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材料科學(xué)基礎(chǔ)Foundations of Materials Science　wjc紅軟基地
緒論部分主要介紹以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:wjc紅軟基地
    一. 什么是材料和材料科學(xué)基礎(chǔ)?wjc紅軟基地
    二. 材料科學(xué)的地位和作用。wjc紅軟基地
    三. 材料的分類。wjc紅軟基地
    四. 為什么要學(xué)習(xí)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》?wjc紅軟基地
    五.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的主要內(nèi)容。wjc紅軟基地
    六.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法和安排。wjc紅軟基地
請同學(xué)們能不能根據(jù)材料的發(fā)展來劃分歷史？如果能，是怎樣劃分的？wjc紅軟基地
一.什么是材料和材料科學(xué)基礎(chǔ)?wjc紅軟基地
      材料（Materials）是指人類社會能接受地，經(jīng)濟(jì)地的制造有用物品的物質(zhì)。是具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)。wjc紅軟基地
      廣義的材料：包括人們的思想意識之外的所有物質(zhì)(substance)。材料是國民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。wjc紅軟基地
      材料包括：天然材料和人工材料。      wjc紅軟基地
           材料無處不在，無處不有：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科學(xué)技術(shù)、人民生活。wjc紅軟基地
      材料、能源和信息是現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱(1998)。wjc紅軟基地
      生物工程、信息技術(shù)和新材料是現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱。wjc紅軟基地
      材料品種、數(shù)量和質(zhì)量是國家現(xiàn)代化程度標(biāo)志之一。wjc紅軟基地
材料科學(xué)（Materials Science）是研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝、加工工藝、材料的性能與材料應(yīng)用之間的相互關(guān)系的科學(xué)。材料科學(xué)是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)、工業(yè)生產(chǎn)的支柱，是當(dāng)今世界的帶頭學(xué)科之一。wjc紅軟基地
材料科學(xué)基礎(chǔ)(Foundations of Materials Science）是進(jìn)行材料科學(xué)研究的基礎(chǔ)理論，它將各種材料（包括金屬、陶瓷、高分子材料等）的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)規(guī)律建立在共同的理論基礎(chǔ)上，用于指導(dǎo)材料的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用和發(fā)展。它涵蓋了材料科學(xué)和材料工程的基礎(chǔ)理論。wjc紅軟基地
二、材料的地位和性質(zhì)wjc紅軟基地
      每一種新材料的應(yīng)用是人類進(jìn)化和發(fā)展的里程碑。材料是人類社會發(fā)展的巨大推動力，生產(chǎn)工具制造的物質(zhì)基礎(chǔ)是材料wjc紅軟基地
      材料的發(fā)展史就是人類社會的發(fā)展史。wjc紅軟基地
      材料的發(fā)展史就是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展史。wjc紅軟基地
由于材料的重要性，歷史學(xué)家常常根據(jù)人類使用的材料來劃分人類社會發(fā)展的歷史階段。從古代到現(xiàn)在人類使用材料的歷史共經(jīng)歷了七個(gè)時(shí)代，其中的有些時(shí)代持續(xù)了幾個(gè)世紀(jì)，各時(shí)代的開始時(shí)間：wjc紅軟基地
