材料科学基础课程

•2 材料的发展和进步推动了社会不断向前发展。
•第一次工业革命：
• 从19世纪初期开始后短短的近100年的时 间里，人类创造的物质财富就已超过了在这之 前几千年内人类所创造的物质财富的总合，这 与钢铁材料的兴起是密不可分的，没有钢铁工 业的发展和崛起，要完成第一次工业革命是无 法想象的。
• 1856年和1864年先后发明了转炉和平炉炼钢，
•三、这门课的任务、内容和特点、学习方 法
•1 任务
• 从事材料的生产、加工、开发、研究需具备 什•●么扎条实件的？材料科学基础知识
•● 掌握现有的材料制备技术
•● 创新思想
•具体任务：
•●学习材料科学基础知识，为后续课程和今后的 工作奠定良好的基础；
•●学习材料科学的研究方法，从实验结果中归纳 、总结，上升为理论，掌握专业课的学习方法；
•第二次工业革命：19世纪后期开始，是以电力、 石油开发为突破口，推动了汽车、飞机等工业的 发展，其支撑依然是新材料的开发，如高强合金 钢、铝合金、有色金属、高分子材料、非金属材 料等。
•第三次工业革命：20世纪后开始，以工业生产由 机械化向自动化发展为标志。该阶段人类社会的 进步与材料开发间的关系比历史上任何一个时期 都更加密切。
• 当今世界正面临又一场技术革命(第四次工业革 命)，它是以信息科学、材料科学和生物科学为代 表。世界权威人士认为，这场技术革命所带来的影 响和创造的社会财富将超过历次工业革命，其中材 料技术是基础，没有相应新材料的开发成功，任何 科学技术开发便成为无米之炊，离开新材料来发展 高新技术是无法想象的。
使世界钢产量从1850年的6万吨猛增到2800万吨
，为钢铁材料的普及应用奠定了基础，促进了机械 、建筑、造船、铁路的大发展，世界上第一艘钢板 制造的轮船、第一座钢铁桥梁，第一座钢架结构摩 天大楼相继问世。没有钢铁材料就没有铁路的发展 ，机械工业也无从谈起，其他工业也不可能建立和 发展。可以毫不夸张的说，从19 世纪起，人类文 明进入了鼎盛的钢铁时代，就是在现代社会，人类 文明的大厦依然是建立在钢铁基础之上的。
•1）金属材料：钢铁和有色金属。
•2）无机非金属材料（陶瓷材料，硅酸盐材料）： 玻璃、水泥、普通陶瓷、特种陶瓷（先进陶瓷和精 细陶瓷）。
•3）高分子材料（有机非金属材料）：塑料、合成 橡胶、各种人造纤维。
•4）复合材料：由两种或两种以上不同性质的原料 通过一定的工艺方法组成的多相固体材料。
•按用途分：
•1 材料的组织与结构（金属中的固态相变） •2 材料的变形与强化 •3 材料中物质的输运
•1 材料的组织与结构模块知识
•主要包括下列知识点：
材料的原子结构、晶体结构、相结构 、相和组织的关系、金属的结晶（凝固） 、二元合金相图、铁碳合金相图、三元相 图。
•主干知识是材料的组织结构和影响因素
•结构：材料内部质点（原子、分子、原子团）
• 树脂基复合材料近年来以年增长率16%的速 率高速增长，全球市场规模已达120亿美元。
• 大连路明集团依托自主开发的自发光稀土材 料，产品出口到世界20多个国家，年产值达几 十亿人民币。
•二、材料分类 •什么是材料？
•用来制造生产和生活物品的原料。 •用来制造各种工程设备的原料称为 工程材料。
•按组成分：
材料科学基础课程
2020年4月21日星期二
•绪 论
•一、 材料在人类社会发展中的作用和地位 •二、材料分类 •三、这门课的任务、内容和特点、学习方法
•一、 材料在人类社会发展中的作用和地位
•1 材料是划分人类历史阶段的标志
•1、100万年前 旧石器时代，以石头做工具； •2、1万年前 新石器时代，对石头进行加工，发 明了用黏土烧制陶器；会使用天然的金和铜； •3、6000年～5000年前 青铜器时代、铁器时代和 瓷器时代； •4、 19世纪初期发明了水泥，紧接着就进入钢铁 材料时代；
•●为继续深造作准备。
是报考材料专业硕士生的必考科目。 是报考材料专业博士生的必考内容。
•2 内容和特点
•课程内容： •不同的材料性能各异，决定材料性能的因素？ •研究这些因素构成了本课程的主要内容。
• 重点围绕材料的化学成分→材料的组 织、结构→加工工艺→性能→应用这条主 线进行讲述。
•三大模块知识结构
• 例如电子计算机的发展，电子管，单晶硅，集 成电路，目前正在开发的第二代半导体材料砷化镓 ，其集成度比现在的单晶硅还要高150倍，一旦开 发成功，将给计算机带来一场新的革命。
• 3 新材料的开发与生产本身已成为一门新兴 的产业，在国民经济中具有十分重要的地位 。
• 90年代日本一家公司发明了能发蓝光的半导 体材料GaN，带来了几十亿美元的市场，形成 了高额的垄断利润。
•20世纪50年代镍基高温材料的出现，导致超音速 飞机问世，
•钛合金、纤维增强复合材料和高温陶瓷的出现， 促进了航天工业的发展。
•60年代高分子材料（塑料、合成橡胶、合成纤维 ）的问世，使人们的日常生活发生了翻天覆地的 变化。
•半导体材料的问世和发展和光缆的使用，为人类 社会步入信息时代奠定了基础。
•1）结构材料 强调力学性能，使用时以承受载荷 为主，用来制造各种工程构件、机器设备、生活用 具等。以金属材料和高分子材料为主，陶瓷材料也 有使用。从重量上看，是用量最大的一类材料。
•2）功能材料 强调光学、电学和热学性能，使用时 承受载荷较小，主要是利用它们的物理化学性能， 以陶瓷材料为主（各种金属氧化物），如气敏陶瓷 、热敏陶瓷、压电陶瓷、半导体、超导体、磁性记 录粉等。在微电子技术、通信、光电子、传感器、 医疗设备等高科技领域有着广泛的用途。
•
的排列方式。
•组织：肉眼或显微镜下观察到材料中具有特定
•
形貌的区域。
•宏观组织：肉眼或放大镜观察到的组织。
来自百度文库
•5、20世纪初期人工合成高分子材料问世；
•6、1950年 硅时代、半导体时代；
•7、当代社会使用的材料已多样化，可称为多元材 料时代或新材料时代、纳米材料，复合材料，功能 材料，智能材料等等。
• 目前人类发现的材料据称已达800余万种，每年 还以25万种的速度增长，具有实际应用价值的也有 8万余种。