材料科學與工程四個基本要素

材料科學與工程四個基本要素

材料科學與工程的基本概念與發(fā)展歷程01材料科學與工程是一門研究材料的基本屬性、制備過程和應用性能的學科基本屬性包括材料的組成、結構、性能等制備過程包括材料的合成、加工、改性等應用性能包括材料的功能、可靠性、壽命等材料科學與工程在科技發(fā)展和社會進步中具有重要地位材料是現(xiàn)代科學技術的基礎和先導材料的應用和創(chuàng)新推動了新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展材料的研究對環(huán)境保護和資源利用具有重要意義材料科學與工程的基本概念及重要性古代材料科學與工程人類最早使用的天然材料，如木材、石頭、陶器等古代文明的青銅、鐵等合金材料近現(xiàn)代材料科學與工程19世紀的鋼鐵工業(yè)和鋁工業(yè)的發(fā)展20世紀的復合材料、半導體材料等新型材料的研究與應用當代材料科學與工程的發(fā)展趨勢，如納米材料、智能材料等材料科學與工程的發(fā)展歷程材料科學與工程的發(fā)展趨勢高性能、多功能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展新材料的研究與開發(fā)，如石墨烯、生物材料等材料制備與加工技術的創(chuàng)新，如3D打印、激光熔覆等材料科學與工程面臨的挑戰(zhàn)資源與環(huán)境問題，如材料的循環(huán)利用和減少污染技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化問題，如材料的制備成本和市場推廣人才培養(yǎng)與國際合作問題，如提高材料科學與工程專業(yè)的教育質(zhì)量和國際競爭力材料科學與工程的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)材料科學與工程的基本要素之一：材料組成與結構02材料的組成材料的元素組成，如金屬、非金屬、化合物等材料的化學成分，如百分比、摩爾比等材料的組織結構，如晶體、非晶體、多相等材料的結構材料的微觀結構，如晶粒、晶界、相界等材料的宏觀結構，如形狀、尺寸、分布等材料的表面結構，如表面粗糙度、表面能等材料的組成與結構的基本概念材料組成與結構的研究方法材料的組成分析方法化學分析，如元素分析、光譜分析等物理分析，如X射線衍射、電子顯微鏡等材料的結構分析方法晶體學方法，如X射線晶體學、電子晶體學等物理學方法，如光譜學、磁共振等力學方法，如應力分析、變形分析等材料組成對性能的影響元素組成對材料性能的影響，如合金化、脫氧等化學成分對材料性能的影響，如相平衡、偏析等組織結構對材料性能的影響，如晶粒大小、相界分布等材料結構的優(yōu)化材料的合成與加工過程中的結構控制，如熱處理、冷處理等材料的表面改性，如表面涂層、表面粗糙度等材料的復合與摻雜，如復合材料、半導體材料等材料組成與結構對性能的影響及優(yōu)化材料科學與工程的基本要素之二：材料的性能與表征03材料性能的基本概念材料的力學性能，如強度、硬度、韌性等材料的物理性能，如熱導率、電導率、光學性能等材料的化學性能，如耐腐蝕性、抗氧化性等材料性能的分類基本性能，如力學性能、物理性能、化學性能等特殊性能，如磁性能、光性能、聲性能等綜合性能，如耐磨性、耐溫性、耐候性等材料性能的基本概念及分類材料性能的表征方法與技術材料性能的表征方法實驗方法，如力學試驗、物理試驗、化學試驗等計算方法，如理論計算、模擬計算等材料性能的表征技術材料測試技術，如拉伸試驗、硬度測試、熱分析等材料表征技術，如光譜分析、電子顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等材料性能與材料組成、結構的關系材料性能與材料組成的關系元素組成對材料性能的影響，如合金化、脫氧等化學成分對材料性能的影響，如相平衡、偏析等材料性能與材料結構的關系微觀結構對材料性能的影響，如晶粒大小、相界分布等宏觀結構對材料性能的影響，如形狀、尺寸、分布等材料科學與工程的基本要素之三：材料制備與加工技術04材料制備與加工技術材料的合成、加工、改性等技術材料的生產(chǎn)工藝和工程方法材料制備與加工技術的分類金屬材料制備與加工技術，如冶煉、鑄造、焊接等無機非金屬材料制備與加工技術，如燒結、熔融、水熱法等高分子材料制備與加工技術，如聚合、成型、交聯(lián)等材料制備與加工技術的基本概念材料制備與加工技術的發(fā)展與應用材料制備與加工技術的發(fā)展新型制備與加工技術的研究，如激光熔覆、3D打印等傳統(tǒng)制備與加工技術的改進，如環(huán)保工藝、節(jié)能技術等材料制備與加工技術的應用材料的生產(chǎn)與制造，如鋼鐵工業(yè)、有色金屬工業(yè)等材料的修復與改性，如表面工程、復合材料制備等材料制備與加工技術的研究與創(chuàng)新材料制備與加工技術的研究制備與加工過程的機理研究，如反應動力學、能量傳遞等制備與加工技術的優(yōu)化，如工藝參數(shù)、原料配比等材料制備與加工技術的創(chuàng)新新型制備與加工技術的開發(fā)，如綠色制備、智能加工等制備與加工技術的集成與協(xié)同，如多學科交叉、多技術融合等材料科學與工程的基本要素之四：材料的應用與性能評價05材料應用的基本概念及分類材料應用的基本概念材料的功能、性能在工程領域和社會生活中的應用材料的服役性能和耐久性材料應用的分類結構材料，如建筑結構、橋梁結構等功能材料，如半導體材料、磁性材料等生物材料，如生物組織工程、生物傳感器等材料性能評價的方法與標準材料性能評價的方法實驗方法，如力學試驗、物理試驗、化學試驗等計算方法，如理論計算、模擬計算等材料性能評價的標準國家標準，如GB/T系列標準行業(yè)標準，如ASTM、ISO等國際標準企業(yè)標準，如企業(yè)內(nèi)控標準、產(chǎn)品技術要求等材料應用與性能評價的發(fā)展趨勢材料應用的創(chuàng)新，如新型材料、新型應用領域等材料性能評價的智能化，如大數(shù)據(jù)分析、人工智