舊、新石器時(shí)代（公元前10萬年）wjc紅軟基地
陶器時(shí)代wjc紅軟基地
青銅器時(shí)代（公元前3000年）wjc紅軟基地
鐵器時(shí)代（公元前1000年）wjc紅軟基地
水泥時(shí)代（公元0年）wjc紅軟基地
鋼時(shí)代（1800年）wjc紅軟基地
硅時(shí)代（1950年）wjc紅軟基地
新材料時(shí)代（1990年、特征是多種材料并存）wjc紅軟基地
材料的歷史：300，000 BC—3，500 BC  wjc紅軟基地
燧石：神奇的石頭，這種容易制成工具的石頭，開始了制陶業(yè)的發(fā)展（300000BC)。 wjc紅軟基地
天然金與銅被用作工具與武器，開始了人類金屬的使用（5500 BC） wjc紅軟基地
熔煉和錘擊改變了銅的性能-材料開始發(fā)展 （5000 BC）wjc紅軟基地
金屬鑄造工藝-人們得到了他們需要的形狀 (4000BC、最早的模鑄件：一個(gè)銅制杖頭)wjc紅軟基地
從礦石中提煉銅-冶金業(yè)的黎明 （3500BC、埃及古墓壁畫是人類冶金業(yè)的最早紀(jì)錄之一 ）wjc紅軟基地
青銅的使用-制造合金 （ 3000BC、青銅：第一種合金）wjc紅軟基地
秦陵兵馬俑              銅馬車wjc紅軟基地
乳釘紋爵wjc紅軟基地
材料的歷史：3，000 BC——1，855 AD wjc紅軟基地
鐵的發(fā)現(xiàn) （1450BC、鐵制車輪）wjc紅軟基地
煉鐵的需要促使了鼓風(fēng)機(jī)與熔爐的發(fā)明（1500AD、廉價(jià)的冶鐵業(yè)）wjc紅軟基地
Henry Bessemer(1813-1898)擁有鋼鐵冶煉的專利-當(dāng)代鋼鐵冶煉的出現(xiàn)。他的方法是鋼鐵制品信能大大改觀而成本也降低不少。（1855AD）wjc紅軟基地
材料的歷史：1，886 AD——NOW wjc紅軟基地
電化學(xué)方法冶煉鋁：使鋁成為一種常用金屬 （1866）wjc紅軟基地
尼龍的商業(yè)發(fā)展，高分子材料發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期 （1939、尼龍的發(fā)明）wjc紅軟基地
高溫合金的發(fā)展：摻鎳合金促進(jìn)了噴氣發(fā)動機(jī)的發(fā)展（1950’s)wjc紅軟基地
鋼鐵冶煉新技術(shù)的發(fā)展：wjc紅軟基地
制作越來越小的硅芯片 (1960’S、硅芯片變得更小了）wjc紅軟基地
高溫超導(dǎo)體，高溫超導(dǎo)的革命時(shí)代 (1980’S、高溫超導(dǎo)體）wjc紅軟基地
材料在人類社會現(xiàn)代化過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。wjc紅軟基地
      讓我們回顧幾項(xiàng)有影響的事例，以便加深理解材料的發(fā)展在人類社會發(fā)展中起了舉足輕重的作用。wjc紅軟基地
計(jì)算機(jī)與材料：wjc紅軟基地
          1.計(jì)算機(jī)經(jīng)歷：電子管1906年→晶體管1948年→集成電路時(shí)代 1958年wjc紅軟基地
         2.個(gè)人電腦移動存儲器的比較。材料科學(xué)的發(fā)展是計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)。wjc紅軟基地
信息與材料：材料將人類社會帶入了信息時(shí)代 。wjc紅軟基地
    信息獲�。▊鞲衅鳎夯�合物）－信息傳遞（光纖：無機(jī)、有機(jī)材料）－信息貯存（金屬與合金）－信息顯示（用于液晶顯示的非晶硅、有機(jī)液晶材料）－信息處理（處理器芯片硅－鍺）。wjc紅軟基地
航空、航天材料和材料wjc紅軟基地
      從萊特兄弟實(shí)現(xiàn)飛行的夢想以來，航空和航天器發(fā)生了巨變。為了飛得快和遠(yuǎn)，就要采用強(qiáng)度高和比重小的材料，重視材料的比強(qiáng)度，即強(qiáng)度/比重之比。隨著航空技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，輕質(zhì)鋁、鎂合金和高比強(qiáng)度的鈦合金、碳纖維高分子復(fù)合材料、硼纖維金屬復(fù)合材料等得到愈來愈多的采用。wjc紅軟基地
      發(fā)動機(jī)（高溫合金，金屬基復(fù)合材料，陶瓷與陶瓷基復(fù)合材料）、汽輪機(jī)部件（纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料）、火箭噴嘴（難熔金屬）等。wjc紅軟基地
高溫材料的選用 ：固定式或移動式發(fā)動機(jī)的熱效率都隨介質(zhì)工作溫度的提高而提高。30多年來，大型噴氣式飛機(jī)的發(fā)動機(jī)推力提高了5倍多，而發(fā)動機(jī)的重量只增加1－2倍，這主要靠高溫合金的采用。下圖是不同時(shí)期飛機(jī)發(fā)動機(jī)的工作溫度。wjc紅軟基地
材料的主要性能取決于母體，加入合金元素成分將改善金屬的物理及機(jī)械性能——強(qiáng)度、耐力、使用壽命。在飛機(jī)發(fā)動機(jī)中一種摻鎳化合物制成稱作718合金被廣泛的用于制造波音777客機(jī)上的發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)、葉片及緊固件。wjc紅軟基地
神州飛船及運(yùn)載火箭wjc紅軟基地
形狀記憶合金wjc紅軟基地
材料和生活用品wjc紅軟基地
鈦結(jié)構(gòu)自行車：“自行車發(fā)燒友” 選擇鈦合金制自行車。鈦合金的應(yīng)用場合很特殊。通常用于需要抗腐蝕，耐疲勞，高彈性的場合wjc紅軟基地
生命科學(xué)材料wjc紅軟基地
     原來使用專用的汞合金，為防止金屬合金的分解已經(jīng)開發(fā)出一種可以滿足口腔中特殊的物理及化學(xué)環(huán)境的新型陶瓷。具體來講，它需要滿足下列要求：耐口腔中的酸；低熱導(dǎo)率（這對你吃冷飲有好處）；盡得住數(shù)年的咀嚼力；耐驟冷驟熱；當(dāng)然還要口感舒適。wjc紅軟基地
復(fù)合材料wjc紅軟基地
          碳、硼纖維及環(huán)氧化合物復(fù)合材料非常輕，可以在某特定方向上增加強(qiáng)度（用于特殊目的）。wjc紅軟基地
超級鋼wjc紅軟基地
           近來，鋼鐵工業(yè)已經(jīng)開發(fā)出一種汽車用鋼，比原先的輕24%，而強(qiáng)度高34%，稱為超級鋼。wjc紅軟基地
      優(yōu)點(diǎn)：高撞擊能量吸收率；高強(qiáng)度-質(zhì)量比；實(shí)用新型制造工藝；可以有多種不同性能(壽命、防銹等）。wjc紅軟基地
1990年美國總統(tǒng)的科學(xué)顧問Allany.Bromley明確指出：“材料科學(xué)在美國是最重要的學(xué)科”。wjc紅軟基地
         1986年《科學(xué)的美國人》雜志指出：“先進(jìn)材料對未來的宇航、電子設(shè)備、汽車以及其他工業(yè)的發(fā)展是必要的，材料科學(xué)的進(jìn)步?jīng)Q定了經(jīng)濟(jì)關(guān)鍵部門增長速率的極限范圍。”wjc紅軟基地
材料科學(xué)家?guī)煵�緒院士：“發(fā)展高技術(shù)新材料要十分重視應(yīng)用的開發(fā)，從而促進(jìn)材料的產(chǎn)業(yè)化。”  wjc紅軟基地
      材料科學(xué)家徐祖耀院士：“科技創(chuàng)新推動材料科學(xué)進(jìn)步。”  wjc紅軟基地
     《功勛卓越的金屬材料》指出：“材料科學(xué)是何等的重要，它可以使飛機(jī)重返藍(lán)天，可以讓許多科技設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)，它與國民經(jīng)濟(jì)、國防工業(yè)、人民生活密切相關(guān)，它必將為人類進(jìn)步作出重要貢獻(xiàn)。”   wjc紅軟基地
       不過現(xiàn)在無論是主要材料的種類還是性能都發(fā)展的越來越快�，F(xiàn)在每月都有新概念產(chǎn)生，而不是每個(gè)年代或每個(gè)世紀(jì)。wjc紅軟基地
新材料階段是一個(gè)由多種材料決定社會和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的時(shí)代；wjc紅軟基地
   新材料以人造為特征，非自然界中現(xiàn)成有的;wjc紅軟基地
   新材料是根據(jù)我們對材料的物理和化學(xué)性能的了解，為了特定的需要設(shè)計(jì)和加工而成的；wjc紅軟基地
   這些新材料使新技術(shù)得以產(chǎn)生和應(yīng)用，而新技術(shù)又促進(jìn)了新工業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展，從而使國家財(cái)富和就業(yè)增加。wjc紅軟基地
●  按物態(tài)劃分：氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。wjc紅軟基地
●  按使用領(lǐng)域：建筑材料、電子材料、醫(yī)用材料、儀表材料、能源材料等。wjc紅軟基地
