南京工业大学材料概论第一章绪论PPT课件
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材料概论
Introduction to Materials
Email:
1
材料概论的主要任务
材料科学与工程专业的重要基础课、第一门专业课；
着重介绍材料科学与工程学科的内涵、基本问题和 共性问题；
介绍无机非金属、高分子、金属、复合材料的个性 和特点，对材料科学与工程建立整体而又具体的认 识；
介绍材料学科前沿领域和新材料的发展趋势。
闵乃本院士《介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用》
新材料的研究、开发与应用反映一个国家的科
学技术与工业水平，关系到国家的综合国力与
安全。
22
以半导体材料为核心的计算机制造技术； 以光导纤维为基础的光纤通讯技术； 以超导材料为基础的磁悬浮技术； 以耐热轻质材料为结构材料的航空航天技术等， 构成了现代科学技术的基础； 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。
23
24
磁悬浮列车
核磁共振仪
25
➢ 1946年世界第一台计算 机占地面积为170平方米 左右，重量30吨。运算 速度5000次/秒;
➢ 经过了电子管、晶体管、 集成电路和超大规模集成 电路四个阶段。
➢ 现:几百亿次/秒。
26
No钛合金自行车
Image
材料和生活用品
27 27
28
发动机工作温度（℃）
6
1.什么是材料?
材料是由一定配比的若干相互作用 的元素组成、具有一定结构层次和确定 性能，并能用于制造物品、器件、构件、 机器或其他产品的物质。
7
注意:
• 材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料.
• 大多数的物质需通过一定的工艺过程才能转化 为材料.
• 材料可由一种物质或若干种物质构成.
• 同一种物质,由于制备或加工方法不同,可成为
旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代
11
旧石器时代
（10000年前）
12
新石器时代
（距今10000-4000年）
磨制石器 7000年前 陶器
13
青铜器时代 公元前5000年
14
青铜器时代
15
铁器时代 公元前1200年
16
铁器时代
17
人类的文明史—— 材料的发展史 人类学习利用材料、制造 材料、创新材料的历史。
用途不同—不同类型的材料. 基板材料
宝石
激光材料
催化剂载体
Al2O3
高温炉管 切削工具
8
生活中的材料
— 可口可乐容器
铝—金属材料
玻璃—无机非金属材料 塑料—高分子材料
9
10
2. 材料的发展、地位与作用
➢材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础； ➢ 材料是人类文明的里程碑，是人类进化的重要
标志之一，人类历史曾以使用的主要材料来加 以划分。
20
材料是人类生存、社会发展、科技进步 的物质基础，是现代科技发展的先导。
21
材料在当今国民经济中的地位
材料是当代文明的三大支柱之一
材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济 的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的 物质基础和技术先导。
材料是全球新技术革命的四大标志之一
新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术。
and Engineering 》. 北京：清华大学出版社，2005
• 冯端，师昌绪，刘治国．《材料科学导论》．北京：化学工
业出版社，2002
• 顾家琳，杨志刚，邓海金，曾照强．《材料科学与工程概 论》．北京：清华大学出版社，2005
• 许并社．《材料科学概论》．北京：北京工业大学出版社， 2005
2
课程的性质
材料科学基础 材料工程原理
无机化学 分析化学 物理化学
材料物理性能 现代测试方法
《材料概论》 材料工学
有机化学
普通物理
认识实习 毕业论文 毕业实习
固体物理
进一步深造
3
源自文库学内容
1. 绪论 2. 材料科学与工程的
四个基本要素 3. 无机非金属材料 4. 高分子材料 5. 金属材料
6. 复合材料 7. 材料、环境资源
32
每减少1kg所收获效益
104 卫星
近地卫星
103
超音速飞
机
波音707
喷气式
102
机 战斗机
运输机
直升机
10
小飞机
飞机速率
速度与效益
33
+595 +390 +175
Km
导弹射程
金属 玻璃纤维 Kavlar C/C复合材
料
火箭壳体材料与导弹射程
34
35
责任重大 大有作为
2006年度 国家自然科学一等奖
与可持续发展 8. 新材料和前沿材料 9. 国家新材料发展战
略
4
教材与参考书
• 施惠生. 《材料概论》.上海：同济大学出版社，2008
• 周达飞.《材料概论 》. 北京：化学工业出版社，2001
• Donald R. Askeland.《Essentials of Materials Science
1400 1200
现代涡轮喷气发动机
1000
800
600
蒸汽机
400 200
３０年代气冷 式航空发动机
0
1900 1920 1940 1960 1980
年份
2000
29
一次大战水冷式 30年代空冷式
风扇喷气发动机
涡轮喷气发动机
超音速燃烧冲压 式喷气发动机
1490C 3150C 6490C
发动机温度
• Cahn, Rorbert W. The Coming of Materials Science.
