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《0《材料科学基础》绪论(下)》.ppt

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0《材料科学基础》绪论(下) 材料是人类进步的标志,人们习惯用材料来表达人类文明史的不同阶段: 1. 材料是人类进步的里程碑 图片 旧石器时代(1万年前) 石斧 1 2 蓝田人的尖状器 元谋人的刮削器 新石器时代(距今1万~4000年) 金坛三星村新石器 磨制石器 仰韶文化时期陶器堆积,多为彩陶 青铜器时代(距今4000年~1200年) 四羊方尊 商后期 湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑 铁器时代 1990甘肃三门峡出土玉柄铁剑,西周 1957甘肃灵台县出土铁剑,春秋早期 1957年河南陕县出土铁剑,春秋早期 公元前1200年左右,人类进入了铁器时代 钢铁材料时代 总结 新材料时代 硅芯片集成电路板 电子管→晶体管→集成电路 发现与使用自然材料→合成与设计材料→赋予材料生命体功能 半导体材料 计算机技术; 高强度、高温、轻质的结构材料 现代航空、航天技术 光电转换材料的应用未解决 太阳能在能源中所占比例小 材料、信息、能源被誉为当代文明的三大支柱! 2. 材料是一切科学技术的物质基础与先导 内涵 材料科学基础主要是从各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共同规律而形成的一门课。反过来,材料科学的发展对金属、有机高分子和无机非金属材料的研制与生产起了巨大的推进作用。 研究材料组成与结构、性质、制备工艺和使用性能以及它们之间关系的科学。 三、材料科学的内涵 图 Four components of materials Performance使用性能 Synthyses and processing 合成与加工 Properties性质 Compositions and structure 成分与结构 例子 等轴晶 定向凝固 单晶 通过改变凝固方式来提高发动机叶片的高温强度 学科目标二者关系 指导 补充完善 研究制造材料产品 《材料科学》 理论角度 研究“为什么” 《材料工程》 制造角度 解决“怎样做” 奠定工艺基础 提供理论依据 专业理论训练 奠定工业基础 工程实际训练 学科目 标 内容 第一篇 结构与性质 第一章 晶体学基础 第二章 晶体结构 第三章 晶体结构缺陷 第四章 非晶态结构 第二篇??热力学平衡 第五章 相平衡和相图 第三篇??动力学过程 第六章 固体中的扩散 第七章 材料中的相变 第八章 材料制备中的固态反应 第九章 材料的烧结 Fundamentals of Materials Science * * * 人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了七个时代,各时代的开始时间: w 石器时代(公元前10万年) w 青铜器时代(公元前3000年) w 铁器时代(公元前1000年) w 水泥时代(公元0年) w 钢时代(1800年) w 硅时代(1950年) w 新材料时代(1990年) * * 纵观现代科技史,材料是一切科学技术的物质基础: 没有半导体材料的发现和发展就不可能有今天的计算机技术; 没有高强度、高温、轻质的结构材料,现代航空、航天技术不会这样发达; 相反,有些技术,由于材料开发所存在的问题没有得到解决而无法实现,如太阳能的利用,便因光电转换材料的应用未解决,而使太阳能在能源中所占比例很小。 20世纪60年代:材料、信息、能源被誉为当代文明的三大支柱; * * 材料科学基础主要是从各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共同规律而形成的一门课。 研究材料的结构-性质-工艺过程之间的关系(重点) 以材料的化学成分、组织结构、加工工艺和性能之间的关系及其变化规律的认识为主干线, 材料是指人类社会能接受地,经济地的制造有用物品的物质。 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、材料的性能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当代科学技术发展的基础、工业生产的支柱,是当今世界的带头学科之一。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)的微观结构和宏观结构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。 * * 材料的固有性能 包括材料本身所具有的物理性能、力学性能、化学性能以及冶金和加工性能 材料的使用性能指材料的应用效果和反响。 比如:寿命、灵敏度、能量利用率、转化率、安全可靠性和成本等综合因素。 结构-性质-工艺过程之间的关系(重点) 以材料的化学成分、组织结构、加工工艺和性能之间的关系及其变化规律的认识为主干线, (二)材料科学与材料工程的关系 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,“材料科学”一词广泛应用。 w 一般来讲,科学是研究“为什么”的学问,而工程是解决“怎么做”的学问。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。 w 材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或者说各自强调的中心不同,它们之间并没有一条明确的界线,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,Material Science and Engineering) * * (二)材料科学与材料工程的关系 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,“材料科学”一词广泛应用。 w 一般来讲,科学是研究“为什么”的学问,而工程是解决“怎么做”的学问。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。 w 材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或者说各自强调的中心不同,它们之间并没有一条明确的界线,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,Material Science and Engineering) 材料科学和材料工程是一个整体,不可分割;它们之间的差异主要表现在学科的侧重点不同。 材料科学“研究为什么”,侧重于发现和揭示四个要素之间的关系,提出新概念、新理论。 材料工程“解决怎样做”,侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入应用,二者相辅相成。 * * * 结构-性质-工艺过程之间的关系(重点) 材料制备中的高温动力学过程与显微结构控制 * * * * 人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了七个时代,各时代的开始时间: w 石器时代(公元前10万年) w 青铜器时代(公元前3000年) w 铁器时代(公元前1000年) w 水泥时代(公元0年) w 钢时代(1800年

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