材料分析方法0绪论剖析课件.pptVIP

绪论§1.材料及其学科的演变§2.各种工程材料概况§3.材料研究内容及其显微分析测试方法§4.本课程内容及要求§5.主要参考资料返回总目录

§1.材料及其学科的演变1.1材料的诞生与人类社会的进步历史上，人们把材料作为人类进步的里程碑，如“石器时代”、“铜器时代”和“铁器时代”等（如图）。到了20世纪60年代，人们把材料、信息与能源誉为当代文明的三大支柱；70年代又把新型材料、信息技术和生物技术认为是新技术革命的主要标志。这都说明材料的发展与社会文明的进步有着十分密切的关系。

材料科学的重要地位青铜器时代铁器时代石器时代七个时代造就材料辉煌水泥时代新材料时代硅时代钢时代

材料虽然这样重要，发展也很快，但就研究材料整体来说，认为它已构成为一门学科，还是近30多年的事，那就是20世纪50年代末，60年代初，美国学者首先提出材料科学这个名词。由于材料的获得、质量的改进使材料成为人们可用的器件或构件都离不开生产工艺和制造技术等工程知识，所以人们往往把“材料科学”与“工程”相提并论，而称为“材料科学与工程”。这里的材料包括金属材料、陶瓷材料（无机非金属材料）、有机高分子材料以及由几种材料组合在一起的复合材料。材料科学与工程是研究材料组成、结构、性能、合成或生产流程和材料使用效能及它们之间关系的科学与技术。广义的说，材料科学与工程（MSE）是研究材料结构/性质/工艺/性能（structure/properties/processing/performance）间关系的学科，具体主要是解释或控制以下四个方面的问题（材料科学与工程的四要素的关系图）：

材料科学与工程四要素关系★从材料的内部结构，可分为四个层次：原子排列方式结合键原子结构显微组织效能★材料的四要素合成/制备性质结构/成分

★组成与结构：从宏观、微观及介观尺度上（annoy-、memo-、micro-、macro-scale）考虑原子及其排列。（金属学）★合成与制备：即原子的特定排列。★性质：由原子及其排列决定的材料特性或有用性。★使用性能：在生产实际中的有用性，包括经济、环境及社会的因素。

考虑在四要素中的组成/结构并非同义词，即相同成分或组成通过不同的合成或加工方法，可以得出不同的结构，从而材料的性质或使用效能都不会相同。因此，我国有人提出一个五个基本要素的模型，即成分（composition）、合成/加工（synthesis/processing）、结构（structure）、性质（properties）和使用效能（performance）。如果把它们连接起来，则形成一个六面体（hexahedron），『如下图』

材料的五要素性质受环境影响（气氛温度受力状态）成分组织结构合成/制备理论及材料与工艺设计效能（使用性能）

在实际应用中，材料更被分为很多不同的种类，如金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料、生物材料等等不一而足。各行业对材料的要求不尽相同，其对材料性能的关注也不相同，提出问题的角度和解决问题的思路更是不相同。由于不同国家地区技术发展水平不同，其对材料的使用要求也很不相同。正因为材料科学覆盖面广泛，又处于各传统学科交叉边缘，所以有关材料科学技术信息的分布也是很杂乱的，这就给有关材料科学技术的信息收集、整理与分析带来更大的难度。

20世纪以来，学科运动中的分化与综合速度比以往任何时候都迅速，新学科层出不穷。特别是随着科学技术的发展，交叉学科作为一个新的学科增长点已成为学科增长的主流。一门新学科的建立，必须有本学科特有的定义和研究对象；必须有经过精心研究而建立起来的理论体系；必须有能回答新问题、新情况、新挑战的逻辑起点和学科方法，以及展现新的发展领域和科学层次的能力。

1.2材料学科的形成与演变以金属材料为例，在英、美等国，研究它的科学叫“Metallurgy”，包括两个定义:v①Metallurgy是一门学科，从事于从矿石中提取金属，精炼及提纯金属，从金属制备有用物品，译为“冶金学”；v②Metallurgy是一门科学，它从宏观到原子的层次研究金属结构与性能间的关系，宜译为“金属学”。

大学专业的设置，反映了学科的发展和变迁。40年代初：矿冶专业（分）采矿和冶金两个专业；（分）物理冶金（金属锭到制品）和化学冶以后：冶金金（矿石到金属锭）；再以后：物理冶金正如力学从物理中分出一样。（分）力学冶金（金属力学性能），学科独立而出，它又趋向于与它密切相关的基础科学的结合，发展成为基础科学的应用部分。中文“冶金”与英文“Metallurgy”相对应，若狭义的“冶金”理解为“冶炼金属”，那么冶金学的三个分支也可命名为：化学冶金物理冶金力学冶金金属化学金属物理金属力学

关于材料科学与工程（MSE），从已知“材料”定义，答复什么是“科学”，什