材料科学基础 (Foundations of Materials Science)

材料工程系

材料成型与控制工程

专业

任课教师-张敬尧

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绪论

(Introduction)

一.什么是《材料科学基础》 二. 材料科学的重要地位

三.学习《材料科学基础》的必要性 四.《材料科学基础》涵盖的主要内容 五.怎样学好《材料科学基础》

一. 什么是《材料科学基础》

什么是材料科学？什么是材料科学基础？

材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、材料的性

能与应用之间的相互关系的科学。其核心为研究材料组织结构与性能的关系。它是当代科技发展的基础、工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。作为分支之一的新兴的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。 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）的微观特性和宏观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。

二、材料科学的重要地位

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●人类社会发展的历史阶段常常根据当时使用的主要材料来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了6个时代：石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢时代→半导体时代→新材料时代

●20世纪70年代，人们把信息、材料和能源称为当代文明的三大支柱； 80年代，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志； 90年代以来，把材料、信息、能源和生物技术作为国民经济发展的四大支柱产业。

●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项是基于先进材料基础之上。

故材料科学是科技发展的基础、技术进步和工业化生产的支柱。

三. 学习《料料科学基础》的必要性

（一）材料科学的核心问题

材料科学是以物理、化学、物理化学等学科为基础，涉及材料晶体结构、材料热力学、材料动力学、材料性能等系统的材料科学知识。

材料科学的核心问题是材料的组织结构（Structure）和性能（Property）以及它们之间的关系。下图为材料科学与工程四要素。所以，先要了解材料的结构是什么？

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Performance/ApplicationStructureSynthesis+processingProperties1/28/2011 3:16:38 PM扬州大学机械工程学院16 ●材料的结构包括晶体结构和非晶体结构，以及显微镜下的微观结构，哪些主要因素能够影响和改变结构？只有了解了这些才能实现控制结构的目的。

●其内部结构包括四个层次：①原子结构；②结合键；③原子的排列方式；④显微组织

●材料的性能包括物理性能、化学性能、力学性能。

（二）材料科学与材料工程的关系

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