材料科学基础教（学）案

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1、.....材料科学基础(FoundationsofMaterialsScience)材料工程系材料成型与控制工程专业任课教师-张敬尧学习参考.....绪论(Introduction)一.什么是《材料科学基础》二.材料科学的重要地位三.学习《材料科学基础》的必要性四.《材料科学基础》涵盖的主要内容五.怎样学好《材料科学基础》一.什么是《材料科学基础》什么是材料科学？什么是材料科学基础？材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、材料的性能与应用之间的相互关系的科学。其核心为研究材料组织结构与性能的

2、关系。它是当代科技发展的基础、工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。作为分支之一的新兴的纳米材料科学与技术是20世纪80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分子材料）的微观特性和宏观规律建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖了材料科学和材料工程的基础理论。二、材料科学的重要地位学习参考.....●人类社会发展的历史阶段常常根据当时使用的主要材料来划分。从古代到现在人类使用材

3、料的历史共经历了6个时代：石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢时代→半导体时代→新材料时代●20世纪70年代，人们把信息、材料和能源称为当代文明的三大支柱；80年代，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；90年代以来，把材料、信息、能源和生物技术作为国民经济发展的四大支柱产业。●1986年《科学的美国人》杂志指出“先进材料对未来的宇航、电子设备、汽车以及其他工业的发展是必要的，材料科学的进步决定了经济关键部门增长速率的极限范围。”1990年美国总统的科学顾问Allany.Brom

4、ley明确指出“材料科学在美国是最重要的学科”。1991年日本为未来工业规划技术列举的11项主要项目中有7项是基于先进材料基础之上。故材料科学是科技发展的基础、技术进步和工业化生产的支柱。三.学习《料料科学基础》的必要性（一）材料科学的核心问题材料科学是以物理、化学、物理化学等学科为基础，涉及材料晶体结构、材料热力学、材料动力学、材料性能等系统的材料科学知识。材料科学的核心问题是材料的组织结构（Structure）和性能（Property）以及它们之间的关系。下图为材料科学与工程四要素。所以，先要

5、了解材料的结构是什么？    学习参考.....●材料的结构包括晶体结构和非晶体结构，以及显微镜下的微观结构，哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才能实现控制结构的目的。●其内部结构包括四个层次：①原子结构；②结合键；③原子的排列方式；④显微组织●材料的性能包括物理性能、化学性能、力学性能。（二）材料科学与材料工程的关系学习参考.....材料科学的形成：“材料”早存在，“材料科学”提出于20世纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震动很大，在大学相继建立十余个材料科学研究中心，自此开始

6、，“材料科学”一词广泛应用。一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工程是解决“怎么做”的问题。●材料科学：是一门科学，它从事材料本质的发现、分析和了解，其目的在于提供材料结构的统一描绘或模型，以及解释这种结构与性能之间的关系。它包括下面的三个环节，核心是结构和性能：材料科学工艺结构性能●材料工程：是工程的一个领域，其目的在于经济地，而又为社会所能接受地控制材料的结构、性能和形状。它包括下面的五个环节：材料工程设备构件行为为结构工艺性能●材料科学和材料工程之间的区别学习参考.....主要在于着眼点

7、的不同或者说各自强调的重点不同，它们之间并没有一条明确的界限；材料科学的基础理论，为材料工程指明方向，为更好地选择、使用材料，发挥现有材料的潜力、发展新材料提供理论基础。因此，后来人们常常将二者放在一起，采用一个复合名词－材料科学与工程（MSE，MaterialScienceandEngineering）（三）材料的分类（І）根据服役要求分类—结构材料和功能材料●结构材料：以强度，硬度，刚度，韧性，疲劳强度等力学性能为特征的材料。●功能材料：以声，光，电，磁，热等物理性能为特征的材料（如电子材料、

8、光电子材料、超导材料等）。（Π）按物理化学属性（结合键种类）分类—金属、陶瓷、高分子和复合材料●金属材料：黑色金属（钢铁）、有色金属（除钢铁以外的）●陶瓷材料：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷●高分子材料：塑料、橡胶、合成纤维●复合材料：金属基、陶瓷基、树脂基复合材料（四）材料的应用●计算机与材料1、计算机经历：电子管→晶体管→集成电路时代2、个人电脑移动存储器的比较材料科学的发展是计算机飞速发展的基础。●飞机和材料学习参考.....种类使用的材料存储容量特点软盘氧化铁1.44Mb容量小，