●  根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)和用途來分類。結(jié)構(gòu)材料是以強(qiáng)度，剛度，韌性，耐勞性，硬度，疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能為特征的材料。功能材料是以聲，光，電，磁，熱等物理性能為特征的材料。 wjc紅軟基地
●  按組成和結(jié)合健性質(zhì)(屬性)：金屬材料、陶瓷（無機(jī)非金屬）材料、有機(jī)高分子材料以及它們分別組合成的復(fù)合材料，還有半導(dǎo)體材料。wjc紅軟基地
●  按物理形態(tài)：晶體材料、非晶態(tài)材料和納米材料。wjc紅軟基地
●  按幾何形態(tài)：三維材料、二維材料、一維材料和零維材料。wjc紅軟基地
●  按材料的發(fā)展：傳統(tǒng)材料（鋼鐵，銅，鋁，水泥，塑料，陶瓷，... ）和新材料（金屬間化合物，高溫超導(dǎo)材料，非晶態(tài)合金，納米材料， ...）wjc紅軟基地
     本課程按金屬、陶瓷、高分子和它們的復(fù)合材料來組織教材的內(nèi)容的。wjc紅軟基地
金屬材料：黑色金屬材料、有色金屬材料無機(jī)非金屬材料 (或陶瓷材料)：氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷高分子材料：塑料、橡膠合成纖維復(fù)合材料：金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、樹脂基復(fù)合材料功能材料：電子材料、光電子材料、超導(dǎo)材料wjc紅軟基地
金屬材料  用量最大、應(yīng)用最廣泛的材料！黑色金屬（鋼和鑄鐵 ）   鋼：碳素鋼和合金鋼（按成分）；普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼（按品質(zhì)）；平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼和奧氏體鋼（按冶煉法）；結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼及專用鋼（按用途）。   鑄鐵：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和特殊性能鑄鐵等。 有色金屬(非鐵材料：輕金屬，重金屬，貴金屬，稀有金屬)   輕金屬(密度﹤5)、重金屬(密度﹥5)、貴金屬、類金屬和稀有金屬，如A1、Cu、Zn、Sn、Pb、Mg、Ni、Ti及其合金。在工程上占有重要地位。金屬材料的基本屬性   結(jié)合健為金屬健，熔點(diǎn)較高，具有金屬光澤，范性、展性、延性大，強(qiáng)度較高，結(jié)構(gòu)中存在自由電子，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性好，在空氣中易被氧化。wjc紅軟基地
無機(jī)非金屬材料● 主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。主要原料是硅酸鹽礦物，又稱硅酸鹽材料。 ● 按性能和用途：傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷。   特種陶瓷也稱精細(xì)陶瓷、高技術(shù)陶瓷、先進(jìn)陶瓷。特種陶瓷是以人工合成化合物為原料制備，用于技術(shù)和工程領(lǐng)域，如電子信息、能源、生物、航天航空和其它高新技術(shù)領(lǐng)域。機(jī)非金屬材料的基本屬性   化學(xué)健主要是離于鍵、共價(jià)健以及它們的混合鍵； 硬而脆、韌性低、抗壓不抗拉、對缺陷敏感；熔點(diǎn)高，具有優(yōu)良的耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性；一般自由電子數(shù)目少、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性較小；耐化學(xué)腐蝕性好；耐磨損。wjc紅軟基地
高分子材料 ● 以C、H、N、O元素為基礎(chǔ)，由大量結(jié)構(gòu)相同的小單元聚合組成，分子量大，并在某一范圍內(nèi)變化。高分子材料的基本屬性：   結(jié)合健主要為共價(jià)健，部分范德華鍵；分子量大，無明顯的熔點(diǎn)，有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、粘流溫度；力學(xué)狀態(tài)有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)；強(qiáng)度較高；質(zhì)量輕；良好的絕緣性；優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性。 wjc紅軟基地
高分子材料分類 ●按來源一般分為天然高分子材料(蛋白、淀粉、纖維素等)和人工合成高分子材料(合成塑料、合成橡膠、合成纖維)兩大類； ●按性能和使用性質(zhì)：塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等； ●按鏈結(jié)構(gòu)：碳鏈、雜鏈、元素高聚物； ●按熱性質(zhì)：熱塑性、熱固性及熱穩(wěn)定性高聚物； ●按用途：結(jié)構(gòu)材料、電絕緣材料、耐高溫材料、導(dǎo)電高分子、高分子建筑材料、生物醫(yī)用高分子材料、高分子催化劑、包裝材料等。 ●塑料是重要的高分子材料，分為通用塑料和工程塑料。　 通用塑料包括：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料。工程塑料：ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚苯硫醚、聚酰亞胺和氟塑料等。wjc紅軟基地
復(fù)合材料wjc紅軟基地
由基體材料增強(qiáng)材料復(fù)合而成�；�體材料有金屬、陶瓷、塑料等，增強(qiáng)材料有各種纖維和無機(jī)化合物等。wjc紅軟基地
功能材料      是以光、聲、電、磁、熱等物理性能為指標(biāo)，用來制造特殊性能的元件的材料。有電子材料、光電子材料、超導(dǎo)材料。wjc紅軟基地
四.為什么學(xué)習(xí)料料科學(xué)基礎(chǔ)wjc紅軟基地
  （一）材料科學(xué)的內(nèi)涵 wjc紅軟基地
       材料科學(xué)是一個(gè)跨物理、化學(xué)等的學(xué)科。材料科學(xué)的核心問題是材料的組織結(jié)構(gòu)（Structure）和性能（Property）以及它們之間的關(guān)系。右圖為材料科學(xué)與工程四要素。所以，先要了解材料的結(jié)構(gòu)是什么？    wjc紅軟基地
材料結(jié)構(gòu)關(guān)系wjc紅軟基地
（二）材料科學(xué)與材料工程的關(guān)系wjc紅軟基地
   材料科學(xué)的形成：“材料”一詞早存在，“材料科學(xué)”提出于20世紀(jì)60年代，1957年10月4日和11月3日蘇聯(lián)兩顆人造衛(wèi)星上天，分別重80千克和500千克。wjc紅軟基地
    美國震動很大，1958年1月31日美國發(fā)射“探測者1號”人造衛(wèi)星僅8千克。美國有關(guān)部門聯(lián)合向總統(tǒng)提出報(bào)告認(rèn)為美國在先進(jìn)材料的研究方面落后于蘇聯(lián)是關(guān)鍵。對此58年3月18日總統(tǒng)通過科學(xué)顧問委員會發(fā)布“全國材料規(guī)劃”，決定在大學(xué)相繼建立12材料科學(xué)研究中心（實(shí)驗(yàn)室），自此開始，“材料科學(xué)與工程”一詞廣泛應(yīng)用。wjc紅軟基地
一般科學(xué)是研究“為什么 Why”的學(xué)問，而工程是解決“怎么做 How do”的學(xué)問。材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論，為材料工程指明方向，為更好地選擇、使用材料，發(fā)揮現(xiàn)有材料的潛力、發(fā)展新材料提供理論基礎(chǔ)。wjc紅軟基地
    材料科學(xué)和材料工程之間的區(qū)別主要在于著眼點(diǎn)的不同或者說各自強(qiáng)調(diào)的中心不同，它們之間并沒有一條明確的界線，因此，后來人們將二者放在一起形成復(fù)合名詞－材料科學(xué)與工程（Material Science and Engineering）wjc紅軟基地
材料工程：是工程的一個(gè)領(lǐng)域，其目的在于經(jīng)濟(jì)地，而又為社會所能接受地控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。它包括五個(gè)環(huán)節(jié)。wjc紅軟基地
    材料科學(xué) ：是一門科學(xué)，它從事與材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析、認(rèn)識、分析和控制方面的理論體系，其目的在于揭示材料的行為，提供材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一描繪或模型，以及解釋這種結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。它包括下面的三個(gè)環(huán)節(jié)，核心是結(jié)構(gòu)和性能。wjc紅軟基地
