材料科学基础-绪论

材料科学基础—绪论第一页，共53页。YOUAREWELCOM.MaterialsScienceandEngineeringTeachingandReaserchSection第一页第二页，共53页。IntroductiontomyselfName:JIANCHENAge:47Degree:Bachelor，Inorganic

Materials)GraduatedUniversity:HunanUniversityGraduatedSpecialityandtime:CarbonMaterials,in1984Duty:ViceDirectorinM＆CCollegeofSUSE

ThreeClassProfessorResearchField:NewCarbonMaterials,ResinforCarbon,corrosionandprotectionMobile:E-mail:第二页第三页，共53页。第三页第四页，共53页。主持的部分科研项目超细碳素粉末表面合成树脂的工艺”，横向（43.5万），在研“二甲醚用于民用燃料性能测定试验”，横向（23万），在研“基于多模式扫描探针碳黑表面研究”，省教育厅，在研“碳素材料专用低粘、高固、耐碱酚醛树脂”，国家科技部中小型企业创新基金（01C26215100214），已完成“自愈合抗氧化石墨研究”，四川省科委攻关项目，已完成第四页第五页，共53页。主要科研成果：

国家发明专利4项（88102170.9；ZL98112223.X；CN101318649；CN1936081）项目鉴定5项

科研获奖：

M551镶嵌石墨材料（自贡市科技进步三等奖，四川省优秀新产品三等奖）

连续铸造用T462石墨材料（四川省优秀产品二等奖）第五页第六页，共53页。教学教改工作：

《材料科学基础》，四川省精品课程（2004年）（负责人）“材料科学与工程专业的建立及课程体系的研究与实践”，2004年四川省高等教育教学成果三等奖（2005.03）（排名1）第六页第七页，共53页。第七页第八页，共53页。请写出“材料科学与工程”的英文

MSE第八页第九页，共53页。

Pleasetellmethematerialsthatyouuseorseeinyourlifeandworking.DiscussionaboutthematerialsMaterialsScienceandEngineering

第九页第十页，共53页。材料科学基础—绪论TheFundamentals(Elements,Principles)ofMaterialsScience

---AnIntroduction

第十页第十一页，共53页。一、什么是材料？

WhatistheMaterials?Webster编者“NewInternationalDictionary（1971年）”中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造某些有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整体或部分）的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维等）。迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料中取得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然纤维和化学纤维等等。材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。第十一页第十二页，共53页。二、材料在人类历史的发展和科学

技术中的重要作用

ImportanceofMaterialsfortheDevelopmentofHumenHistoryandScience&Technology

材料是人类社会发展的巨大推动力，生产工具制造的物质基础是材料。石器时代——陶器时代——青铜时代——铁器时代——复合材料材料的使用和发展，与生产力和科学技术的水平密切相关第十二页第十三页，共53页。三、我国材料的历史进程

(Historicalperspective)

漫长而又曲折的历程：石斧1.石器时代Stoneage第十三页第十四页，共53页。

2.青铜器时代

BRONZEAGE第十四页第十五页，共53页。湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑第十五页第十六页，共53页。中国古代铁器的金相组织湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄3.铁器时代

ironage第十六页第十七页，共53页。长征三号运载火箭在发射架上的图片宝钢高炉4.明代后及解放后第十七页第十八页，共53页。

古代科技名著《考工记》（先秦）《梦溪笔谈》（宋代沈括）《天工开物》（明代宋应星）第十八页第十九页，共53页。古代科技名著--《梦溪笔谈》（宋代沈括）

《梦溪笔谈》是我国北宋大科学家沈括的传世著作。沈括在晚年用笔记文学体裁写成《梦溪笔谈》二十六卷，再加上《补笔谈》三卷和《续笔谈》，共列有条文六百零九条，遍及天文、数学、物理、化学、地学、生物以及冶金、机械、营造、造纸技术等各个方面，内容十分广泛、丰富，是中国科学史的重要著作。《梦溪笔谈》中所记述的许多科学成就均达到了当时世界的最高水平。英国著名科学史专家李约瑟称《梦溪笔谈》是“中国科学史上的坐标”。沈括，生于公元1031年，为官多年。他晚年居住在润州(今镇江市)的梦溪园，专门从事著述，为后人留下了一部三十卷的科学巨著《梦溪笔谈》。

第十九页第二十页，共53页。四、材料分类

IVClassificationofMaterials第二十页第二十一页，共53页。五、什么是材料科学？WhatisMaterialsScience？PerformancePropertiesSynthesisandProcessingCompositionsandStructures第二十一页第二十二页，共53页。什么是材料科学？

WhatisMaterialsScience？

材料科学是一门以固体材料为研究对象，以固体物理、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，它运用电子显微镜、X-射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科，是研究材料共性的一门学科。第二十二页第二十三页，共53页。1.

材料科学与工程的范畴和任务

学科建立

EstablishmentofMaterialsScienceandEngineering

IN1960’s金属材料——金相学——金属学无机材料——无机化学——陶瓷学高分子材料——高分子化学——高分子物理

第二十三页第二十四页，共53页。1.

材料科学与工程的范畴和任务

(2)内容和任务

ContentsandObjective

材料科学：从理论上研究金属、无机非金属和有机高分子等材料的成分、结构、加工工艺同材料性能及材料应用之间的相互关系。

材料科学与工程：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学。

学科性质：是介于基础科学与应用科学之间的应用基础科学（边缘学科）。第二十四页第二十五页，共53页。

研究内容：reaserchcontents科学性

a.从化学角度出发，研究材料的化学组成、键性、结构与性能的关系

b.从物理角度，阐述材料的组成原子、分子及其运动状态与各物性之间的关系

c.材料的制备工艺技术性

d.材料的性能表征

e.材料的应用第二十五页第二十六页，共53页。六、学习方法studymethodsTHEFIRST，INTRESTINGISTHEMOSTIMPORTANT.卢柯:材料科学研究的动力与乐趣

WEB第二十六页第二十七页，共53页。六、学习方法

通过物质结构与组成的基本理论的学习，掌握材料的结构——性能内在关系；通过对比，了解高分子材料与金属和无机非金属材料在材料结构和性能特点上的主要异同点；运用结构——性能关系的原理，了解主要材料品种的制备和应用的特点，具有一定材料设计的基础知识。第二十七页第二十八页，共53页。参考文献FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering（英文资料）《材料科学与工程基础》（美）L、H范弗莱克《材料科学与工程系列教材》哈尔滨工业大学出版社（1999）《材料科学基础》.谢希文，北京航空航天大学出版社，1999年。《材料科学基础》.刘智恩，西北工业大学出版社，2001年第二十八页第二十九页，共53页。Specialmagazines材料研究导报金属学报（中、英文）腐蚀与防护学报腐蚀科学与防护技术CorrosionCorrosionscience材料导报第二十九页第三十页，共53页。精品课程（MSE）网站：上海交通大学（国家级）西北工业大学（国家级）福州大学四川理工学院（省级）四川大学第三十页第三十一页，共53页。美国《金属杂志》评选出材料科学与工程领域历史上十个“最伟大事件”第三十一页第三十二页，共53页。美国《金属杂志》评选出材料科学与工程领域历史上十个“最伟大事件”2006年9月，美国《金属杂志》（JournalofMetals,JOM）发起了评选材料科学与工程历史上“最伟大的材料事件”（GreatestMaterialsMoments）活动。JOM由美国矿物、金属与材料学会（TheMinerals,Metals&MaterialsSociety,TMS）主办。TMS是一个涉及材料科学与工程所有领域的专业国际组织，总部设在美国，涵盖的学科方向从矿物工艺、基本金属制造到材料的基础研究和深入应用。TMS的会员来自世界6大洲70多个国家的冶金学与材料工程师、科学家、研究人员、教育家、管理人员和学生。第三十二页第三十三页，共53页。美国《金属杂志》评选出材料科学与工程领域历史上十个“最伟大事件”JOM主办此次活动的目的旨在弘扬材料科学在人类历史发展进程中的影响力和庆祝TMS成立50周年。“最伟大的材料事件”被定义为：一项人类的观测或者介入，导致人类对材料行为的理解产生标志性进展的关键或决定性事件，它开辟了材料利用的新纪元，或者产生了由材料引发的社会经济重大变化。第三十三页第三十四页，共53页。美国《金属杂志》评选出材料科学与工程领域历史上十个“最伟大事件”首先，JOM邀请众多材料领域的杰出专业人士评述他们关于“最伟大的材料事件”的观点。基于他们的评述，JOM整理出一份超过650个候选者的详细目录，然后进一步遴选出100个正式的候选名单，并刊登于2006年11月份出版的JOM上。近千名来自材料科学领域的专业人员和普通公众参与了投票。第三十四页第三十五页，共53页。美国《金属杂志》评选出材料科学与工程领域历史上十个“最伟大事件”2007年2月26日—3月1日，TMS在美国弗洛里达州的奥兰多举行了2007年年会，共有来自68个国家的4200多名材料科学和工程专业人员参加了此次会议。会上揭晓了JOM评选的10项“最伟大的材料事件”（见）第三十五页第三十六页，共53页。JournalofMetals第三十六页第三十七页，共53页。

