《材料的结构》PPT课件

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1、材料的结构(序)西南石油大学《材料科学与工程》一级学科研究生学位课程任课教师：李春福1、材料结构概论“材料科学与工程”是研究材料的成分、组织、结构与性能及其制备方法之间的关系的一门学科。“材料科学”是建立在材料的物理结构和材料的化学热力学以及材料的性能学的基础之上的科学。到目前为止，传统的材料科学研究仍然是一门以实验室研究为主的实验学科。从严格的意义上讲，还不能称之为科学。1、材料结构概论科学的定义：对一定条件下物质变化规律的总结。科学的特点：可重复验证、可证伪、自身没有矛盾。集中起来用一句简答的话语来阐述：科学是可以用完整的数学进行描述的物质变化规律；现代物理从193

2、0年理论物理包括分析力学、电动力学，量子力学，统计力学，场论等的建立被称之为是科学，现代化学自从1998年量子化学的密度泛函理论获诺贝尔奖为标志化学从实验学科成为科学。1、材料结构概论当今，材料被广泛地应用于各式各样的常规及高精尖技术领域中：诸如机械、舰船、运输、建筑、能源、医疗、航天航空、通信、计算机等，发挥了十分关键的作用。而材料本身也变得品种日益繁多，五花八门：诸如金属与合金、半导体、电介质、陶瓷、玻璃、塑料、水泥乃至于层出不穷的复合材料等等。1、材料结构概论材料学科到目前仍然是实验科学：新材料的设计仍不能够完全从数学模型出发进行设计，仍然是炒菜方式的试验验证方式

3、，虽有了计算材料学和材料的理论设计，但多数处于探索阶段：如以量子力学为基础的余瑞璜分子与固体经验电子理论，程开甲的TFDC理论，嵌入原子理论和密度泛函理论等，但是都还没有能够对于材料设计计算进行完整的统一1、材料结构概论材料（Materials）是人类科学技术进步的标志。在人类历史的长河中人们习惯用新石器时代、青铜时代和铁器时代来表达人类文明史的不同阶段。特别是近半个世纪人类经历了从钢铁材料时代朝向以为塑料为代表高分子材料和以硅芯片为代表的电子材料时代的过渡。1、材料结构概论材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称

4、为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。近年来，石油工业中的应用高分子材料，又将一些水基高分子材料纳入其中，统称石油应用高分子材料。1、材料结构概论材料是人类赖以生存和发展肋物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。20世纪80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关1、材料结构概论材料从物理化学属性来

5、分，可分为:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。从用途来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料；1、材料结构概论传统材料与新型材料。结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料，结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导串、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如钛、铜、铝等。1、材料结构概论材料是人类社会进步的里程碑人类发展的历史证明，材料是社

6、会进步的物质基础，是人类进步程度的主要标．所以人类社会的进步以材料作为里程碑。纵观人类发现材料利用材料的历史，每一种重要材料的发现和广泛利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新水平，给社会生产力和人类生活水平带来巨大的变化，把人类的物质文明和精神文明向前推进一步。1.2、材料科学的形成与内涵“材料”是早已存在的名词，但“材料科学”的提出只是20世纪6D年代初的事。1957年前苏联人造卫星首先上天，美国朝野上下为之震惊，认为自己落后的主要原因之一是先进材料落后，于是在一些大学相继成立了十余个材料研究中心。采用先进的科学理论与实验方法对材料进行深入的研究，取得重要成

7、果。从此，‘材料科学”这个名词使开始流行。“材料科学”的形成实际是现代科学技术，尤其是现代理论物理。理论化学和现代的物理化学实验技术以及计算机技术发展的结果。2材料科学史和人类使用材料的漫长历史相比，科学家研究材料科学的历史比较短哲。由于实用的金属与陶瓷材料多半是多组元的复相物质，使得习惯于研究简单物质的科学家望之而却步。因而长期以来．材料的发展依靠工匠、技师们穷年累月里汇聚起来的手艺、诀窍和经验。2材料科学史近几个世纪，随着固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展，对物质结构和物性的深入研究．推动了人类对材料本质的了解；同时，