材料科學(xué)緒論

1、School of materials science and engineering材材 料料 科科 學(xué)學(xué) 基基 礎(chǔ)礎(chǔ)School of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineering 圖圖1-11-1材料科學(xué)與工程的內(nèi)涵材料科學(xué)與工程的內(nèi)涵School of materials science and enginee

2、ringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineering材料科學(xué)的歷史基礎(chǔ)材料科學(xué)的歷史基礎(chǔ) 1818世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明和世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明和1919世紀(jì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，使材料在新世紀(jì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，使材料在新 品種開(kāi)發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)等方面發(fā)生了飛躍。品種開(kāi)發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)等方面發(fā)生了飛躍。 金屬材料：金屬材料：18561856年-轉(zhuǎn)爐鋼；18641864年-平爐鋼；18871887年-高錳 鋼、19031903年-硅鋼；19101910年-鎳鉻不銹鋼。銅、鉛、鋅、鋁、 鎂、鈦和稀有金屬

3、相繼問(wèn)世，世界鋼產(chǎn)量從18501850年的6 6萬(wàn)噸 突增到19001900年的28002800萬(wàn)噸，使人類進(jìn)人了輝煌的鋼鐵時(shí)代。 無(wú)機(jī)非金屬材料：無(wú)機(jī)非金屬材料：主要包括晶體、陶瓷、水泥、玻璃、耐 火材料等，資源豐富，性能價(jià)格比高。2020世紀(jì)中后期，通 過(guò)合成原料和新的制備技術(shù)，出現(xiàn)了一系列特殊功能的先 進(jìn)陶瓷。 高分子材料：高分子材料：2020世紀(jì)初，人工合成高分子材料問(wèn)世，19091909 年-酚醛樹(shù)脂(膠木)；19251925年-聚苯乙烯；19311931年-聚氯乙烯； 19411941年-尼龍，如今世界年產(chǎn)量在1 1億噸以上。School of materials science

4、and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineering年年圖圖1-21-2 材料比強(qiáng)度方面的發(fā)展變化材料比強(qiáng)度方面的發(fā)展變化木材木材石頭石頭青銅青銅 鋼鋼鑄鐵鑄鐵 鋁鋁 鈦鈦 復(fù)合材料復(fù)合材料 尼龍纖維尼龍纖維 碳纖維碳纖維強(qiáng)度強(qiáng)度/ /密密度（度（10106 6）School

5、of materials science and engineering 碳工具鋼碳工具鋼 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 金屬陶瓷金屬陶瓷 燒結(jié)碳化鎢燒結(jié)碳化鎢高速鋼（高速鋼（HSSHSS） 陶瓷陶瓷 多晶金剛石多晶金剛石 立方立方BNBN碳化鈦碳化鈦氮化鈦氮化鈦年年圖圖1-31-3 刀具材料切削速度的變化趨勢(shì)刀具材料切削速度的變化趨勢(shì)School of materials science and engineering圖圖1-4 1-4 集成電路發(fā)展歷程集成電路發(fā)展歷程School of materials science and engineeringSchool of materials scien

6、ce and engineeringSchool of materials science and engineering材料科學(xué)與材料工程的關(guān)系材料科學(xué)與材料工程的關(guān)系 材料科學(xué)具有材料科學(xué)具有 “研究為什么研究為什么”的性質(zhì)。核心是建立結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。核心是建立結(jié)構(gòu) 性能的關(guān)系。性能的關(guān)系。 材料工程具有材料工程具有 “解決怎樣做解決怎樣做”的性質(zhì)。是能為社會(huì)所接的性質(zhì)。是能為社會(huì)所接受受 地獲得材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。（要考慮地獲得材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。（要考慮5 5個(gè)判據(jù)：個(gè)判據(jù)： 經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源） 材料科學(xué)為材料工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為更好地選擇材

7、料、材料科學(xué)為材料工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為更好地選擇材料、 使用材料、發(fā)展新材料提供理論基礎(chǔ)。使用材料、發(fā)展新材料提供理論基礎(chǔ)。 材料工程為材料科學(xué)提供豐富的研究課題和物質(zhì)基礎(chǔ)。材料工程為材料科學(xué)提供豐富的研究課題和物質(zhì)基礎(chǔ)。 材料科學(xué)和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒(méi)有明顯的界材料科學(xué)和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒(méi)有明顯的界線。在解決實(shí)際問(wèn)題中，不能將科學(xué)因素和工程因素獨(dú)線。在解決實(shí)際問(wèn)題中，不能將科學(xué)因素和工程因素獨(dú)立考慮。因此，人們常將二者合稱為材料科學(xué)與工程。立考慮。因此，人們常將二者合稱為材料科學(xué)與工程。School of materials science and engineeringSchool of materials science and engineering 圖圖1-51-5 價(jià)鍵四面體價(jià)鍵四面體School of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool of materials science and engineeringSchool