم دارای الکنرون » بروتون و نوترون می ‎aa‏ ‏ا ~ \ ‎A‏ ‏۸۵ _ و به تعدد الکروفا(یروتوفا) عدد اتمى(2) و به 3 ‎aN‏ ی مجموع بروتوفا و نوتروها حرم اقی((/) گفته ۱ ۱ سیر ‎e); | a‏ ( ‎Le / } A=Z+n‏ Bagherpo 

صفحه 16:


صفحه 17:
electron shells a) Atomic number = number of Electrons b) Electrons vary in the amount of energy they possess, and they occur at certain energy levels or electron shells. Electron shells determine how an atom behaves when it encounters other atoms oO 

صفحه 18:
Electrons are placed in shells according to rules: 1) The 1st shell can hold up to two electrons, and each shell thereafter can hold up to 8 electrons. 

صفحه 19:
Outermost electron shell (can hold 8 electrons) \ First electron shell (can hold 2 electrons) Electron ۱ ۱ ۲ ۲۳ و HYDROGEN (H) CARBON (C) NITROGEN (N) OXYGEN (0) Atomic number Atomic number Atomic number Atomic number 2 =6 =7 3 Octet Rule = atoms tend to gain, lose or share electrons so as to have 8 electrons ¥C would like to Gain 4 electrons YN would like to Gain 3 electrons YO would like to Gain 2 electrons 

صفحه 20:
اوربیتال: به فضای سه بعدی در اطراف هسته که احتمال حضور الکترون در آن بیش از ‎۸٩۰‏ باشد به آن فضا اوربیتال میگویيم. ج و. ۵ د ‎7p.‏ = دا 75 26 ‎Sd‏ 44 66 جع 44 : ‎Ap Ss‏ 2 34 .! 4 ؛ م3 ,: ءا ‎ ‎ 

صفحه 21:
Energy () =1« 10°18 2 0 Bagherpour.Basu.ac.ir —- wed 1s Energy (eV) 

صفحه 22:
‘Subsnen| shell ‘Shell Subshell ‎mame me cone etc‏ تثوری بوهر برای ساختار اتم و فرضیه ها ‎BOHR ATOM eater ‏ل‎ ‎quantum number (474 ‏یی[ ۱( ۳ ‎۱ UA ‎wy ‎a ‎=1 for hydrogen to 94 for plutonium N=#neutrons ‎Atomic mass A= Z+N ‎Nucleus: Z=# protons ‎ ‎2 ‎5 ‎1 ‎5 ‎ ‎Bagherpour.Basu.ac.ir 

صفحه 23:
انواع پوندهای اتمی ۱- پیوند یونی ۲- پیوند کوالانسی ۳- پیوندهای واندروالس 

صفحه 24:
lonic vs Covalent Bonding * lonic: electron(s) leave one atom & gained by another atom to satisfy both atoms’ octets, this results in the formation of ions. The resulting opposite charges attract each other. * Covalent: electrons are shared by two or more atoms to satisfy their octets. 

صفحه 25:
How can you tell if a bond is IONIC or COVALENT? * Easy way: All metals = metallic bond Nonmetals and Metals = ionic bond All nonmetals = covalent bond 

صفحه 26:
There are 2 kinds of * Polar SOMBIE ‏ولق ل عط‎ are shared, but one atom is pulling on the electrons a lot more. The electrons spend ٠ Nonpolar covalent: the electrons are evenly shared between the tre atoms. 

صفحه 27:
Coca ena LET'S و 133 ‎IONIC‏ ‎BONDING‏ 

صفحه 28:
In an IONIC bond, electrons are lost or gained, resulting in the formation of Ions in ionic compounds. ۳" F: 

صفحه 29:


صفحه 30:


صفحه 31:


صفحه 32:


صفحه 33:


صفحه 34:


صفحه 35:


صفحه 36:
35 ec _ 6 ۰ ۵ ۵ ee The compound potassium fluoride consists of potassium (Kt) ions and fluoride (F-) ions 0000 

صفحه 37:
35 ec _ 6 ۶ ۵ ۵ ee The ionic bond is the attraction between the positive K+ ion and the negative ۲ ك١‎ 0000 

صفحه 38:
50 what 2۳6 9/۰24 bonds? Coca ena 

صفحه 39:
In covalent bonding, atoms still want to achieve a noble gas configuration (the octet rule). 

صفحه 40:
In covalent bonding, atoms still want to achieve a noble gas configuration (the octet rule). But rather than losing or gaining ‏و00‎ ‎atoms now share an electron pair. 

صفحه 41:
In covalent bonding, atoms still want to achieve a noble gas configuration (the octet rule). But rather than losing or gaining ‏وتات‎ ‎atoms now share an electron pair. The shared electron pair is called a bonding pair 

صفحه 42:
Cl, Chlorine forms 2 092 bond with ‏ات52[‎ 

صفحه 43:
۳۱0۳ ‎will‏ با باق ‎Cl. -C]: wo‏ ‎chlorine‏ ال 0 ‎atoms‏ ‎react? 

