材料科学绪论

1、School of materials science and engineering 材材 料料 科科 学学 基基 础础 School of materials science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering 图图1-11-1材料科学与工程的内涵材料科学与工程的内涵 School of materials science and e

2、ngineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering 材料科学的历史基础材料科学的历史基础 1818世纪蒸汽机的发明和世纪蒸汽机的发明和1919世纪电动机的发明，使材料在新世纪电动机的发明，使材料在新 品种开发和规模生产等方面发生了飞跃。品种开发和规模生产等方面发生了飞跃。 金属材料：金属材料：18561856年-转炉钢；18641864年-平炉钢；18871887年-高锰 钢、19031903年-硅钢；19101910年-镍铬不锈钢。铜、铅、锌、铝、

3、 镁、钛和稀有金属相继问世，世界钢产量从18501850年的6 6万吨 突增到19001900年的28002800万吨，使人类进人了辉煌的钢铁时代。 无机非金属材料：无机非金属材料：主要包括晶体、陶瓷、水泥、玻璃、耐 火材料等，资源丰富，性能价格比高。2020世纪中后期，通 过合成原料和新的制备技术，出现了一系列特殊功能的先 进陶瓷。 高分子材料：高分子材料：2020世纪初，人工合成高分子材料问世，19091909 年-酚醛树脂(胶木)；19251925年-聚苯乙烯；19311931年-聚氯乙烯； 19411941年-尼龙，如今世界年产量在1 1亿吨以上。 School of material

4、s science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering 年年 图图1-21-2 材料比强度方面的发展变化材料比强度方面的发展变化 木材木材 石头石头 青铜青铜 钢钢 铸铁铸铁 铝铝 钛钛 复合材料复合材料 尼龙纤维尼龙纤维 碳纤维碳纤维 强度强度/ /

5、密密 度（度（ 10106 6） School of materials science and engineering 碳工具钢碳工具钢 硬质合金硬质合金 金属陶瓷金属陶瓷 烧结碳化钨烧结碳化钨 高速钢（高速钢（HSSHSS） 陶瓷陶瓷 多晶金刚石多晶金刚石 立方立方BNBN 碳化钛碳化钛 氮化钛氮化钛 年年 图图1-31-3 刀具材料切削速度的变化趋势刀具材料切削速度的变化趋势 School of materials science and engineering 图图1-4 1-4 集成电路发展历程集成电路发展历程 School of materials science and engi

6、neering School of materials science and engineering School of materials science and engineering 材料科学与材料工程的关系材料科学与材料工程的关系 材料科学具有材料科学具有 “研究为什么研究为什么”的性质。核心是建立结构的性质。核心是建立结构 性能的关系。性能的关系。 材料工程具有材料工程具有 “解决怎样做解决怎样做”的性质。是能为社会所接的性质。是能为社会所接 受受 地获得材料的结构、性能和形状。（要考虑地获得材料的结构、性能和形状。（要考虑5 5个判据：个判据： 经济、质量、资源、环保、能源经济、

7、质量、资源、环保、能源） 材料科学为材料工程提供设计依据，为更好地选择材料、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。使用材料、发展新材料提供理论基础。 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。因此，人们常将二者合称为材料科学与工程。立考虑。因此，人们常将二者合称为材料科学与工程。 School of materials science and engineering School of materials science and engineering 图图1-51-5 价键四面体价键四面体 School of materials science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering School