材料科学基础－绪论

1、陈玉安陈玉安材料科学系材料科学系重要提示重要提示一、关于课程一、关于课程1 1、本课程是材料科学与工程类专业的专业基础课；、本课程是材料科学与工程类专业的专业基础课；2 2、本课程的先修课程是大学物理、大学化学、材料力学；、本课程的先修课程是大学物理、大学化学、材料力学；3 3、本课程总学时、本课程总学时6464，其中理论教学，其中理论教学5656学时，实验（学时，实验（8 8次）次）1616学时。学时。二、关于纪律二、关于纪律1 1、旷课、旷课3 3次及以上，取消考试资格；次及以上，取消考试资格；2 2、缺实验、缺实验1 1次及以上，课程成绩以次及以上，课程成绩以0 0分计。分计。三、关于成

2、绩评定三、关于成绩评定1 1、课程成绩由平时成绩和考试成绩组成；、课程成绩由平时成绩和考试成绩组成；2 2、平时成绩、平时成绩( (含出勤、实验报告、作业等含出勤、实验报告、作业等) )占占40%40%，考试成绩占，考试成绩占60%60%。主要内容：主要内容：l 材料和材料科学l 材料的分类l 材料科学基础的性质和内容一、材料和材料科学一、材料和材料科学1.1.材料的定义材料的定义2.2.材料的历史材料的历史3.3.材料的作用材料的作用4.4.材料科学的主要研究内容材料科学的主要研究内容二、材料的分类二、材料的分类三、三、材料科学基础材料科学基础的性质和内容的性质和内容绪论绪论材料的定义材料的

3、定义1.1.材料的定义材料的定义l制造各种机器、器件、结构等具有某种特性的物质的制造各种机器、器件、结构等具有某种特性的物质的实体。实体。绪论材料的定义材料的定义l材料是人类赖以生存和发展的物质基础。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。2.2.材料的历史材料的历史l材料是人类社会文明程度的标志材料是人类社会文明程度的标志公元前10万年绪论材料的历史材料的历史陶器公元前1万年绪论材料的历史材料的历史公元前3000年绪论材料的历史材料的历史越王勾践剑越王勾践剑公元前1000年绪论材料的历史材料的历史公元1800年绪论材料的历史材料的历史3.3.材料的作用材料的作用l新材料是所有科技进步的核心，又是

4、技术大厦的砖石。新材料是所有科技进步的核心，又是技术大厦的砖石。2020世纪世纪7070年代提出，年代提出，材料材料、信息信息、能源能源并称并称为现代科学技术的三大支柱。为现代科学技术的三大支柱。钢铁材料孕育了产业革命钢铁材料孕育了产业革命半导体材料促进了现代信息技术的建立和发展半导体材料促进了现代信息技术的建立和发展复合材料及新型超合金材料为空间技术发展奠定了物质基础复合材料及新型超合金材料为空间技术发展奠定了物质基础光纤使现代数字信息技术及网络技术获得突破光纤使现代数字信息技术及网络技术获得突破绪论材料的作用材料的作用 人类社会进步与发展中的每一个重大突破，人类社会进步与发展中的每一个重大

5、突破，都是因为有了先进的新材料而得以实现。都是因为有了先进的新材料而得以实现。绪论材料的作用材料的作用英国日本19521 700万吨 700万吨19622 082万吨2 755万吨19722 500万吨9 690万吨英国和日本历史上钢产量比较英国和日本历史上钢产量比较国家国家年份年份英国和日本的材料战略对经济发展的影响比较：英国和日本的材料战略对经济发展的影响比较：进入钢时代，英国在世界钢铁生产中占有一定优势，经济发展活力巨大。进入钢时代，英国在世界钢铁生产中占有一定优势，经济发展活力巨大。二战后，日本大力发展钢铁工业，生产出低成本、高质量的钢。二战后，日本大力发展钢铁工业，生产出低成本、高质

6、量的钢。上世纪上世纪70年代开始，日本汽车工业的高速发展使日本经济得到了很大发展。年代开始，日本汽车工业的高速发展使日本经济得到了很大发展。同时，日本认识到当今世界已处于信息时代，瞄准硅材料大力发展半导体工同时，日本认识到当今世界已处于信息时代，瞄准硅材料大力发展半导体工业，使得家用电器在世界市场中占绝对优势。业，使得家用电器在世界市场中占绝对优势。英国缺乏技术政策和战略眼光，英国缺乏技术政策和战略眼光，2000名研究硅材料的科学家注入美国硅谷。名研究硅材料的科学家注入美国硅谷。世界上第一台电子计算机世界上第一台电子计算机ENIAC现在的笔记本电脑现在的笔记本电脑绪论材料的作用材料的作用使用表

