材料科学基础说课课件
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• 材料科学是多学科交叉与结合的结晶，是一门与工程技术密不可分的应用科 学。
• 材料科学对生产、使用和发展新材料具有指导意义。
材料科学基础说课
3
材料及材料科学的发展史
《材料科学导论-融贯的论述》，冯端、师昌绪、刘治国，化学工业出版社，2002
材料科学基础说课
4
1.材料是人类赖以生存和发展的物质基础
材料科学基础说课
7
3.材料科学的形成是科学技术发展的结果
① 固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展，对物质结构和 物性的深入研究，推动了对材料本质的研究和了解； 同时，冶金学、 金属学、陶瓷学等对材料本身的研究也大大加强，从而 对材料的制备、结构和性能，以及它们之间的相互关系的研究也愈来愈深 入，这为材料科学的形成打下了比较坚实的基础。
为新技术革命的重要标志。 • 现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。
材料科学基础说课
6
2.人类的文明史就是材料的发展史
材料是人类进化的里程碑，人类经历了： 石器时代 青铜器时代（公元前5000年） 铁器时代（公元前1200年） 19世纪中叶，钢铁时代 20世纪中叶，高分子材料 电子材料时代（20世纪初）
材料科学基础说课
14
材料要素
• 材料科学与工程所探讨的是材料的制备、结构、性能与功
效之间的相互关系。
Composition 成分/结构
表征
合成/ Synthesis/ 加工
图3材料四要素（英国科学家） 材料科学基础说课
性能 效能
15
图4 材料要素（中国）
材料科学基础说课
16
材料科学的形成历史
材料科学基础说课
高温高强度材料的出现，促进了宇航工业的发展； 隐形材料的研制成功，使现代战争扑朔迷离。
材料科学基础说课
13
材料科学的作用
1. 研发新材料，需要材料科学理论指导； 2. 发展材料科学理论，必须融合其他学科，如物理、化学、
力学、生物医学、工程学的理论，进行交叉与渗透。如： • 材料与物理—材料物理 • 材料与化学－材料化学 • 材料与力学－材料力学 • 材料与生物医学－生物材料 • 材料与工程学－材料工程
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
12
材料科学是现代科学技术发展的基础、工业生产的支柱
在近代科学技术的推动下，材料品种日益增多，不同效能 的新材料不断涌现，原有材料的性能也更源自文库改善与提高。
硅半导体材料的工业化生产，使计算机技术进入了超大规 模集成电路时代；
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
9
③ 各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。
虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置，但更多的是相同或 相近的，如显微镜、电子显微镜、表面测试及物理性能和力学性能测试设 备等。
在材料生产中，许多加工装置也是通用的。研究设备与生产装备的通用 不但节约了资金，更重要的是相互得到启发和借鉴，加速了材料的发展。
• 材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。 • 材料广泛地应用于机械、交通运输、建筑、能源等各行各
业等。 • 材料按化学状态分为：金属材料、陶瓷材料、无机非金属
材料、高分子材料、复合材料。
材料科学基础说课
5
• 20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。 • 80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作
材料科学基础
说课 曾荣昌教授
材料科学基础说课
1
材料及材料科学的发展史 《材料科学基础》课程简介 《材料科学基础》教材和参考书 《材料科学基础》内容和重点 《材料科学基础》学习方法
材料科学基础说课
2
什么是材料科学（ materials science ）？
• 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性质和使用效能， 以及它们之间相互关系的科学。
• 科学家首先应用光学显微镜来观察抛光金属表面的显微组织的变化，确定了 一 些重要的物相，开辟了金相学这一学科。
• 材料科学导论,冯端、师昌绪、刘治国 主编,化学工业出版社,2006.01
材料科学基础说课
18
