材料科學(xué)基礎(chǔ)1

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)Fundamentals of Materials Science 緒論緒論 (Introduction)1.1 材料與人類文明材料與人類文明1.2 材料的分類材料的分類1.3 材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程1.4 未來的材料未來的材料1.5 本課程的目的本課程的目的什么是材料什么是材料n 材料是指人類社會(huì)能接受的、經(jīng)濟(jì)的制造有用材料是指人類社會(huì)能接受的、經(jīng)濟(jì)的制造有用物品的物質(zhì)。是具有一定性能，可以用來制作物品的物質(zhì)。是具有一定性能，可以用來制作器件、構(gòu)件、工具、裝置等物品的物質(zhì)。器件、構(gòu)件、工具、裝置等物品的物質(zhì)。n 世界萬物，凡于我有用者，皆謂之材料。世界萬物，凡于

2、我有用者，皆謂之材料。n 材料存在于我們的周圍，與我們的生活、生命材料存在于我們的周圍，與我們的生活、生命息息相關(guān)。息息相關(guān)。n 材料是人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的物質(zhì)材料是人類文明、社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)?；A(chǔ)。l 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力l 政治家：生產(chǎn)力的進(jìn)步是政治家：生產(chǎn)力的進(jìn)步是社會(huì)發(fā)展的根本原因，而社會(huì)發(fā)展的根本原因，而勞動(dòng)工具的發(fā)展是生產(chǎn)力勞動(dòng)工具的發(fā)展是生產(chǎn)力進(jìn)步的主要因素進(jìn)步的主要因素l 材料學(xué)家：材料學(xué)家：材料是時(shí)代進(jìn)材料是時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志步的標(biāo)志材料對(duì)人類進(jìn)步和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要性材料對(duì)人類進(jìn)步和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要性材料是時(shí)代進(jìn)步的標(biāo)志材料是時(shí)代進(jìn)步

3、的標(biāo)志認(rèn)識(shí)工具材料認(rèn)識(shí)工具材料 制造工具制造工具 使用工具使用工具青青 銅銅 器器 時(shí)時(shí) 代代鐵鐵 器器 時(shí)時(shí) 代代歷史回顧歷史回顧n 石器時(shí)代（公元前石器時(shí)代（公元前1010萬年）萬年）n 青銅器時(shí)代（公元前青銅器時(shí)代（公元前30003000年）年）n 鐵器時(shí)代（公元前鐵器時(shí)代（公元前10001000年）年）n 鋼時(shí)代（鋼時(shí)代（18001800年）年）n 硅時(shí)代（硅時(shí)代（19501950年）年）n 新材料時(shí)代（新材料時(shí)代（19901990年）年）各種新材料不斷涌現(xiàn)，各種新材料不斷涌現(xiàn)，已經(jīng)很難用一種材料來代表當(dāng)今時(shí)代的特征已經(jīng)很難用一種材料來代表當(dāng)今時(shí)代的特征n 材料是全球新技術(shù)革命的四大標(biāo)

4、志之一（新材料材料是全球新技術(shù)革命的四大標(biāo)志之一（新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)）技術(shù)、新能源技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)）材料的分類材料的分類n 按組成和化學(xué)鍵（或基本組成）分類按組成和化學(xué)鍵（或基本組成）分類n 根據(jù)材料的性能分類根據(jù)材料的性能分類 n 按材料服役的領(lǐng)域來分類按材料服役的領(lǐng)域來分類 n 按材料結(jié)晶狀態(tài)分類按材料結(jié)晶狀態(tài)分類n 按材料材料的尺寸分類按材料材料的尺寸分類按組成和化學(xué)鍵（或基本組成）分類：按組成和化學(xué)鍵（或基本組成）分類：1. 金屬材料金屬材料2. 無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料3. 高分子材料（聚合物）高分子材料（聚合物）4. 復(fù)合材料復(fù)合材料1. 金屬材