7、现使用表现性能性能/ /性质性质成分成分/ /结构结构制备制备/ /加工加工绪论材料科学的主要研究内容材料科学的主要研究内容4.4.材料科学的主要研究内容材料科学的主要研究内容MSEMSE的四个组成要素：的四个组成要素： MSEMaterials Science and Engineering材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的科学。关系的科学。功能材料功能材料（Functional materials）绪论材料的分类材料的分类材料材料材料的分类材料的分类按材料的性能特征和用途分类：按材料的性能特征和用途分类：结构材料：

8、结构材料：具有较高力学（机械）性能并主要用来制造机械产品结构件的具有较高力学（机械）性能并主要用来制造机械产品结构件的材料。材料。功能材料：功能材料：具有特殊物理、化学等性能并主要用来制造具有特定功能的元、具有特殊物理、化学等性能并主要用来制造具有特定功能的元、器件和产品的材料。器件和产品的材料。结构材料结构材料（Structural materials）金属材料金属材料（Metallic Materials）材料材料非金属材料非金属材料（Nonmetallic Materials）复合材料复合材料（Compound Materials ） 按材料的化学组成分类：按材料的化学组成分类：绪论材料

9、的分类材料的分类无机非金属材料无机非金属材料 （陶瓷材料）（陶瓷材料） 有机高分子材料有机高分子材料复合材料：复合材料：由两种或两种以上的不同性质或不同组织结构的材料以微观或宏观由两种或两种以上的不同性质或不同组织结构的材料以微观或宏观的形式组合而成的材料。的形式组合而成的材料。 金属材料金属材料黑色金属黑色金属（Ferrous Metal）有色金属有色金属（Nonferrous Metal） 钢铁、锰、铬及其合金钢铁、锰、铬及其合金 铝、铜、镁、钛等及其合金铝、铜、镁、钛等及其合金绪论材料的分类材料的分类金属材料的结合键主要是金属键。金属材料的结合键主要是金属键。金属材料是工程领域内应用最广

10、泛的工程材料。金属材料是工程领域内应用最广泛的工程材料。无机非金属材料无机非金属材料 （陶瓷材料）（陶瓷材料） 陶瓷、玻璃、水泥等陶瓷、玻璃、水泥等陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和共价键。共价键。有机高分子材料有机高分子材料塑料、橡胶、涂料、纤维等塑料、橡胶、涂料、纤维等高分子材料的结合键主要是共价键、氢键和分子键。高分子材料的结合键主要是共价键、氢键和分子键。三大类材料：三大类材料：绪论课程的性质和内容课程的性质和内容课程的性质：课程的性质：材料科学基础材料科学基础课程是材料科学与工程类专业的专业基础

11、课。课程是材料科学与工程类专业的专业基础课。课程的特点：课程的特点： 理论性和实践性都很强，与基础课相比有很大不同；理论性和实践性都很强，与基础课相比有很大不同； 概念多，术语多，公式定律少，定性的描述多；概念多，术语多，公式定律少，定性的描述多； 内容多，需要记忆和理解的知识多。内容多，需要记忆和理解的知识多。学习方法：学习方法：认真听讲，勤看书；认真听讲，勤看书；掌握正确的思维方式，不死记硬背；掌握正确的思维方式，不死记硬背；理解基本概念，掌握基本知识；理解基本概念，掌握基本知识；认真记好笔记，课后及时复习；认真记好笔记，课后及时复习；通过例题和习题，举一反三，加深理解。通过例题和习题，举一反三，加深理解。绪论课程的性质和内容课程的性质和内容课程的主要学习内容：课程的主要学习内容： 理解和掌握材料的理解和掌握材料的 金属及合金的晶体结构金属及合金的晶体结构 金属及合金的凝固金属及合金的凝固 二元合金及相图二元合金及相图 铁碳合金及相图铁碳合金及相图 变形与再结晶变形与再结晶 扩散理论扩散理论教材及教学参考书：教材及教学参考书：1 崔忠圻等，金属学与热处