材料科学与工程的内涵及发展历程(ppt 33页)
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材料生产使用的这种单向循环模式必然造成 资源紧缺→能源浪费→环境污染的严重后果，是 一种恶性循环。
材料消费使用的双向循环模式。
资源开采
冶炼
地球
原材料
工业原料
进一步加工
无害化处理或综合利用
工程材料
产品
废料
制造加工
使用失效
长期以来，材料科学与工程界是以追求最大
限度发挥材料的性能和功能为目标，一切研究和 工艺都是围绕如何提高材料的性能而展开的，对 于资源、环境问题考虑很少或是根本没有考虑， 更不用说考虑材料的环境协调性问题了。在面临 全球经济必须可持续发展的今天，这一传统观念 必须彻底改变。
4 Performance
使用性能又称服役性能，是指材料制成零件 或产品后在使用过程中所表现出的行为，通常以 有效寿命、安全可靠程度、成本、加工费用来衡 量。使用性能和材料的性能既紧密联系又相互区 别，材料的性能是使用性能的基础，材料的性能 是在实验室中按人为规定的条件测试出来的，和 零件的使用条件不一样，服役条件的改变会影响 到材料的性能。
这四个要素密切相关，对它们的研究特别是研
究它们之间的相互关系，就构成了材料科学与工程 的核心。材料科学工作者的任务就是研究这四个要 素以及它们之间的相互关系，在此基础上进一步改 善现有材料的性能，提高质量，挖掘它们的潜力， 并根据生产实际的需要研制新材料。
3 新世纪材料科学工作者面临的任务和挑战
因此材料科学与工程是密不可分的两个学科， 是一个整体。偏重于基础理论方面的就称为材料 科学、偏重于工艺方面的的就称为材料工艺（铸、 锻、焊、热处理）。
世界上第一部《材料科学与工程百科全书》 是在1986年由英国Pergamon出版社陆续出版，该 书对材料科学与工程下的定义是：
研究有关材料组织、结构、制备工艺流程与 材料性能和用途关系的生产及其应用。
2 Synthesis/Processing
制备从本质上讲，是用一定的手段将材料中的 原子、分子按照要求重新进行排列、组合，以达到 实际所需要的性能。加工则是指将原料变成所需要 的形状，即成型。不同的制备和加工工艺会改变材 料的性能。
3 Properties
性质也称为材料的固有性能，它赋予材料的 价值和可应用性，包括材料本身具有的力学性能、 物理性能和化学性能。
2 材料科学与工程的内涵与特点
材料科学－－研究材料的组成、结构和性能之间 的关系。
材料工程－－研究材料在制备、处理加工过程中 的工艺和各种工程问题（包括加工设备）。
材料科学是一门面向生产实际、为经济建设 服务的应用科学，在掌握了材料组成、结构对性 能的影响规律的基础上，必需通过合理的工艺流 程，以最低的成本大批量的生产出质量稳定有实 用价值的材料来，这就是材料科学与工程的内涵。
二、材料科学与工程的兴起是历史的必然
材料科学这一名词出现之前，金属材料、陶 瓷材料高分子材料包括后来出现的复合材料的发 展是分别进行的，彼此之间互不相关，自成体系。 但到了20世纪60～70年代，为满足科学研究和生 产对高性能材料的需要，人们发现如果在把眼光 只局限在“小材料”的区域内，思路难以开阔。 不同类型材料，无论是理论基础、研究方法还是 生产手段，都存在一些相似之处，它们可以互相 借鉴、互相补充，取长补短，从而促使“小材料” 领域的发展，于是到了20 世纪80 年代诞生了材料 科学与工程学科。
冶炼
工业原料
进一步加工
工程材料
制造加工
产品
使用失效
废料
这种模式对资源和环境造成了极大的破坏和 浪费，因为材料的生产和加工既是资源消耗大户， 又是能源消耗大户，同时也是环境污染的主要来 源。1994年以来，我国工业固体废弃物年排放量 达6.17亿吨，并以年8％的速率增长，2000年，已 达10亿吨。其中主要有冶炼渣、矿渣、废钢铁、 废有色金属、废玻璃、废旧建筑材料、废塑料、 废汽车等，化学燃料燃烧过程中排放的SO2、NO 和CO2分别达到2000余万、1000余万和20余亿吨。
