上海交通大学材料科学基础pptppt课件.ppt
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域。
3/6/2021
7
二、材料科学基础的地位
1、材料的发展史，就是人类社会的发展史 人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料 来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了七 个时代，各时代的开始时间： 石器时代（公元前10万年） 青铜器时代（公元前3000年）(炉火纯青) 铁器时代（公元前1000年） 水泥时代（公元0年） 钢时代（1800年） 硅时代（1950年） 新材料时代（1990年）
《材料科学基础》
《Foundations of
Materials Science》
3/6/2021
主讲: 韩宝军
1
Copyright 2019-98 © Dale Carnegie & Associates, Inc.
绪论
一.《材料科学基础》的基本概念 二.《材料科学基础》的地位 三.学习《材料科学基础》的意义 四.《材料科学基础》的内容 五.如何学好《材料科学基础》
3/6/2021
8
石器时代（ Stone Age）：石斧、凿、刀、铲、箭头纺轮、钵等
3/6/2021
（西安半坡遗址）
9
青铜器时代（公元前3000年）
湖北江陵楚墓出土 越王勾践宝剑
巨型司母戊大方鼎（河 南安阳晚商遗址）
3/6/2021
10
《考工记》——成书于春秋时期 ，作为我国第一 部手工业工艺技术典籍，包含着大量的手工制作技术、 工艺过程及丰富的科技思想。
《考工记》的精彩、经典之处在“金有六齐”。 “六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡 居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟 之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金 而锡居二，谓之削杀矢之齐；金、锡半，谓之鉴（意 为镜）燧之齐。 ——成分——
凡铸金之状，金与锡，黑浊之气竭，黄白次之； 黄 白之气竭，青白次之； 青白之气竭，青气次之； 然 后可铸也。（炉火纯青） ——准确地记述了冶铜过程中颜色随炉温变化的规律。这种用
3/6/2021
6
3、什么是材料科学基础
材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论， 它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分子材料）的 微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础上， 用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖 了材料科学和材料工程的基础理论。
材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、 无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领
成品 1886 1915 1922 1913 1940 1942 1951 1960
发展时间 65 33 35 18 5 3 3 2
15
人类对材料微观结构认识的发展过程
1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.) 2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669） 3）数学理论计算 4）科学测定（X-ray diffraction, electron diffraction,等）
3/6/2021
2
一. 《材料科学基础》的基本概念
1、什么是材料
材料是指人类社会能接受的，经济地制造有用 物品的物质（世界万物，凡于我有用者，皆谓之 材料。材料是具有一定性能，可以用来制作器件、 构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我 们的周围，与我们的生活、我们的生命息息相 关） 。卫星发射，节省1公斤重量将降低费用 $20000。一次发射节约费用20%。
3/6/2021
14
2、材料的发展史，就是科学技术的发展史
中国的四大发明：纸、火药、指南针、活字印刷
表1 科学原理的发现时间与其产业化时间的对照
电机 真空管 无线电 X光 雷达 原子堆 半导体 激光
3/6/2021
原理 1821 1882 1887 1895 1935 1939 1948 1958
铝合金的主要应用领域如下：
3/6/2021
3
战机
舰船
导弹
高层 建筑
火箭
铝合金的 主要应用领域
战车
3/6/2021
人造 卫星
高速列车
汽车
4
塑料的应用
塑料水管
电线被覆
塑料膜
日常用品
3/6/2021
主机外壳
汽车侧板
5
2、什么是材料科学
材料科学是研究材料的成分、组织 结构、制备工艺、加工工艺、材料的性 能与材料应用之间的相互关系的科学。 材料科学是当代科学技术发展的基础、 工业生产的支柱，是当今世界的带头学 科之一。纳米材料科学与技术是20世 纪80年代发展起来的新兴学科，成为 21世纪新技术的主导中心。
古代中国有： “日取其半，万世不竭” “道生一，一生二，二生三，三生万物”（《老子》）； “以土与金、木、水、火杂以成百物”（《国语·正语》）； “太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦交而生万物” （《易经》）
3/6/2021
16
雪花 — “六出”、“六花”
肉眼来观测的光测高Βιβλιοθήκη Baidu技术，只有在青铜技术相当成熟的情况下， 才有可能办到。
3/6/2021
11
铁器时代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器的金相组织
3/6/2021
12
长征三号运载火箭在发射架上
3/6/2021
13
新材料阶段的特征
是一个由多种材料决定社会和经济发展的时代； 新材料以人造为特征，非自然界中现成有的; 新材料是根据我们对材料的物理和化学性能的了解，为了特 定的需要设计和加工而成的； 这些新材料使新技术得以产生和应用，而新技术又促进了新 工业的出现和发展，从而使国家财富和就业增加。 1986年《科学的美国人》杂志指出“先进材料对未来的宇航、 电子设备、汽车以及其他工业的发展是必要的，材料科学的进 步决定了经济关键部门增长速率的极限范围。” 1990年美国总统的科学顾问Allany.Bromley明确指出“材 料科学在美国是最重要的学科”。 1991年日本为未来工业规划技术列举的11项主要项目中有7 项是基于先进材料之上。 可见，材料科学历来是技术进步的支柱.