5、料金屬材料n 金屬材料是由化學(xué)元素周期表中的金金屬材料是由化學(xué)元素周期表中的金屬元素組成的材料。屬元素組成的材料。n 可分為由一種金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)可分為由一種金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)（純金屬）（純金屬）n 由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素構(gòu)成的合金與非金屬元素構(gòu)成的合金n 合金又可分為固溶體和金屬間化合物合金又可分為固溶體和金屬間化合物金屬材料金屬材料n 在在103種元素中，除種元素中，除6種惰性元素和種惰性元素和16種非金屬元素外，種非金屬元素外，81種為金屬元素。種為金屬元素。n 除除Hg之外，單質(zhì)金屬在常溫下呈現(xiàn)固體形態(tài)，外觀不透之外，單質(zhì)金屬在常

6、溫下呈現(xiàn)固體形態(tài)，外觀不透明，具有特殊的金屬光澤及良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。在力明，具有特殊的金屬光澤及良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。在力學(xué)性質(zhì)方面，具有較高的強(qiáng)度、剛度、延展性及耐沖擊性學(xué)性質(zhì)方面，具有較高的強(qiáng)度、剛度、延展性及耐沖擊性n 合金是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金合金是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素熔合在一起形成的具有金屬特性的新物質(zhì)。合金的屬元素熔合在一起形成的具有金屬特性的新物質(zhì)。合金的性質(zhì)與組成合金的各個(gè)相的性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)也與這些相在性質(zhì)與組成合金的各個(gè)相的性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)也與這些相在合金中的數(shù)量、形狀及分布有關(guān)合金中的數(shù)量、形狀及分布有關(guān)2. 無機(jī)非金

7、屬材料無機(jī)非金屬材料n 是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱。它與是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱。它與廣義的陶瓷材料有等同的含義廣義的陶瓷材料有等同的含義n 是由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料是由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料和氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、和氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料n 種類繁多，用途各異，目前還沒有統(tǒng)一完善的分類方法。種類繁多，用途各異，目前還沒有統(tǒng)一完善的分類方法。一般將其分為傳統(tǒng)的（普通的）和新型的（先進(jìn)的）無

8、一般將其分為傳統(tǒng)的（普通的）和新型的（先進(jìn)的）無機(jī)非金屬材料兩大類機(jī)非金屬材料兩大類n 陶瓷按其概念和用途不同，陶瓷按其概念和用途不同，可分為兩大類，即普通陶瓷可分為兩大類，即普通陶瓷和特種陶瓷和特種陶瓷n 根據(jù)陶瓷坯體結(jié)構(gòu)及其基本根據(jù)陶瓷坯體結(jié)構(gòu)及其基本物理性能的差異，陶瓷制品物理性能的差異，陶瓷制品可分為陶器和瓷器可分為陶器和瓷器 傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料 之一：陶瓷之一：陶瓷特種陶瓷特種陶瓷n用于各種現(xiàn)代工業(yè)及尖端用于各種現(xiàn)代工業(yè)及尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的陶瓷制品科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的陶瓷制品n包括結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷包括結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷n結(jié)構(gòu)陶瓷主要用于耐磨損、結(jié)構(gòu)陶瓷主要用于耐磨損

9、、高強(qiáng)度、耐高溫、高剛性、高強(qiáng)度、耐高溫、高剛性、低膨脹、隔熱等場(chǎng)所低膨脹、隔熱等場(chǎng)所n功能陶瓷主要包括電磁功功能陶瓷主要包括電磁功能、光學(xué)功能、生物功能、光學(xué)功能、生物功能、核功能及其它功能的能、核功能及其它功能的陶瓷材料陶瓷材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料之二：玻璃傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料之二：玻璃玻璃是由熔體過冷所制得的非晶態(tài)材料。根據(jù)其形成網(wǎng)玻璃是由熔體過冷所制得的非晶態(tài)材料。根據(jù)其形成網(wǎng)絡(luò)的組分不同可分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽絡(luò)的組分不同可分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等，其網(wǎng)絡(luò)形成劑分為玻璃等，其網(wǎng)絡(luò)形成劑分為SiO2、B2O3和和P2O5。習(xí)慣。習(xí)慣上玻璃態(tài)材料可分為普通玻璃