一、 改进制备工艺，提高现有材料的质量（超级 钢）。
二、研制新材料。新材料技术已被世界各发达国 家列为三大高新技术之一，争相投入巨资研究。
三、材料的生产、使用与可持续发Leabharlann Baidu。
长期以来，人们形成了传统的材料生产使 用的固定模式，即资源开采→生产加工→消费 使用→报废丢弃的单向循环模式。
地球
资源开采
原材料
材料科学的四要素与四面体
材料科学是科学技术中的重要学科，是一门影 响国民经济全局的综合科学技术，主要研究各种材 料结构与性能之间的关系，即集中了解材料的本质、 提出相关的理论和描述，说明材料结构是如何与其 成分、性能以及行为相联系的。
近年来，国内外材料界把材料的组成与结构、 合成与生产过程、性质（或性能）以及使用性能称 为材料科学的四个基本要素，把它们连接在一起， 便形成一个四面体。
Materials Tetrahedron
Properties
Performance
Composition/ Microstructure
Synthesis/ Processing
1 Composition/Microstructure
从不同层次（尺度）上对材料的成分、结构进 行深入了解，这是材料科学的基础部分。
材料科学基础结束语
大连交通大连材料科学与工程学院
1 材料科学与工程的兴起和发展历程 2 材料科学与工程的内涵与特点 3 新世纪材料科学工作者面临的任务和挑战
1 材料科学与工程的兴起和发展历程
一、材料学科的发展
从历史上看，材料学科的发展大致经历了以下 几个阶段：
冶金学→金相学→物理冶金学→材料科学或材 料科学与工程（MSE）
例1 马氏体相变最先是金属学家提出的，是钢热 处理的理论基础。后来在氧化锆陶瓷中也发现了 这一现象，现已被成功的用于陶瓷增韧。
例2 溶胶－凝胶法，最早是一种玻璃制备工艺， 现已成为一种制备纳米陶瓷粉的主要工艺。
例3 挤压机，开始主要是用来对金属进行冷挤压 加工以强化金属，后来把该设备用来挤压某些高分 子材料，制成纤维材料，同样使强度得到大幅度的 提高。陶瓷材料的成型也可使用挤压的方法。研究 生产设备的通用性不但可节约资金，更重要的是能 得到相互启发和借鉴，加快新材料的研制步伐。
材料消费使用的双向循环模式。
资源开采
冶炼
地球
原材料
工业原料
进一步加工
无害化处理或综合利用
工程材料
产品
废料
制造加工
使用失效
长期以来，材料科学与工程界是以追求最大
限度发挥材料的性能和功能为目标，一切研究和 工艺都是围绕如何提高材料的性能而展开的，对 于资源、环境问题考虑很少或是根本没有考虑， 更不用说考虑材料的环境协调性问题了。在面临 全球经济必须可持续发展的今天，这一传统观念 必须彻底改变。
4 Performance
使用性能又称服役性能，是指材料制成零件 或产品后在使用过程中所表现出的行为，通常以 有效寿命、安全可靠程度、成本、加工费用来衡 量。使用性能和材料的性能既紧密联系又相互区 别，材料的性能是使用性能的基础，材料的性能 是在实验室中按人为规定的条件测试出来的，和 零件的使用条件不一样，服役条件的改变会影响 到材料的性能。
这四个要素密切相关，对它们的研究特别是研
究它们之间的相互关系，就构成了材料科学与工程 的核心。材料科学工作者的任务就是研究这四个要 素以及它们之间的相互关系，在此基础上进一步改 善现有材料的性能，提高质量，挖掘它们的潜力， 并根据生产实际的需要研制新材料。
3 新世纪材料科学工作者面临的任务和挑战
因此材料科学与工程是密不可分的两个学科， 是一个整体。偏重于基础理论方面的就称为材料 科学、偏重于工艺方面的的就称为材料工艺（铸、 锻、焊、热处理）。
世界上第一部《材料科学与工程百科全书》 是在1986年由英国Pergamon出版社陆续出版，该 书对材料科学与工程下的定义是：
研究有关材料组织、结构、制备工艺流程与 材料性能和用途关系的生产及其应用。
2 Synthesis/Processing
制备从本质上讲，是用一定的手段将材料中的 原子、分子按照要求重新进行排列、组合，以达到 实际所需要的性能。加工则是指将原料变成所需要 的形状，即成型。不同的制备和加工工艺会改变材 料的性能。