1. 基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展奠定材料科學(xué)的基礎(chǔ)● 量子力學(xué)、固體物理、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展為材料科學(xué)奠定了重要基礎(chǔ)。● 現(xiàn)代分析技術(shù)和設(shè)備的更新，加深了對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的理解。● 冶金學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)等自身的發(fā)展也使對材料的本質(zhì)認(rèn)識大大系統(tǒng)化（組成-制備-結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系），為學(xué)科發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。wjc紅軟基地
3. 材料測試技術(shù)及工藝技術(shù)的交叉融合● 材料結(jié)構(gòu)與性能的表征參數(shù)相通，如顯微鏡、電子顯微鏡、表面測試及物理性能測試等。● 材料制備與加工中，許多工藝相通，如擠壓對金屬材料用于成型或冷加工硬化；對高分子材料，通過擠壓成絲可使有機(jī)纖維的比強(qiáng)度和比剛度大幅度提高。● 粉末冶金和現(xiàn)代陶瓷制造已經(jīng)很難找出明顯的區(qū)別。● 溶膠—凝膠法應(yīng)用于各種材料的制備，這是利用金屬有機(jī)化合物的水解而得到納米高純氧化物粒子的方法。wjc紅軟基地
（四）材料科學(xué)的發(fā)展的動力（四個(gè)方面）1.應(yīng)用需求牽引的推動力● 信息技術(shù): 從電子信息處理到光電子信息處理，以至于光子信息處理，需要電子材料、光電子材料、非線性光學(xué)材料、波導(dǎo)纖維、薄膜與器件等。● 能源工程技術(shù): 要求耐高溫、耐磨損、耐腐蝕、高可靠以及壽命可預(yù)測的結(jié)構(gòu)材料。2.多學(xué)科交叉的推動力● 材料科學(xué)具有多學(xué)科交叉滲透的特征，包含著豐富的內(nèi)涵。● 材料的組分設(shè)計(jì)與合成，涉及化學(xué)學(xué)科的各分支－高溫過程的熱力學(xué)、動力學(xué)以至在溫和條件下的仿生合成等。wjc紅軟基地
3.基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的推動力● 研究微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，涉及物理學(xué)、凝聚態(tài)物理及非連續(xù)介質(zhì)微觀力學(xué)等。4.科技與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動力● 信息功能材料、高溫結(jié)構(gòu)材料、復(fù)合材料、生物材料、智能材料和納米材料等是新技術(shù)革命的先導(dǎo)材料。● 毫米時(shí)代發(fā)明了拖拉機(jī)，微米時(shí)代發(fā)明了計(jì)算機(jī)，納米時(shí)代，人類將會創(chuàng)造出更大的輝煌。● 21世紀(jì)的科技發(fā)展，將以先進(jìn)材料技術(shù)、先進(jìn)能源技術(shù)、信息技術(shù)和生物技術(shù)等四大學(xué)科為中心，通過其相互交叉發(fā)展，為人類創(chuàng)造出完全不同的生態(tài)環(huán)境。● 新型材料將是與生物和自然具有更好的適應(yīng)性、相容性和環(huán)境友好的材料。wjc紅軟基地
五.本課程的主要內(nèi)容wjc紅軟基地
  本課程的主要內(nèi)容：wjc紅軟基地
      1. 材料結(jié)構(gòu)學(xué)：主要是材料的微觀結(jié)構(gòu)，包括原子的排列方式(原子結(jié)構(gòu)與鍵合)，理想的完整結(jié)構(gòu)(固體結(jié)構(gòu))、不完整結(jié)構(gòu)（晶體缺陷）、固體中原子和分子的運(yùn)動（擴(kuò)散）。實(shí)際材料的狀態(tài)，包括晶體、非晶體、亞穩(wěn)態(tài)。wjc紅軟基地
      2. 材料相變學(xué)：主要是材料組織結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，包括凝固和相圖(單元系的相圖、二元合金系的相圖與凝固、三元合金系的相圖和凝固)、熱處理(固態(tài)相變)。wjc紅軟基地
      3. 材料變形學(xué)：材料的變形、回復(fù)與再結(jié)晶wjc紅軟基地