10、和特種玻璃兩大類上玻璃態(tài)材料可分為普通玻璃和特種玻璃兩大類傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料 之三：水泥之三：水泥水泥是指加入適量水后可成水泥是指加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能夠化又能在水中硬化，并能夠?qū)⑸啊⑹炔牧侠喂痰啬z結(jié)將砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性材料在一起的細(xì)粉狀水硬性材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料之四：耐火材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料之四：耐火材料n 耐火材料是指耐火度不低于耐火材料是指耐火度不低于1580的無機(jī)非金屬材料。是的無機(jī)非金屬材料。是高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料n 盡管各國(guó)對(duì)其定義不同，但

11、基本含義是相同的，即耐火材盡管各國(guó)對(duì)其定義不同，但基本含義是相同的，即耐火材料是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及用作工業(yè)料是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及用作工業(yè)高溫容器和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及高溫容器和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機(jī)械作用機(jī)械作用n 大部分耐火材料是以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂大部分耐火材料是以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂礦、白云母等）為原料制造的礦、白云母等）為原料制造的3. 有機(jī)高分子材料（高聚物）有機(jī)高分子材料（高聚物）n高聚物是由一種或幾種簡(jiǎn)單低高聚物是由一種或幾種簡(jiǎn)單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分分子化合物經(jīng)聚合而

12、組成的分子量很大的化合物子量很大的化合物n高聚物的種類繁多，性能各異，高聚物的種類繁多，性能各異，其分類的方法多種多樣其分類的方法多種多樣n按高分子材料來源分為天然高按高分子材料來源分為天然高分子材料和合成高分子材料；分子材料和合成高分子材料；按材料的性能和用途可將高聚按材料的性能和用途可將高聚物分為橡膠、纖維、塑料和膠物分為橡膠、纖維、塑料和膠粘劑等粘劑等 4.復(fù)合材料復(fù)合材料 n 是由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料是由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料組合而成組合而成n 是多相材料，主要包括基本相和增強(qiáng)相?；w相是一是多相材料，主要包括基本相和增強(qiáng)相。基體相是一種連續(xù)相

13、材料，它把改善性能的增強(qiáng)相材料固結(jié)成一種連續(xù)相材料，它把改善性能的增強(qiáng)相材料固結(jié)成一體，并起傳遞應(yīng)力的作用；增強(qiáng)相起承受應(yīng)力（結(jié)構(gòu)體，并起傳遞應(yīng)力的作用；增強(qiáng)相起承受應(yīng)力（結(jié)構(gòu)復(fù)合材料）和顯示功能（功能復(fù)合材料）的作用復(fù)合材料）和顯示功能（功能復(fù)合材料）的作用n 復(fù)合材料既能保持原組成材料的重要特色，又通過復(fù)復(fù)合材料既能保持原組成材料的重要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)使各組分的性能互相補(bǔ)充，獲得原組分不具備合效應(yīng)使各組分的性能互相補(bǔ)充，獲得原組分不具備的許多優(yōu)良性能的許多優(yōu)良性能 n復(fù)合材料種類繁多，目前還沒有統(tǒng)一的分類方法復(fù)合材料種類繁多，目前還沒有統(tǒng)一的分類方法n按基體材料分類，有金屬基復(fù)合材料，

14、陶瓷基復(fù)按基體材料分類，有金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料，水泥、混凝土基復(fù)合材料，塑料基復(fù)合合材料，水泥、混凝土基復(fù)合材料，塑料基復(fù)合材料，橡膠基復(fù)合材料等；材料，橡膠基復(fù)合材料等；n按增強(qiáng)劑形狀可分為粒子、纖維及層狀復(fù)合材料按增強(qiáng)劑形狀可分為粒子、纖維及層狀復(fù)合材料4. 復(fù)合材料復(fù)合材料根據(jù)材料的性能分類根據(jù)材料的性能分類 根據(jù)材料在外場(chǎng)作用下其性質(zhì)或性能對(duì)外場(chǎng)的響應(yīng)不根據(jù)材料在外場(chǎng)作用下其性質(zhì)或性能對(duì)外場(chǎng)的響應(yīng)不同，材料可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。同，材料可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。 n 結(jié)構(gòu)材料：是指具有抵抗外場(chǎng)作用而保持自己的形狀、結(jié)構(gòu)材料：是指具有抵抗外場(chǎng)作用而保持自己的形狀、結(jié)構(gòu)不變的