No.1元素周期表1864年门捷列（DmitriMendeleev）设计出元素周期表。成为材料科学家和工程师普遍使用的参考工具。

从元素周期表，我们能够能到什么信息，举例说明。第三十七页第三十八页，共53页。

No.1元素周期表第三十八页第三十九页，共53页。

No.1WebElements™

periodictable

元素周期律是元素随着元素的原子序数的增加呈周期性变化的规律。现代公认元素周期律是由俄国化学家门捷列夫在1869年第一次比较完整的提出来的。在周期律发现以前，人们发现元素是偶然的。在周期律的指导下，人们开始有计划、有目的的寻找化学元素了。

它是把化学和原子物理学联系起来的纽带。元素周期律还在哲学上有着重大意义，它用科学事实证明了量变引起质变的客观规律。

第三十九页第四十页，共53页。

No.2

炼铁公元前3500年（推测）埃及人首次熔炼铁（或许是作为铜精炼的一种副产品），微量的铁主要用于装饰或礼仪。揭开了将成为世界主导冶金材料的第一个制备秘密。Castironsteel第四十页第四十一页，共53页。钢产量2004年2.72亿吨2005年3亿吨（日本2亿吨）2006年4.19亿吨2006年世界排名前5位的产钢大国(粗钢产量)：中国：4.227亿吨；日本：1.162亿吨；美国：9860万吨；俄罗斯：7080万吨；韩国：4850万吨。安赛乐-米塔尔集团是世界超级钢铁巨头,1.1亿吨在企业排名中，宝钢位列第五。

第四十一页第四十二页，共53页。NO.3晶体管的发明1948年巴丁（J.Bardeen）、布拉顿（W.H.Brattain）和肖克利（W.Shockley）发明晶体管。成为所有现代电子学的基石和微芯片与计算机技术的基础。第四十二页第四十三页，共53页。NO.4玻璃的发明公元前2200年（推测）伊朗西北部人发明了玻璃。成为第二种伟大的非金属工程材料（继陶瓷之后）。玻璃属于哪一类材料，应用如何？第四十三页第四十四页，共53页。

NO.5光学显微镜的发明1668年（推测）列文虎克（AntonvanLeeuwenhoek）制做出放大倍数超过200倍的光学显微镜。使人类能够研究肉眼无法看到的自然世界及其结构。第四十四页第四十五页，共53页。NO.6水泥的发明1755年斯米顿（JohnSmeaton）发明了现代混凝土（水凝水泥）。成为当代的主导建筑材料。水泥属于哪一类材料，应用如何？水泥回转窑/工业窑炉5000吨新型干法水泥机械成套设备