材料科学是一门以固体材料为研究对象，以固体物理、热力学、 动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用 学科，它运用电子显微镜、X-射线衍射、热谱、电子离子探针等 各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工 使用过程与其机械（力学性能）、物理、化学性能之间的规律的 一门基础应用学科，是研究材料共性的一门学科。
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二、材料科学基础的地位
1、材料的发展史，就是人类社会的发展史 人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料 来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了七 个时代，各时代的开始时间： 石器时代（公元前10万年） 青铜器时代（公元前3000年）(炉火纯青) 铁器时代（公元前1000年） 水泥时代（公元0年） 钢时代（1800年） 硅时代（1950年） 新材料时代（1990年）
《材料科学基础》
《Foundations of
Materials Science》
3/6/2021
主讲: 韩宝军
1
Copyright 2019-98 © Dale Carnegie & Associates, Inc.
绪论
一.《材料科学基础》的基本概念 二.《材料科学基础》的地位 三.学习《材料科学基础》的意义 四.《材料科学基础》的内容 五.如何学好《材料科学基础》
3/6/2021
8
石器时代（ Stone Age）：石斧、凿、刀、铲、箭头纺轮、钵等
3/6/2021
（西安半坡遗址）
9
青铜器时代（公元前3000年）
湖北江陵楚墓出土 越王勾践宝剑
巨型司母戊大方鼎（河 南安阳晚商遗址）
3/6/2021
10
《考工记》——成书于春秋时期 ，作为我国第一 部手工业工艺技术典籍，包含着大量的手工制作技术、 工艺过程及丰富的科技思想。
《考工记》的精彩、经典之处在“金有六齐”。 “六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡 居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟 之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金 而锡居二，谓之削杀矢之齐；金、锡半，谓之鉴（意 为镜）燧之齐。 ——成分——
凡铸金之状，金与锡，黑浊之气竭，黄白次之； 黄 白之气竭，青白次之； 青白之气竭，青气次之； 然 后可铸也。（炉火纯青） ——准确地记述了冶铜过程中颜色随炉温变化的规律。这种用
3/6/2021
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3、什么是材料科学基础
材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论， 它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分子材料）的 微观结构和宏观结构规律建立在共同的理论基础上， 用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖 了材料科学和材料工程的基础理论。
材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、 无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领
成品 1886 1915 1922 1913 1940 1942 1951 1960
发展时间 65 33 35 18 5 3 3 2
15
人类对材料微观结构认识的发展过程
1）逻辑推理(古代哲学家，432 BC.) 2）宏观形貌观察、观测（by eye, 1669） 3）数学理论计算 4）科学测定（X-ray diffraction, electron diffraction,等）
3/6/2021
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一. 《材料科学基础》的基本概念
1、什么是材料
材料是指人类社会能接受的，经济地制造有用 物品的物质（世界万物，凡于我有用者，皆谓之 材料。材料是具有一定性能，可以用来制作器件、 构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我 们的周围，与我们的生活、我们的生命息息相 关） 。卫星发射，节省1公斤重量将降低费用 $20000。一次发射节约费用20%。
3/6/2021
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2、材料的发展史，就是科学技术的发展史
中国的四大发明：纸、火药、指南针、活字印刷
表1 科学原理的发现时间与其产业化时间的对照
电机 真空管 无线电 X光 雷达 原子堆 半导体 激光
3/6/2021
原理 1821 1882 1887 1895 1935 1939 1948 1958
铝合金的主要应用领域如下：
3/6/2021
3
战机
舰船
导弹
高层 建筑
火箭
铝合金的 主要应用领域
战车
3/6/2021
人造 卫星
高速列车
汽车
4
塑料的应用
塑料水管
电线被覆
塑料膜
日常用品
3/6/2021
主机外壳
汽车侧板
5
2、什么是材料科学
材料科学是研究材料的成分、组织 结构、制备工艺、加工工艺、材料的性 能与材料应用之间的相互关系的科学。 材料科学是当代科学技术发展的基础、 工业生产的支柱，是当今世界的带头学 科之一。纳米材料科学与技术是20世 纪80年代发展起来的新兴学科，成为 21世纪新技术的主导中心。
古代中国有： “日取其半，万世不竭” “道生一，一生二，二生三，三生万物”（《老子》）； “以土与金、木、水、火杂以成百物”（《国语·正语》）； “太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦交而生万物” （《易经》）
3/6/2021
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雪花 — “六出”、“六花”
肉眼来观测的光测高Βιβλιοθήκη Baidu技术，只有在青铜技术相当成熟的情况下， 才有可能办到。
3/6/2021
11
铁器时代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器的金相组织
3/6/2021
12
长征三号运载火箭在发射架上
3/6/2021
13
新材料阶段的特征
是一个由多种材料决定社会和经济发展的时代； 新材料以人造为特征，非自然界中现成有的; 新材料是根据我们对材料的物理和化学性能的了解，为了特 定的需要设计和加工而成的； 这些新材料使新技术得以产生和应用，而新技术又促进了新 工业的出现和发展，从而使国家财富和就业增加。 1986年《科学的美国人》杂志指出“先进材料对未来的宇航、 电子设备、汽车以及其他工业的发展是必要的，材料科学的进 步决定了经济关键部门增长速率的极限范围。” 1990年美国总统的科学顾问Allany.Bromley明确指出“材 料科学在美国是最重要的学科”。 1991年日本为未来工业规划技术列举的11项主要项目中有7 项是基于先进材料之上。 可见，材料科学历来是技术进步的支柱.
材料科学是一门以固体材料为研究对象，以固体物理、热力学、 动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用 学科，它运用电子显微镜、X-射线衍射、热谱、电子离子探针等 各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工 使用过程与其机械（力学性能）、物理、化学性能之间的规律的 一门基础应用学科，是研究材料共性的一门学科。