15、優(yōu)良力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性等）的材料。是結(jié)構(gòu)不變的優(yōu)良力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性等）的材料。是人們熟悉的機(jī)械制造材料、建筑材料，包括結(jié)構(gòu)鋼、工人們熟悉的機(jī)械制造材料、建筑材料，包括結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、鑄鐵、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等傳統(tǒng)的具鋼、鑄鐵、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料（一般結(jié)構(gòu)材料）以及高溫合金、結(jié)構(gòu)陶瓷等結(jié)構(gòu)材料（一般結(jié)構(gòu)材料）以及高溫合金、結(jié)構(gòu)陶瓷等高級(jí)結(jié)構(gòu)材料高級(jí)結(jié)構(gòu)材料n 功能材料：是具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲功能材料：是具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非

16、結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料 根據(jù)材料的性能分類根據(jù)材料的性能分類按材料服役的領(lǐng)域來分類按材料服役的領(lǐng)域來分類 根據(jù)材料服役的技術(shù)領(lǐng)域可分為信息材料、航空根據(jù)材料服役的技術(shù)領(lǐng)域可分為信息材料、航空航天材料、能源材料、生物醫(yī)用材料等航天材料、能源材料、生物醫(yī)用材料等 材料按結(jié)晶狀態(tài)分類材料按結(jié)晶狀態(tài)分類 n單晶材料是由一個(gè)比較完整的晶粒構(gòu)成的材料，如單晶單晶材料是由一個(gè)比較完整的晶粒構(gòu)成的材料，如單晶纖維、單晶硅；纖維、單晶硅；n多晶材料是由許多晶粒組成的材料，其性能與晶粒大小、多晶材料是由許多晶粒組成的材料，其性能與晶粒大小、晶界的性質(zhì)有密切的關(guān)系。晶界的性質(zhì)有密切的關(guān)系。n

17、非晶態(tài)材料是由原子或分子排列無明顯規(guī)律的固體材料，非晶態(tài)材料是由原子或分子排列無明顯規(guī)律的固體材料，如玻璃、高分子材料。如玻璃、高分子材料。 按材料的尺寸分類按材料的尺寸分類 材料按材料的尺寸可分為：材料按材料的尺寸可分為：n 零維材料零維材料n 一維材料一維材料n 二維材料二維材料n 三維材料三維材料材料科學(xué)的核心材料科學(xué)的核心材料觀材料觀組成組成+ +加工工藝加工工藝微觀組織結(jié)構(gòu)微觀組織結(jié)構(gòu)性能性能用途用途銅器合金比例銅器合金比例 n 銅：熔點(diǎn)高，銅：熔點(diǎn)高，1083，可塑性佳，可塑性佳 n 錫：熔點(diǎn)低，錫：熔點(diǎn)低，232n 鋅：熔點(diǎn)鋅：熔點(diǎn)419 n 青銅：青銅：85% Cu+15% S

18、n：熔點(diǎn)：熔點(diǎn)960，延展，延展性增加，硬度增加，具光澤度性增加，硬度增加，具光澤度 n 黃銅：黃銅：62%-68% Cu+Zn；熔點(diǎn)；熔點(diǎn)934-967 ，具有良好的塑性，能承受冷熱加工具有良好的塑性，能承受冷熱加工材料觀材料觀- -組成組成公元前公元前5000年，制陶中發(fā)現(xiàn)銅和錫的還原，創(chuàng)造了煉銅術(shù)年，制陶中發(fā)現(xiàn)銅和錫的還原，創(chuàng)造了煉銅術(shù)工藝過程結(jié)構(gòu)（顯微結(jié)構(gòu)）工藝過程結(jié)構(gòu)（顯微結(jié)構(gòu)）aluminium after refinementaluminium before refinement不同加工方法的工件組織與性能不同加工方法的工件組織與性能結(jié)構(gòu)的含義結(jié)構(gòu)的含義n 宏觀結(jié)構(gòu)（眼睛觀察范圍