• 在19世纪，热力学与经典统计力学相继问世，对于这两个学科都有杰出贡 献的科学家J W Gibbs于1878年发 表了著名的长篇论文“论复相物质的 平衡”(On the Equilibrium of Heterogeneous Substances)，从而对物 理化学产生深远的影响，同时也为理解材料的相平衡的规律(包括相律)，乃 至相变动力学等重要问题，提供了必要的科学依 据。
17
• 与人类使用材料的漫长历史相比，科学家研究材料科学的历史比较短暂。由 于实用的金属与陶瓷材料多半是多组元的复相物质，使得习惯于研究简单物 质的科学家望之而却步。因而长期以来，材料的发展依靠匠师们穷年累月里 汇聚起来的手艺、诀窍和经验。
• 到19世纪中叶以后，转炉与平炉炼钢相继问世，钢铁生产开始成为大规模 的企业。而钢铁热处理过程是影响钢铁质量的关键问题，亟需科学研究。
相反，习惯于用高分子材料的，也不想用金属材料或陶 瓷材料。
因此，科学技术发展对材料提出的新的要求，促进了材
料科学的形成。
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
11
⑤ 复合材料的发展，将各种材料有机地联成了一体。
复合材料在多数情况下是不同类型材料的组合，通过材料科学的研究， 可以对各种类型材料有一个更深入的了解，为复合材料的发展提供必要的 基础。
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
10
④ 科学技术的发展，要求不同类型的材料之间能相互代替， 充分发挥各类材料的优越性，以达到物尽其用的目的。
长期以来，金属、高分子及无机非金属材料学科相互 分 割，自成体系。由于互不了解，习惯于使用金属材料的想 不到采用高分子材料，即使想用，又对其不太了解，不敢 问津。
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
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② 在材料科学这个名词出现以前，金属材料、高分子材料与陶瓷材料科学都 已自成体系，它们之间存在着颇多相似之处，可以相互借鉴，促进本学科 的发展。
如马氏体相变本来是金属学家提出来的，而且广泛地用来作为钢热处理 的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象，并用来作 陶瓷增韧的一种有效手段。
• 材料科学对生产、使用和发展新材料具有指导意义。
材料科学基础说课
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材料及材料科学的发展史
《材料科学导论-融贯的论述》，冯端、师昌绪、刘治国，化学工业出版社，2002
材料科学基础说课
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1.材料是人类赖以生存和发展的物质基础
材料科学基础说课
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3.材料科学的形成是科学技术发展的结果
① 固体物理、无机化学、有机化学、物理化学等学科的发展，对物质结构和 物性的深入研究，推动了对材料本质的研究和了解； 同时，冶金学、 金属学、陶瓷学等对材料本身的研究也大大加强，从而 对材料的制备、结构和性能，以及它们之间的相互关系的研究也愈来愈深 入，这为材料科学的形成打下了比较坚实的基础。
为新技术革命的重要标志。 • 现代社会，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民生活的重要组成部分。
材料科学基础说课
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2.人类的文明史就是材料的发展史
材料是人类进化的里程碑，人类经历了： 石器时代 青铜器时代（公元前5000年） 铁器时代（公元前1200年） 19世纪中叶，钢铁时代 20世纪中叶，高分子材料 电子材料时代（20世纪初）
材料科学基础说课
14
材料要素
• 材料科学与工程所探讨的是材料的制备、结构、性能与功
效之间的相互关系。
Composition 成分/结构
表征
合成/ Synthesis/ 加工
图3材料四要素（英国科学家） 材料科学基础说课
性能 效能
15
图4 材料要素（中国）
材料科学基础说课
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材料科学的形成历史
材料科学基础说课
高温高强度材料的出现，促进了宇航工业的发展； 隐形材料的研制成功，使现代战争扑朔迷离。
材料科学基础说课
13
材料科学的作用
1. 研发新材料，需要材料科学理论指导； 2. 发展材料科学理论，必须融合其他学科，如物理、化学、
力学、生物医学、工程学的理论，进行交叉与渗透。如： • 材料与物理—材料物理 • 材料与化学－材料化学 • 材料与力学－材料力学 • 材料与生物医学－生物材料 • 材料与工程学－材料工程
