材料科學(xué)基礎(chǔ)-緒論

材料科學(xué)基礎(chǔ)繼續(xù)弘揚(yáng)“黃嶺”精神，抓住機(jī)遇，迎接挑戰(zhàn)，乘勢(shì)而上，奮力推進(jìn)學(xué)院改革發(fā)展新跨越，用我們的智慧和汗水，建成和諧發(fā)展的、讓人民滿意的四川理工大學(xué)！YOUAREWELCOM.MaterialsScienceandEngineeringTeachingandReaserchSectionIntroductiontomyselfName:JIANCHENAge:47Degree:Bachelor，Inorganic

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

ThreeClassProfessorResearchField:NewCarbonMaterials,ResinforCarbon,corrosionandprotectionMobile-mail:JCENZG@主持的部分科研項(xiàng)目超細(xì)碳素粉末表面合成樹(shù)脂的工藝”，橫向（43.5萬(wàn)），在研“二甲醚用于民用燃料性能測(cè)定試驗(yàn)”，橫向（23萬(wàn)），在研“基于多模式掃描探針碳黑表面研究”，省教育廳，在研“碳素材料專用低粘、高固、耐堿酚醛樹(shù)脂”，國(guó)家科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金（01C26215100214），已完成“自愈合抗氧化石墨研究”，四川省科委攻關(guān)項(xiàng)目，已完成主要科研成果：

國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)（88102170.9；ZL98112223.X；CN101318649；CN1936081）項(xiàng)目鑒定5項(xiàng)

科研獲獎(jiǎng)：

M551鑲嵌石墨材料（自貢市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，四川省優(yōu)秀新產(chǎn)品三等獎(jiǎng)）

連續(xù)鑄造用T462石墨材料（四川省優(yōu)秀產(chǎn)品二等獎(jiǎng)）教學(xué)教改工作：

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》，四川省精品課程（2004年）（負(fù)責(zé)人）“材料科學(xué)與工程專業(yè)的建立及課程體系的研究與實(shí)踐”，2004年四川省高等教育教學(xué)成果三等獎(jiǎng)（2005.03）（排名1）請(qǐng)寫(xiě)出“材料科學(xué)與工程”的英文

MSE

Pleasetellmethematerialsthatyouuseorseeinyourlifeandworking.DiscussionaboutthematerialsMaterialsScienceandEngineering

材料科學(xué)基礎(chǔ)—緒論TheFundamentals(Elements,Principles)ofMaterialsScience

---AnIntroduction

一、什么是材料？

WhatistheMaterials?Webster編者“NewInternationalDictionary（1971年）”中關(guān)于材料（Materials）的定義為：材料是指用來(lái)制造某些有形物體（如：機(jī)械、工具、建材、織物等的整體或部分）的基本物質(zhì)（如金屬、木料、塑料、纖維等）。邁爾《新百科全書(shū)》中材料的含義：材料是從原材料中取得的，為生產(chǎn)半成品、工件、部件和成品的初始物料，如金屬、石塊、木料、皮革、塑料、紙、天然纖維和化學(xué)纖維等等。材料是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。二、材料在人類歷史的發(fā)展和科學(xué)

技術(shù)中的重要作用

ImportanceofMaterialsfortheDevelopmentofHumenHistoryandScience&Technology

材料是人類社會(huì)發(fā)展的巨大推動(dòng)力，生產(chǎn)工具制造的物質(zhì)基礎(chǔ)是材料。石器時(shí)代——陶器時(shí)代——青銅時(shí)代——鐵器時(shí)代——復(fù)合材料材料的使用和發(fā)展，與生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)三、我國(guó)材料的歷史進(jìn)程

(Historicalperspective)

漫長(zhǎng)而又曲折的歷程：石斧1.石器時(shí)代Stoneage

2.青銅器時(shí)代

BRONZEAGE湖北江陵楚墓出土越王勾踐寶劍中國(guó)古代鐵器的金相組織湖南長(zhǎng)沙砂子塘戰(zhàn)國(guó)凹形鐵鋤3.鐵器時(shí)代

ironage長(zhǎng)征三號(hào)運(yùn)載火箭在發(fā)射架上的圖片寶鋼高爐4.明代后及解放后

古代科技名著《考工記》（先秦）《夢(mèng)溪筆談》（宋代沈括）《天工開(kāi)物》（明代宋應(yīng)星）古代科技名著--《夢(mèng)溪筆談》（宋代沈括）

《夢(mèng)溪筆談》是我國(guó)北宋大科學(xué)家沈括的傳世著作。沈括在晚年用筆記文學(xué)體裁寫(xiě)成《夢(mèng)溪筆談》二十六卷，再加上《補(bǔ)筆談》三卷和《續(xù)筆談》，共列有條文六百零九條，遍及天文、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、地學(xué)、生物以及冶金、機(jī)械、營(yíng)造、造紙技術(shù)等各個(gè)方面，內(nèi)容十分廣泛、豐富，是中國(guó)科學(xué)史的重要著作?！秹?mèng)溪筆談》中所記述的許多科學(xué)成就均達(dá)到了當(dāng)時(shí)世界的最高水平。英國(guó)著名科學(xué)史專家李約瑟稱《夢(mèng)溪筆談》是“中國(guó)科學(xué)史上的坐標(biāo)”。沈括，生于公元1031年，為官多年。他晚年居住在潤(rùn)州(今鎮(zhèn)江市)的夢(mèng)溪園，專門(mén)從事著述，為后人留下了一部三十卷的科學(xué)巨著《夢(mèng)溪筆談》。

