材料科学导论课件.pptx

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1、1材料科学导论Introduction2一、材料和材料科学1.材料的定义材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质，包括天然材料和人工材料材料是物质，但不是所有物质都可以称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3“材料科学”的提出要追溯到20世纪50年代末。1957年10月4日和11月3日苏联发射两颗人造卫星，分别重80千克和500千克。1958年1月31日美国发射“探测者1号”人造卫星仅8千克。对此美国有关部门联合向美国总统提出报告，认为美国在先进材料的研究方面落

2、后于苏联是关键。2.材料科学与工程学科41958年3月15日，美国总统艾森豪威尔通过科学顾问委员会发布“全国材料规划”，决定在12所大学成立材料研究实验室。在其后的十年里，美国在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。从此，“材料科学”这个名词便开始流行。5“材料科学”所包括的内容往往被理解为研究材料的组织、结构与性质的关系，探索自然规律，这属于基础研究。实际上，材料是面向实际、为经济建设服务的，是一门应用科学，研究与发展材料的

3、目的在于应用，而材料又必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来，通过批量生产才能成为工程材料。所以，在“材料科学”这个名词出现后不久，就提出了“材料科学与工程”——工程是指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题。6材料科学与工程学科分类材料科学：是一门研究材料成分、结构、组织和性能以及它们之间关系的科学。——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，生产出的一个安全而有效的构件。——核心是建立结构-性能的关系。材料工程：是工程中的一个领域，包括从材料设计、选用、加工

4、、工艺、质量控制与检测到工程应用及失效分析全过程。7材料科学具有“研究为什么”的性质——材料科学为材料工程提供设计依据，为更好地选择材料、使用材料、发展新材料提供理论基础。材料工程具有“解决怎样做”的性质——材料工程为材料科学提供丰富的研究课题和物质基础。材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学因素和工程因素独立考虑。8材料科学设备工艺结构性能构件行为材料工程材料科学与工程是研究有关材料的成分、结构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的知识及这些知识的应用，是

5、一门应用基础科学。9材料科学与工程的四要素五要素新说：加入环境要素，强调材料研究人员必须考虑材料的循环利用和降低对环境的影响，达到可持续发展的目的。10材料在工农业生产、国防、科学技术、人民生活等各个领域无处不在，无处不有，是国民经济的物质基础使用材料品种、数量、质量→一个国家现代化程度标志之一20世纪70年代，人们把材料科学与能源科学和信息科学并列，称作现代文明的三大支柱20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、生物技术作为新技术革命的主要标志3.材料及材料科学的重要性11二、材料的分类用途：结构

6、材料、功能材料结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和零维材料使用领域：建筑材料、电子材料、医用材料、仪表材料、能源材料等组成与结合键属性：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、（复合材料）12金属材料分类最高价氧化物的颜色：黑色金属（铁、铬、锰）、有色金属工程应用上的分类：钢铁（钢和铸铁）、有色金属（非铁金属）密度：重金属（≥4.5g/cm3）、轻金属熔点：低熔点金属（≤700℃）、难熔金属储量和价值：稀有金属、贵重金属13普通陶瓷的分类14三、材料与人类文

7、明材料的发展史，就是人类社会的发展史材料的发展史，就是科学技术的发展史历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）15材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。161.石器时代（StoneAge）包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料自然界当中大量存在，人类可以直接从自然当中获取经过比较简单的加工就可以为人类所利用（1）天然材料17典型的天然材料——石器人类的祖先用坚硬的容易纵裂成薄片的燧石和石英石等天然材料制成石刀、石斧、石锄等。石刀石斧18西安半坡遗址出土

8、的石器19陶器是由粘土或以粘土、长石、石英等为主的混合物，经成型、干燥、烧制（烧制温度低于1200℃）而成的制品的总称。约50万年前人类学会了用火。公元前6000年~公元前5000年，我国境内的原始人开始用火烧制成陶器。陶土可塑性强，可以获得人们希望形状的器物。（2）陶器20西安半坡遗址出土的陶器21陶器出现的意义陶器的出现，使蒸煮食物更为方便，促进人类进化陶俑的出现，代替了以人殉葬的野蛮做法人类第一次有意识地创造发明了自然界没有的，并且全新性能的“新”