19、宏觀結(jié)構(gòu)（眼睛觀察范圍-0.1mm）n 顯微結(jié)構(gòu)（顯微結(jié)構(gòu)（100 m-0.1 m)n 晶體結(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)（Angstron）n 原子結(jié)構(gòu)（電子原子結(jié)構(gòu)（電子+質(zhì)子質(zhì)子+中子）中子）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -宏觀層次（宏觀層次（0.1mm0.1mm）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-顯微層次（顯微結(jié)構(gòu)顯微層次（顯微結(jié)構(gòu)0.1mm-0.1 m）AluminaDielectric ceramicEquiaxed FerriteMild Steel結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)顯微層次顯微層次結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)層次（晶體結(jié)構(gòu)層次（Angstron）Y-sialon grain boundaryHRTEM image of Quantum dot CaSe結(jié)構(gòu)

20、結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)層次（晶體結(jié)構(gòu)層次（Angstron）BaTiO3Ring diffraction pattern of polycrystalline goldY-Sialon材料觀材料觀- -結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)n 宏觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)n 微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的含義結(jié)構(gòu)的含義n 宏觀結(jié)構(gòu)（眼睛觀察范圍宏觀結(jié)構(gòu)（眼睛觀察范圍-0.1mm）n 顯微結(jié)構(gòu)（晶粒尺寸、分布、顯微結(jié)構(gòu)（晶粒尺寸、分布、100 m-0.1 m)n 晶體結(jié)構(gòu)（晶胞、晶格、晶體結(jié)構(gòu)（晶胞、晶格、Angstron）n 原子結(jié)構(gòu)（電子原子結(jié)構(gòu)（電子+質(zhì)子質(zhì)子+中子）中子）結(jié)構(gòu)分析的工具結(jié)構(gòu)分析的工具性能性能材料性能：材料對(duì)外界作用的響應(yīng)材料性能：

21、材料對(duì)外界作用的響應(yīng)n 力學(xué)性質(zhì)：形變與斷裂力學(xué)性質(zhì)：形變與斷裂n 熱學(xué)性質(zhì)：熱容量、熱導(dǎo)率、熱膨脹熱學(xué)性質(zhì)：熱容量、熱導(dǎo)率、熱膨脹n 電學(xué)性質(zhì)：電導(dǎo)率，介電性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)：電導(dǎo)率，介電性質(zhì)n 磁學(xué)性質(zhì)：磁化率等磁學(xué)性質(zhì)：磁化率等n 光學(xué)性質(zhì)：折射或反射光學(xué)性質(zhì)：折射或反射n 劣化：材料的化學(xué)活性劣化：材料的化學(xué)活性組成組成- -工藝過程工藝過程- -結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -性質(zhì)之間關(guān)系性質(zhì)之間關(guān)系 材料科學(xué)核心內(nèi)容材料科學(xué)核心內(nèi)容組成組成+ +加工工藝加工工藝微觀組織結(jié)構(gòu)微觀組織結(jié)構(gòu)性能性能用途用途組成組成- -結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -性質(zhì)性質(zhì)- -工藝過程之間的關(guān)系工藝過程之間的關(guān)系 材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要

22、素：材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素：組成組成+ +合成與加工、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能。探索這四個(gè)要合成與加工、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、使用性能。探索這四個(gè)要素之間的關(guān)系，覆蓋從基礎(chǔ)學(xué)科到工程的全部?jī)?nèi)容。四個(gè)素之間的關(guān)系，覆蓋從基礎(chǔ)學(xué)科到工程的全部?jī)?nèi)容。四個(gè)要素之間的密切關(guān)系確定了材料科學(xué)與工程這一領(lǐng)域，確要素之間的密切關(guān)系確定了材料科學(xué)與工程這一領(lǐng)域，確定了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)線索定了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)線索材料科學(xué)與工程材料科學(xué)與工程n 材料科學(xué)具有材料科學(xué)具有 “研究為什么研究為什么”的性質(zhì)。核心是建立結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。核心是建立結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系。性能的關(guān)系。n 材料工程具有材料工程具有 “解決怎樣做解決怎樣