      4. 材料學(xué)：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料等wjc紅軟基地
  實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》平臺實(shí)驗(yàn)13個(gè)wjc紅軟基地
六.本課程的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法和安排wjc紅軟基地
本課程特點(diǎn)：wjc紅軟基地
      概念術(shù)語多。相關(guān)學(xué)科多（物理、化學(xué)、熱力學(xué)、礦物學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)以及高分子學(xué)等），如：wjc紅軟基地
金屬材料：金屬學(xué)wjc紅軟基地
      無機(jī)材料：陶瓷學(xué)wjc紅軟基地
      高分子材料：高分子物理wjc紅軟基地
學(xué)習(xí)方法：wjc紅軟基地
   作為專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，注重培養(yǎng)能力和學(xué)習(xí)知識。wjc紅軟基地
   基礎(chǔ)理論和基本概念要掌握，注意重點(diǎn)；抓住主線條，不鉆牛角尖。wjc紅軟基地
   掌握例題的解題方法；獨(dú)立完成作業(yè)。認(rèn)真記好筆記，課后短時(shí)復(fù)習(xí)。考試前及早復(fù)習(xí)，不要臨陣磨槍。wjc紅軟基地
   在深入學(xué)習(xí)和牢固掌握基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)理論的同時(shí)，要思考、探索它的應(yīng)用，要理論聯(lián)系實(shí)際；wjc紅軟基地
      掌握正確的思維方式，不要死記硬背，要學(xué)以致用，善于歸納總結(jié)規(guī)律。wjc紅軟基地
  教與學(xué)互動：wjc紅軟基地
    課堂演示實(shí)驗(yàn)、提問、動畫制作、案例設(shè)計(jì)、材料與生活、專題討論。wjc紅軟基地
金相檢驗(yàn)?zāi)転榛馂?zāi)起火原因的認(rèn)定提供科學(xué)依據(jù)wjc紅軟基地
課程安排：wjc紅軟基地
課程性質(zhì)：必修課，專業(yè)基礎(chǔ)課wjc紅軟基地
課程學(xué)時(shí)：96學(xué)時(shí)wjc紅軟基地
考核成績：閉卷考試成績、適當(dāng)考慮平時(shí)成績和實(shí)驗(yàn)成績wjc紅軟基地
參考書目wjc紅軟基地
Properties  of   Materialswjc紅軟基地
1、力學(xué)性能(拉伸實(shí)驗(yàn))wjc紅軟基地
1） 彈性（σe）—外力作用下變形，去除后能恢復(fù)原狀的能力。wjc紅軟基地
2）剛度（E）—材料受力時(shí)能抵抗彈性變形的能力。wjc紅軟基地
3）塑性（δ，ψ）wjc紅軟基地
4）強(qiáng)度（σb、σs、σ0.2）wjc紅軟基地
5) 硬度（HB、HRC、HV）wjc紅軟基地
6）韌性（Ak）沖擊韌性wjc紅軟基地
7）抗疲勞性（σ-1）wjc紅軟基地
8）蠕變極限         持久強(qiáng)度wjc紅軟基地
2. 物理性能wjc紅軟基地
  1）密度（ρ）  wjc紅軟基地
  2）熔點(diǎn)（t熔） wjc紅軟基地
  3）熱膨脹系數(shù)（α）wjc紅軟基地
  4）磁性（μ=B/A）wjc紅軟基地
     μ>1 順磁     Cr、Mn、Ni、Nbwjc紅軟基地
     μ>>1鐵磁     Fe、Cowjc紅軟基地
     μ<1  逆磁    Cu、Pb、Sn、Znwjc紅軟基地
  5）導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性 wjc紅軟基地
3. 化學(xué)性能    wjc紅軟基地
     抗腐蝕、氧化 wjc紅軟基地
二、  材料的工藝性能wjc紅軟基地
1. 切削加工性wjc紅軟基地
     四方面：刀具壽命，切削抗力，表面光潔度，切屑排除wjc紅軟基地
2. 可鍛性wjc紅軟基地
     指壓力加工（熱）過程中成型的難易程度。wjc紅軟基地
3. 可鑄性wjc紅軟基地
     流動性、吸氣、冷收縮、鑄件制品質(zhì)量。wjc紅軟基地
4. 可焊性wjc紅軟基地
     氧化、吸氣、導(dǎo)熱、熱脹性、裂紋、變形wjc紅軟基地
5. 熱處理性能wjc紅軟基地
鑄造方法wjc紅軟基地
焊接方法wjc紅軟基地
軋態(tài)與鑄態(tài)組織的比較wjc紅軟基地

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