四、材料分類

IVClassificationofMaterials五、什么是材料科學(xué)？WhatisMaterialsScience？PerformancePropertiesSynthesisandProcessingCompositionsandStructures什么是材料科學(xué)？

WhatisMaterialsScience？

材料科學(xué)是一門(mén)以固體材料為研究對(duì)象，以固體物理、熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)、冶金、化工為理論基礎(chǔ)的邊緣交叉基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科，它運(yùn)用電子顯微鏡、X-射線衍射、熱譜、電子離子探針等各種精密儀器和技術(shù)，探討材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝和加工使用過(guò)程與其機(jī)械、物理、化學(xué)性能之間的規(guī)律的一門(mén)基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科，是研究材料共性的一門(mén)學(xué)科。1.

材料科學(xué)與工程的范疇和任務(wù)

學(xué)科建立

EstablishmentofMaterialsScienceandEngineering

IN1960’s金屬材料——金相學(xué)——金屬學(xué)無(wú)機(jī)材料——無(wú)機(jī)化學(xué)——陶瓷學(xué)高分子材料——高分子化學(xué)——高分子物理

1.

材料科學(xué)與工程的范疇和任務(wù)

(2)內(nèi)容和任務(wù)

ContentsandObjective

材料科學(xué)：從理論上研究金屬、無(wú)機(jī)非金屬和有機(jī)高分子等材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工工藝同材料性能及材料應(yīng)用之間的相互關(guān)系。

材料科學(xué)與工程：關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝與其性能及使用過(guò)程間相互關(guān)系的知識(shí)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的科學(xué)。

學(xué)科性質(zhì)：是介于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)之間的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)（邊緣學(xué)科）。

研究?jī)?nèi)容：reaserchcontents科學(xué)性

a.從化學(xué)角度出發(fā)，研究材料的化學(xué)組成、鍵性、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系

b.從物理角度，闡述材料的組成原子、分子及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與各物性之間的關(guān)系

c.材料的制備工藝技術(shù)性

d.材料的性能表征

e.材料的應(yīng)用六、學(xué)習(xí)方法studymethodsTHEFIRST，INTRESTINGISTHEMOSTIMPORTANT.盧柯:材料科學(xué)研究的動(dòng)力與樂(lè)趣

WEB六、學(xué)習(xí)方法

通過(guò)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與組成的基本理論的學(xué)習(xí)，掌握材料的結(jié)構(gòu)——性能內(nèi)在關(guān)系；通過(guò)對(duì)比，了解高分子材料與金屬和無(wú)機(jī)非金屬材料在材料結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)上的主要異同點(diǎn)；運(yùn)用結(jié)構(gòu)——性能關(guān)系的原理，了解主要材料品種的制備和應(yīng)用的特點(diǎn)，具有一定材料設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。參考文獻(xiàn)FundamentalsofMaterialsScienceandEngineering（英文資料）《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》（美）L、H范弗萊克《材料科學(xué)與工程系列教材》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社（1999）《材料科學(xué)基礎(chǔ)》.謝希文，北京航空航天大學(xué)出版社，1999年?！恫牧峡茖W(xué)基礎(chǔ)》.劉智恩，西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001年Specialmagazines材料研究導(dǎo)報(bào)金屬學(xué)報(bào)（中、英文）腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)CorrosionCorrosionscience材料導(dǎo)報(bào)精品課程（MSE）網(wǎng)站：上海交通大學(xué)（國(guó)家級(jí)）西北工業(yè)大學(xué)（國(guó)家級(jí)）福州大學(xué)四川理工學(xué)院（省級(jí)）四川大學(xué)美國(guó)《金屬雜志》評(píng)選出材料科學(xué)與工程領(lǐng)域歷史上十個(gè)“最偉大事件”美國(guó)《金屬雜志》評(píng)選出材料科學(xué)與工程領(lǐng)域歷史上十個(gè)“最偉大事件”2006年9月，美國(guó)《金屬雜志》（JournalofMetals,JOM）發(fā)起了評(píng)選材料科學(xué)與工程歷史上“最偉大的材料事件”（GreatestMaterialsMoments）活動(dòng)。JOM由美國(guó)礦物、金屬與材料學(xué)會(huì)（TheMinerals,Metals&MaterialsSociety,TMS）主辦。TMS是一個(gè)涉及材料科學(xué)與工程所有領(lǐng)域的專業(yè)國(guó)際組織，總部設(shè)在美國(guó)，涵蓋的學(xué)科方向從礦物工藝、基本金屬制造到材料的基礎(chǔ)研究和深入應(yīng)用。TMS的會(huì)員來(lái)自世界6大洲70多個(gè)國(guó)家的冶金學(xué)與材料工程師、科學(xué)家、研究人員、教育家、管理人員和學(xué)生。美國(guó)《金屬雜志》評(píng)選出材料科學(xué)與工程領(lǐng)域歷史上十個(gè)“最偉大事件”JOM主辦此次活動(dòng)的目的旨在弘揚(yáng)材料科學(xué)在人類歷史發(fā)展進(jìn)程中的影響力和慶祝TMS成立50周年。“最偉大的材料事件”被定義為：一項(xiàng)人類的觀測(cè)或者介入，導(dǎo)致人類對(duì)材料行為的理解產(chǎn)生標(biāo)志性進(jìn)展的關(guān)鍵或決定性事件，它開(kāi)辟了材料利用的新紀(jì)元，或者產(chǎn)生了由材料引發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)重大變化。美國(guó)《金屬雜志》評(píng)選出材料科學(xué)與工程領(lǐng)域歷史上十個(gè)“最偉大事件”首先，JOM邀請(qǐng)眾多材料領(lǐng)域的杰出專業(yè)人士評(píng)述他們關(guān)于“最偉大的材料事件”的觀點(diǎn)。基于他們的評(píng)述，JOM整理出一份超過(guò)650個(gè)候選者的詳細(xì)目錄，然后進(jìn)一步遴選出100個(gè)正式的候選名單，并刊登于2006年11月份出版的JOM上。近千名來(lái)自材料科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)人員和普通公眾參與了投票。美國(guó)《金屬雜志》評(píng)選出材料科學(xué)與工程領(lǐng)域歷史上十個(gè)“最偉大事件”2007年2月26日—3月1日，TMS在美國(guó)弗洛里達(dá)州的奧蘭多舉行了2007年年會(huì)，共有來(lái)自68個(gè)國(guó)家的4200多名材料科學(xué)和工程專業(yè)人員參加了此次會(huì)議。會(huì)上揭曉了JOM評(píng)選的10項(xiàng)“最偉大的材料事件”（見(jiàn)/）JournalofMetals