3 Properties
性质也称为材料的固有性能，它赋予材料的 价值和可应用性，包括材料本身具有的力学性能、 物理性能和化学性能。
2 材料科学与工程的内涵与特点
材料科学－－研究材料的组成、结构和性能之间 的关系。
材料工程－－研究材料在制备、处理加工过程中 的工艺和各种工程问题（包括加工设备）。
材料科学是一门面向生产实际、为经济建设 服务的应用科学，在掌握了材料组成、结构对性 能的影响规律的基础上，必需通过合理的工艺流 程，以最低的成本大批量的生产出质量稳定有实 用价值的材料来，这就是材料科学与工程的内涵。
二、材料科学与工程的兴起是历史的必然
材料科学这一名词出现之前，金属材料、陶 瓷材料高分子材料包括后来出现的复合材料的发 展是分别进行的，彼此之间互不相关，自成体系。 但到了20世纪60～70年代，为满足科学研究和生 产对高性能材料的需要，人们发现如果在把眼光 只局限在“小材料”的区域内，思路难以开阔。 不同类型材料，无论是理论基础、研究方法还是 生产手段，都存在一些相似之处，它们可以互相 借鉴、互相补充，取长补短，从而促使“小材料” 领域的发展，于是到了20 世纪80 年代诞生了材料 科学与工程学科。
冶炼
工业原料
进一步加工
工程材料
制造加工
产品
使用失效
废料
这种模式对资源和环境造成了极大的破坏和 浪费，因为材料的生产和加工既是资源消耗大户， 又是能源消耗大户，同时也是环境污染的主要来 源。1994年以来，我国工业固体废弃物年排放量 达6.17亿吨，并以年8％的速率增长，2000年，已 达10亿吨。其中主要有冶炼渣、矿渣、废钢铁、 废有色金属、废玻璃、废旧建筑材料、废塑料、 废汽车等，化学燃料燃烧过程中排放的SO2、NO 和CO2分别达到2000余万、1000余万和20余亿吨。
一、 改进制备工艺，提高现有材料的质量（超级 钢）。
二、研制新材料。新材料技术已被世界各发达国 家列为三大高新技术之一，争相投入巨资研究。
三、材料的生产、使用与可持续发Leabharlann Baidu。
长期以来，人们形成了传统的材料生产使 用的固定模式，即资源开采→生产加工→消费 使用→报废丢弃的单向循环模式。
地球
资源开采
原材料
材料科学的四要素与四面体
材料科学是科学技术中的重要学科，是一门影 响国民经济全局的综合科学技术，主要研究各种材 料结构与性能之间的关系，即集中了解材料的本质、 提出相关的理论和描述，说明材料结构是如何与其 成分、性能以及行为相联系的。
近年来，国内外材料界把材料的组成与结构、 合成与生产过程、性质（或性能）以及使用性能称 为材料科学的四个基本要素，把它们连接在一起， 便形成一个四面体。
Materials Tetrahedron
Properties
Performance
Composition/ Microstructure
Synthesis/ Processing
1 Composition/Microstructure
从不同层次（尺度）上对材料的成分、结构进 行深入了解，这是材料科学的基础部分。
材料科学基础结束语
大连交通大连材料科学与工程学院
1 材料科学与工程的兴起和发展历程 2 材料科学与工程的内涵与特点 3 新世纪材料科学工作者面临的任务和挑战
1 材料科学与工程的兴起和发展历程
一、材料学科的发展
从历史上看，材料学科的发展大致经历了以下 几个阶段：
冶金学→金相学→物理冶金学→材料科学或材 料科学与工程（MSE）
例1 马氏体相变最先是金属学家提出的，是钢热 处理的理论基础。后来在氧化锆陶瓷中也发现了 这一现象，现已被成功的用于陶瓷增韧。
例2 溶胶－凝胶法，最早是一种玻璃制备工艺， 现已成为一种制备纳米陶瓷粉的主要工艺。
例3 挤压机，开始主要是用来对金属进行冷挤压 加工以强化金属，后来把该设备用来挤压某些高分 子材料，制成纤维材料，同样使强度得到大幅度的 提高。陶瓷材料的成型也可使用挤压的方法。研究 生产设备的通用性不但可节约资金，更重要的是能 得到相互启发和借鉴，加快新材料的研制步伐。