Oxford, UK: Pergamon Press，2001
5
第一章 绪 论
一. 材料的定义 二. 材料的发展、地位和作用 三. 材料的分类 四. 材料科学与工程的形成与发展 五. 环境及其它影响材料的因素
18
材料发展近现代史
• 1712年—— 4次技术革命 • 蒸汽机 → 电 → 原子能 → 计算机、生
物、空间技术
• 18世纪末 19世纪末 20世纪中期 20世纪70年代
纺织 冶金 机械 造船
电子 石油 化工 电气 通讯
合成材料 半导体材料
新型无机材料 高分子材料 新型金属材料 复合材料
19
• 现代高新技术的发展更离不开材料的发展, 只 有开发制备出满足性能需要的新材料后, 技术 创新才可能实现, 我们的生活才会更加丰富多 彩.
10930C
19270C
温度（0C）
30
航空材料
No Image
波音777客机上的发动机的压缩机、叶片及紧固件。
31 31
30年代教练机 二次大战战斗机
80年代截击机 航天飞机
东方快车号
49oC 不同类型的飞行器蒙皮温度 93.3oC
427oC 1093oC
1649oC
538
1093 1649
温度（0C）
Introduction to Materials
Email:
1
材料概论的主要任务
材料科学与工程专业的重要基础课、第一门专业课；
着重介绍材料科学与工程学科的内涵、基本问题和 共性问题；
介绍无机非金属、高分子、金属、复合材料的个性 和特点，对材料科学与工程建立整体而又具体的认 识；
介绍材料学科前沿领域和新材料的发展趋势。
闵乃本院士《介电体超晶格材料的设计、制备、性能和应用》
新材料的研究、开发与应用反映一个国家的科
学技术与工业水平，关系到国家的综合国力与
安全。
22
以半导体材料为核心的计算机制造技术； 以光导纤维为基础的光纤通讯技术； 以超导材料为基础的磁悬浮技术； 以耐热轻质材料为结构材料的航空航天技术等， 构成了现代科学技术的基础； 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。
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24
磁悬浮列车
核磁共振仪
25
➢ 1946年世界第一台计算 机占地面积为170平方米 左右，重量30吨。运算 速度5000次/秒;
➢ 经过了电子管、晶体管、 集成电路和超大规模集成 电路四个阶段。
➢ 现:几百亿次/秒。
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No钛合金自行车
Image
材料和生活用品
27 27
28
发动机工作温度（℃）
6
1.什么是材料?
材料是由一定配比的若干相互作用 的元素组成、具有一定结构层次和确定 性能，并能用于制造物品、器件、构件、 机器或其他产品的物质。
7
注意:
• 材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料.
• 大多数的物质需通过一定的工艺过程才能转化 为材料.
• 材料可由一种物质或若干种物质构成.
