材料科學緒論

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

2、ngineering School of materials science and engineering School of materials science and engineering 材料科學的歷史基礎(chǔ)材料科學的歷史基礎(chǔ) 1818世紀蒸汽機的發(fā)明和世紀蒸汽機的發(fā)明和1919世紀電動機的發(fā)明，使材料在新世紀電動機的發(fā)明，使材料在新 品種開發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)等方面發(fā)生了飛躍。品種開發(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、

3、 鎂、鈦和稀有金屬相繼問世，世界鋼產(chǎn)量從18501850年的6 6萬噸 突增到19001900年的28002800萬噸，使人類進人了輝煌的鋼鐵時代。 無機非金屬材料：無機非金屬材料：主要包括晶體、陶瓷、水泥、玻璃、耐 火材料等，資源豐富，性能價格比高。2020世紀中后期，通 過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 進陶瓷。 高分子材料：高分子材料：2020世紀初，人工合成高分子材料問世，19091909 年-酚醛樹脂(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 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 圖圖1-21-2 材料比強度方面的發(fā)展變化材料比強度方面的發(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 復合材料復合材料 尼龍纖維尼龍纖維 碳纖維碳纖維 強度強度/ /

5、密密 度（度（ 10106 6） School 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刀具材料切削速度的變化趨勢 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 engi

6、neering School of materials science and engineering School of materials science and engineering 材料科學與材料工程的關(guān)系材料科學與材料工程的關(guān)系 材料科學具有材料科學具有 “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)。是能為社會所接的性質(zhì)。是能為社會所接 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個判據(jù)：個判據(jù)： 經(jīng)濟、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源經(jīng)濟、

7、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源） 材料科學為材料工程提供設(shè)計依據(jù)，為更好地選擇材料、材料科學為材料工程提供設(shè)計依據(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提供豐富的研究課題和物質(zhì)基礎(chǔ)。 材料科學和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒有明顯的界材料科學和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒有明顯的界 線。在解決實際問題中，不能將科學因素和工程因素獨線。在解決實際問題中，不能將科學因素和工程因素獨 立考慮。因此，人們常將二者合稱為材料科學與工程。立考慮。因此，人們常將二者合稱為材料科學與工程。 School of materials science and engineering School of materials science and engineering 圖圖1-51-5 價鍵四面體價鍵四面體 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