صفحه 44:
9 Each chlorine atom wants to gain one electron to achieve an octet 

صفحه 45:
© © ‏بل‎ ‎۵ e e e bd © | © | ۰ ‏نذا رف‎ Neither atom will give up an electron ™ chlorine is highly electronegative. What’s the solution - what can they do to achieve an octet? 

صفحه 46:
0 10 

صفحه 47:
1| یک ۰ : رف 

صفحه 48:
100 

صفحه 49:
10 

صفحه 50:
۱ 

صفحه 51:
octet 

صفحه 52:
۱ The octet is achieved by each atom sharing the electron pair in the middle 

صفحه 53:
ee ee 9 ۵ 1020 © © © © The octet is achieved by each atom sharing the electron pair in the middle 

صفحه 54:
9 This is the bonding pair 

صفحه 55:
9 It is a single bonding pair 

صفحه 56:
9 It is called a sincte sonp 

صفحه 57:
CI-Cl Single bonds are abbreviated with a dash 

صفحه 58:
CI-Cl This is the chlorine molecule, Cl, 

صفحه 59:
9۶ Oxygen is also one of the diatomic molecules 

صفحه 60:
How will two oxygen atoms bond? 

صفحه 61:
لو ‎t 5‏ 5 ۳ ۰ 5 Each atom has two unpaired electrons 

صفحه 62:


صفحه 63:


صفحه 64:


صفحه 65:


صفحه 66:


صفحه 67:


صفحه 68:
Oxygen atoms are highly electronegative. So both atoms want to gain two electrons. 

صفحه 69:
Oxygen atoms are highly electronegative. So both atoms want to gain two electrons. 

صفحه 70:


صفحه 71:


صفحه 72:


صفحه 73:


صفحه 74:
Both electron pairs are shared. 

صفحه 75:
6 valence electrons plus 2 shared electrons ‏کر‎ 

صفحه 76:
6 valence electrons plus 2 shared electrons ‏کر‎ 

صفحه 77:
two bonding pairs, making a double bond 

صفحه 78:
56567 +O=O For convenience, the double bond ‏هللا 35 (اللاوطد عط مروع.‎ 2355. 

صفحه 79:
This is the oxygen molecule, O2 0000 

صفحه 80:
نیروی واندروالسی و لاندن آمروزه نیروهای بین مولکولی رابه صورت عام نیروهای واندروللس و نیروهای پراکندگی بین مولکولهای غیرقطبی را نیروهای لاندن می‌نامند. * انواع نیروهای واندروالسی الف) نیروهای دوقطبی - دوقطبی این نیروها بین مولکولهای قطبی دیده می‌شوند. اين مولکولها دارای دوقطبیهای دائمی هستند و تمایل به قرار گرفتن در راستای میدان الکتریکی دارند. بايدارترين حالت زمانی است که قطب مثبت یک مولکول تا حد امکان به قطب منفی مولکول مجاور نزدیک باشد. در لین شرلیط بین مولکولهای مجاور یک نیروی جاذبه الکتروستاتیکی به تام نیروی دوقطبی بوجود می‌آید 

صفحه 81:
پیوند هیدروژنی * پیوند هیدروژنی بین مولکول های یک نوع ماده و يا بين مولكول هاى دو ماده متفاوت که توانلیی تشکیل پییند هیدروژّنی را دارند برقرار می‌شود. اندک بار مثبت اتم هیدروین باعث جاذبه بین این اتم و اتم های با الکتءنگاتنهم. سالا مثا فلور ,اكسيزن و نيتروزن می ۵ Br الو اتانيه * بين مولكول هاى ‎١"‏ -1! بيوند هيدروثنى قوى تر است تا مولكول هاى 117لا . جون الکترونگاتیوی اتم ۴ نسبت به اتم لا بيشتر مى باشد. لين نوع ييوند. يك بيوند بين مولكولى است كه از همه بيوند هاى بين ملكولى قوى تر است . اما در مقايسه با ييوندهاى كووالانسى (بين لتم ها) و يونى ( بين يون ها) پیونذای ضعیف است. Bagherpour-Basu.ac.ir 

صفحه 82:
نیروی لاندن (پراکندگی): مولکول‌های غیرقطبی ۰ دوقطی دائمی ندارند ولی با وجود این . تمام مواد غیرقطبی را می‌توان مایع کرد. از اين‌رو . علاوه بر نیروی دوقطبی - دوقطبی, نیروی بین مولکولی دیگری وجود دارد. تصور می‌شود این فیروها ناشی از حرکت الکترونها باشد. در یک لحظه از زمان » ابر الکترونی یک مولکول بنحوی تغییر شکل می‌دهد که یک دوقطبی لخظه‌ای بوجود من‌آید که در آن» قسمتی از مولکول بهمقدار پسیار گم مثفی تر از قسمتهای دیگر است و در لحظه بعد , به علت حرکت الکترونها جهت دوقطبی لحظه‌ای ip 87 0 ان ای أرايش الكترونهاى غير متقارن. ‎asl» 0‏