• 同一种物质,由于制备或加工方法不同,可成为
旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代
11
旧石器时代
（10000年前）
12
新石器时代
（距今10000-4000年）
磨制石器 7000年前 陶器
13
青铜器时代 公元前5000年
14
青铜器时代
15
铁器时代 公元前1200年
16
铁器时代
17
人类的文明史—— 材料的发展史 人类学习利用材料、制造 材料、创新材料的历史。
用途不同—不同类型的材料. 基板材料
宝石
激光材料
催化剂载体
Al2O3
高温炉管 切削工具
8
生活中的材料
— 可口可乐容器
铝—金属材料
玻璃—无机非金属材料 塑料—高分子材料
9
10
2. 材料的发展、地位与作用
➢材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础； ➢ 材料是人类文明的里程碑，是人类进化的重要
标志之一，人类历史曾以使用的主要材料来加 以划分。
20
材料是人类生存、社会发展、科技进步 的物质基础，是现代科技发展的先导。
21
材料在当今国民经济中的地位
材料是当代文明的三大支柱之一
材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济 的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的 物质基础和技术先导。
材料是全球新技术革命的四大标志之一
新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术。
and Engineering 》. 北京：清华大学出版社，2005
• 冯端，师昌绪，刘治国．《材料科学导论》．北京：化学工
业出版社，2002
• 顾家琳，杨志刚，邓海金，曾照强．《材料科学与工程概 论》．北京：清华大学出版社，2005
• 许并社．《材料科学概论》．北京：北京工业大学出版社， 2005
2
课程的性质
材料科学基础 材料工程原理
无机化学 分析化学 物理化学
材料物理性能 现代测试方法
《材料概论》 材料工学
有机化学
普通物理
认识实习 毕业论文 毕业实习
固体物理
进一步深造
3
源自文库学内容
1. 绪论 2. 材料科学与工程的
四个基本要素 3. 无机非金属材料 4. 高分子材料 5. 金属材料
6. 复合材料 7. 材料、环境资源
32
每减少1kg所收获效益
104 卫星
近地卫星
103
超音速飞
机
波音707
喷气式
102
机 战斗机
运输机
直升机
10
小飞机
飞机速率
速度与效益
33
+595 +390 +175
Km
导弹射程
金属 玻璃纤维 Kavlar C/C复合材
料
火箭壳体材料与导弹射程
34
35
责任重大 大有作为
2006年度 国家自然科学一等奖
与可持续发展 8. 新材料和前沿材料 9. 国家新材料发展战
略
4
教材与参考书
• 施惠生. 《材料概论》.上海：同济大学出版社，2008
• 周达飞.《材料概论 》. 北京：化学工业出版社，2001
• Donald R. Askeland.《Essentials of Materials Science
1400 1200
现代涡轮喷气发动机
1000
800
600
蒸汽机
400 200
３０年代气冷 式航空发动机
0
1900 1920 1940 1960 1980
年份
2000
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一次大战水冷式 30年代空冷式
风扇喷气发动机
涡轮喷气发动机
超音速燃烧冲压 式喷气发动机
1490C 3150C 6490C
发动机温度
• Cahn, Rorbert W. The Coming of Materials Science.
Oxford, UK: Pergamon Press，2001
5
第一章 绪 论
一. 材料的定义 二. 材料的发展、地位和作用 三. 材料的分类 四. 材料科学与工程的形成与发展 五. 环境及其它影响材料的因素
18
材料发展近现代史
• 1712年—— 4次技术革命 • 蒸汽机 → 电 → 原子能 → 计算机、生
物、空间技术
• 18世纪末 19世纪末 20世纪中期 20世纪70年代
纺织 冶金 机械 造船
电子 石油 化工 电气 通讯
合成材料 半导体材料
新型无机材料 高分子材料 新型金属材料 复合材料
19
• 现代高新技术的发展更离不开材料的发展, 只 有开发制备出满足性能需要的新材料后, 技术 创新才可能实现, 我们的生活才会更加丰富多 彩.
10930C
19270C
温度（0C）
30
航空材料
No Image
波音777客机上的发动机的压缩机、叶片及紧固件。
31 31
30年代教练机 二次大战战斗机
80年代截击机 航天飞机
东方快车号
49oC 不同类型的飞行器蒙皮温度 93.3oC
427oC 1093oC
1649oC
538
1093 1649
温度（0C）