23、做”的性質(zhì)。是能為社會(huì)所接的性質(zhì)。是能為社會(huì)所接受地獲得材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。（要考慮受地獲得材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀。（要考慮5 5個(gè)判據(jù)：個(gè)判據(jù)：經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源）經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、資源、環(huán)保、能源）n 材料科學(xué)為材料工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為更好地選擇材料、材料科學(xué)為材料工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)，為更好地選擇材料、使用材料、發(fā)展新材料提供理論基礎(chǔ)。使用材料、發(fā)展新材料提供理論基礎(chǔ)。n 材料工程為材料科學(xué)提供豐富的研究課題和物質(zhì)基礎(chǔ)。材料工程為材料科學(xué)提供豐富的研究課題和物質(zhì)基礎(chǔ)。 材料科學(xué)和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒有明顯的界線。材料科學(xué)和材料工程緊密聯(lián)系，它們之間沒有明顯的界線。在解決實(shí)際問

24、題中，不能將科學(xué)因素和工程因素獨(dú)立考慮。在解決實(shí)際問題中，不能將科學(xué)因素和工程因素獨(dú)立考慮。因此，人們常將二者合稱為材料科學(xué)與工程。因此，人們常將二者合稱為材料科學(xué)與工程。材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)n 材料科學(xué)基礎(chǔ)是進(jìn)行材料科學(xué)與工程研究的材料科學(xué)基礎(chǔ)是進(jìn)行材料科學(xué)與工程研究的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)理論n 它將各種材料（包括金屬、陶瓷、高分子材它將各種材料（包括金屬、陶瓷、高分子材料）的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的規(guī)律建立在共料）的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能的規(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)展產(chǎn)、應(yīng)用和發(fā)展未來的材料未來的材料n 智能材料：感知環(huán)境的變化

25、并按照預(yù)定的方式智能材料：感知環(huán)境的變化并按照預(yù)定的方式自動(dòng)做出響應(yīng)，類似于人體器官自動(dòng)做出響應(yīng)，類似于人體器官n 納米材料納米材料n 環(huán)境材料環(huán)境材料本課程的目的本課程的目的n本課程是針對(duì)材料學(xué)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課本課程是針對(duì)材料學(xué)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課n通過這門課程的學(xué)習(xí)，對(duì)材料結(jié)構(gòu)，尤其是通過這門課程的學(xué)習(xí)，對(duì)材料結(jié)構(gòu)，尤其是無機(jī)材料結(jié)構(gòu)方面的基本概念、基本理論、無機(jī)材料結(jié)構(gòu)方面的基本概念、基本理論、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，牢固結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，牢固建立材料的組織結(jié)構(gòu)決定材料的性能這一基建立材料的組織結(jié)構(gòu)決定材料的性能這一基本概念，了解不同材料的共性與特性，了解本

26、概念，了解不同材料的共性與特性，了解無機(jī)材料最新發(fā)展?fàn)顩r，為今后從事材料科無機(jī)材料最新發(fā)展?fàn)顩r，為今后從事材料科學(xué)的研究工作打下必要的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)的研究工作打下必要的專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容n 固體結(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)）固體結(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)）n 晶體缺陷晶體缺陷n 固體中的擴(kuò)散固體中的擴(kuò)散n 形變與再結(jié)晶形變與再結(jié)晶n 相變及相圖相變及相圖參考書目參考書目n材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)胡賡祥胡賡祥 蔡洵主編，上海交通蔡洵主編，上海交通大學(xué)出版社，大學(xué)出版社，20002000年年1111月第月第1 1版版n材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)潘金生潘金生 仝健民仝健民 田民波主編，田民波主編，清華大學(xué)出版社，清華大學(xué)出版社，19981998年年6 6月第月第1 1版版n材料科學(xué)基礎(chǔ)材料科學(xué)基礎(chǔ)趙品趙品 謝輔洲謝輔洲 孫文山主編，孫文山主編，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版