No.1元素周期表1864年門(mén)捷列（DmitriMendeleev）設(shè)計(jì)出元素周期表。成為材料科學(xué)家和工程師普遍使用的參考工具。

從元素周期表，我們能夠能到什么信息，舉例說(shuō)明。

No.1元素周期表

No.1WebElements?

periodictable

元素周期律是元素隨著元素的原子序數(shù)的增加呈周期性變化的規(guī)律?，F(xiàn)代公認(rèn)元素周期律是由俄國(guó)化學(xué)家門(mén)捷列夫在1869年第一次比較完整的提出來(lái)的。在周期律發(fā)現(xiàn)以前，人們發(fā)現(xiàn)元素是偶然的。在周期律的指導(dǎo)下，人們開(kāi)始有計(jì)劃、有目的的尋找化學(xué)元素了。

它是把化學(xué)和原子物理學(xué)聯(lián)系起來(lái)的紐帶。元素周期律還在哲學(xué)上有著重大意義，它用科學(xué)事實(shí)證明了量變引起質(zhì)變的客觀規(guī)律。

No.2

煉鐵公元前3500年（推測(cè)）埃及人首次熔煉鐵（或許是作為銅精煉的一種副產(chǎn)品），微量的鐵主要用于裝飾或禮儀。揭開(kāi)了將成為世界主導(dǎo)冶金材料的第一個(gè)制備秘密。Castironsteel鋼產(chǎn)量2004年2.72億噸2005年3億噸（日本2億噸）2006年4.19億噸2006年世界排名前5位的產(chǎn)鋼大國(guó)(粗鋼產(chǎn)量)：中國(guó)：4.227億噸；日本：1.162億噸；美國(guó)：9860萬(wàn)噸；俄羅斯：7080萬(wàn)噸；韓國(guó)：4850萬(wàn)噸。安賽樂(lè)-米塔爾集團(tuán)是世界超級(jí)鋼鐵巨頭,1.1億噸在企業(yè)排名中，寶鋼位列第五。

NO.3晶體管的發(fā)明1948年巴丁（J.Bardeen）、布拉頓（W.H.Brattain）和肖克利（W.Shockley）發(fā)明晶體管。成為所有現(xiàn)代電子學(xué)的基石和微芯片與計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)。NO.4玻璃的發(fā)明公元前2200年（推測(cè)）伊朗西北部人發(fā)明了玻璃。成為第二種偉大的非金屬工程材料（繼陶瓷之后）。玻璃屬于哪一類材料，應(yīng)用如何？

NO.5光學(xué)顯微鏡的發(fā)明1668年（推測(cè)）列文虎克（AntonvanLeeuwenhoek）制做出放大倍數(shù)超過(guò)200倍的光學(xué)顯微鏡。使人類能夠研究肉眼無(wú)法看到的自然世界及其結(jié)構(gòu)。NO.6水泥的發(fā)明1755年斯米頓（JohnSmeaton）發(fā)明了現(xiàn)代混凝土（水