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郑州大学材料科学与工程学院 《材料科学基础》《Foundations of Materials Science》　 主讲: 韩宝军 绪 论 一.《材料科学基础》的基本概念 二.《材料科学基础》的地位 三.学习《材料科学基础》的意义 四.《材料科学基础》的内容 五.如何学好《材料科学基础》 1、什么是材料 材料是指人类社会能接受的，经济地制造有用物品的物质（世界万物，凡于我有用者，皆谓之材料。材料是具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。材料存在于我们的周围，与我们的生活、我们的生命息息相关） 。卫星发射，节省1公斤重量将降低费用$20000。一次发射节约费用20%。 铝合金的主要应用领域如下： 2、什么是材料科学 3、什么是材料科学基础 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）的微观结构和宏观结构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。 材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。 二、材料科学基础的地位 1、材料的发展史，就是人类社会的发展史 人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的材料来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了七个时代，各时代的开始时间： 石器时代（公元前10万年） 青铜器时代（公元前3000年）(炉火纯青) 铁器时代（公元前1000年） 水泥时代（公元0年） 钢时代（1800年） 硅时代（1950年） 新材料时代（1990年） 新材料阶段的特征 是一个由多种材料决定社会和经济发展的时代； 新材料以人造为特征，非自然界中现成有的; 新材料是根据我们对材料的物理和化学性能的了解，为了特定的需要设计和加工而成的； 这些新材料使新技术得以产生和应用，而新技术又促进了新工业的出现和发展，从而使国家财富和就业增加。 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项是基于先进材料之上。 可见，材料科学历来是技术进步的支柱. 三、学习料料科学基础的意义 材料科学是一个跨物理、化学等的学科。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。右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？?? 材料结构关系 材料的结构包括不同晶体结构和非晶体，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。 材料的性能包括物理性能、化学性能、力学性能。 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 材料科学的形成： “材料”早存在，“材料科学”提出于20世纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震动很大，在大学相继建立十余个材料科学研究中心，自此开始，“材料科学”一词广泛应用。 一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工程是解决“怎么做”的学问。材料科学的基础理论，为材料工程指明方向，为更好地选择、使用材料，发挥现有材料的潜力、发展新材料提供理论基础。 材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或者说各自强调的中心不同，它们之间并没有一条明确的界线，因此，后来人们常常将二者放在一起，采用一个复合名词－材料科学与工程（MSE，Material Science and Engineering） 按化学组成（或基本组成）分类 金属材料是由化学元素周期表中的金属元素组成的材料。可分为纯金属，由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。 无机非金属材料是由硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、卤化物等原料经一定的工艺制备而成的材料。它与广义的陶瓷材料有等同的含义。一般将其分为传统的（普通的）和新型的（先进的）无机非金属材料两大类。 有机高分子材料（高聚物） 是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。按材料的性能和用途可将高聚物分为橡胶、纤维、塑料和胶粘剂等。 复合材料是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成。由一种连续相（基体相）和增强相复合而成，既能保持原组成材料的