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
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12
材料科学是现代科学技术发展的基础、工业生产的支柱
在近代科学技术的推动下，材料品种日益增多，不同效能 的新材料不断涌现，原有材料的性能也更源自文库改善与提高。
硅半导体材料的工业化生产，使计算机技术进入了超大规 模集成电路时代；
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
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③ 各类材料的研究设备与生产手段也有很多相似之处。
虽然不同类型的材料各有专用测试设备与生产装置，但更多的是相同或 相近的，如显微镜、电子显微镜、表面测试及物理性能和力学性能测试设 备等。
在材料生产中，许多加工装置也是通用的。研究设备与生产装备的通用 不但节约了资金，更重要的是相互得到启发和借鉴，加速了材料的发展。
• 材料是人类用来制造机器、构件、器件和其他产品的物质。 • 材料广泛地应用于机械、交通运输、建筑、能源等各行各
业等。 • 材料按化学状态分为：金属材料、陶瓷材料、无机非金属
材料、高分子材料、复合材料。
材料科学基础说课
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• 20世纪70年代，人们把信息、材料和能源作为社会文明的支柱。 • 80年代，随着高技术群的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作
材料科学基础
说课 曾荣昌教授
材料科学基础说课
1
材料及材料科学的发展史 《材料科学基础》课程简介 《材料科学基础》教材和参考书 《材料科学基础》内容和重点 《材料科学基础》学习方法
材料科学基础说课
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什么是材料科学（ materials science ）？
• 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性质和使用效能， 以及它们之间相互关系的科学。
• 科学家首先应用光学显微镜来观察抛光金属表面的显微组织的变化，确定了 一 些重要的物相，开辟了金相学这一学科。
• 材料科学导论,冯端、师昌绪、刘治国 主编,化学工业出版社,2006.01
材料科学基础说课
18
• 在19世纪，热力学与经典统计力学相继问世，对于这两个学科都有杰出贡 献的科学家J W Gibbs于1878年发 表了著名的长篇论文“论复相物质的 平衡”(On the Equilibrium of Heterogeneous Substances)，从而对物 理化学产生深远的影响，同时也为理解材料的相平衡的规律(包括相律)，乃 至相变动力学等重要问题，提供了必要的科学依 据。
17
• 与人类使用材料的漫长历史相比，科学家研究材料科学的历史比较短暂。由 于实用的金属与陶瓷材料多半是多组元的复相物质，使得习惯于研究简单物 质的科学家望之而却步。因而长期以来，材料的发展依靠匠师们穷年累月里 汇聚起来的手艺、诀窍和经验。
• 到19世纪中叶以后，转炉与平炉炼钢相继问世，钢铁生产开始成为大规模 的企业。而钢铁热处理过程是影响钢铁质量的关键问题，亟需科学研究。
相反，习惯于用高分子材料的，也不想用金属材料或陶 瓷材料。
因此，科学技术发展对材料提出的新的要求，促进了材
料科学的形成。
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
11
⑤ 复合材料的发展，将各种材料有机地联成了一体。
复合材料在多数情况下是不同类型材料的组合，通过材料科学的研究， 可以对各种类型材料有一个更深入的了解，为复合材料的发展提供必要的 基础。
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
10
④ 科学技术的发展，要求不同类型的材料之间能相互代替， 充分发挥各类材料的优越性，以达到物尽其用的目的。
长期以来，金属、高分子及无机非金属材料学科相互 分 割，自成体系。由于互不了解，习惯于使用金属材料的想 不到采用高分子材料，即使想用，又对其不太了解，不敢 问津。
http://baike.baidu.com/view/22775.htm
材料科学基础说课
8
② 在材料科学这个名词出现以前，金属材料、高分子材料与陶瓷材料科学都 已自成体系，它们之间存在着颇多相似之处，可以相互借鉴，促进本学科 的发展。
如马氏体相变本来是金属学家提出来的，而且广泛地用来作为钢热处理 的理论基础。但在氧化锆陶瓷材料中也发现了马氏体相变现象，并用来作 陶瓷增韧的一种有效手段。