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新材料导论

材料概论

材料的定义：材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其它产品的物质。

材料的分类

按物理、化学属性分：金属（Metals），非金属（non-ferrous），高分子化合物（Polymers），

复合材料（Composites）

材料概况

按组成与结构划分：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料。

按用途划分：电子信息材料，航空航天材料，能源材料，生物医用材料。

按性能划分：结构材料，功能材料。

按应用与发展划分：传统材料，新材料。

材料在汽车上的各种成分：塑料10%--20%，铝合金5%--10%，铁合金60%--75%，15%--20%低合金

高强钢，其它。

汽车材料：价廉，易成形，长寿，高可靠性，低油耗，低污染，便于回收。

新材料的发展趋势

1.注重多学科交叉，综合利用现代科学技术必威体育精装版成就，促进材料科学与材料工程、各大类材料

之间的交叉、借鉴、互补，充实和完善以成分与结构、性质、合成与加工、使用性能为核心知识，

能指导各类材料研究与开发的材料科学与工程学科。

2.整体向着高性能化、多功能化、复合化、智能化和经济实用化方向发展。

3.结构材料仍然是研究与开发的主体，高技术新材料研究与开发与现有材料提升改造并重，以

满足工业经济和国防安全的基础产业的需求；功能材料是21世纪新材料研究与开发的热点，其动力

主要来自于高技术需求和有关材料行为深层次的认识和控制的科学进展。

4.重视基础性研究，实现在微观、介观和宏观不同层次上，在分子、原子、电子层次上按预定

性能设计和制备新材料。

5.高度重视材料及其制品和生态环境与资源的协调性。

6.新材料的合成与加工技术（制备技术）和表征评价技术及其装备的研究与开发是新材料发展

的重要基础，倍受重视。

高性能结构材料

高分子材料的分类

按用途分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。

高分子材料的应用进展

高分子材料因具有从可流动的凝胶体到柔软弹性体再到

刚性固体的极宽的力学状态而获得了广泛应用。

现在，以塑料、合成橡胶和合成纤维为代表的三大合成材料的体积已经超过了所有金属材料的

总和，并继续高速发展。

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高性能结构材料、信息功能材料领域新型功能材料发展趋势

结构材料是社会生活和国民经济建设的重要的物质基础。金属、陶瓷和高分子材料长期以来是

三大传统的工程结构材料。随着工业化的迅速推进，对工程结构材料的性能提出了越来越高的要求，

也推动了发展新一代高性能结构材料。“高性能结构材料发展趋势”文稿介绍了高性能结构材料发展

趋势的部分内容。

现代通信、计算机、信息网络技术、集成微机械智能系统、工业自动化和家电等以电子信息技

术为基础的高技术产业迅速发展，推动了系列信息功能材料的研究、发展，以及广泛应用。“信息功

能材料领域新型功能材料发展趋势”文稿介绍了信息功能材料领域新型功能材料发展趋势的部分内

容。

高性能结构材料发展趋势

研制与开发具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能结构材料，是新一代高

性能结构材料发展的主要方向。

一、金属类工程结构材料

钢铁材料、稀有金属新材料、高温合金、高性能合金是属于金属类工程结构材料。

（1）钢铁材料和稀有金属新材料

钢铁作为金属材料的主角在经济建设和现代工业文明中起着十分重要的作用。世界钢铁工业目

前发展趋势是：在扩张钢铁生产规模的同时，各国注重产品结构的优化；为节约能源和减轻钢铁工

业对环境的污染程度，大力发展绿色钢铁冶金技术。因此，短流程炼铁和炼钢生产方式得到发展，

熔融还原、直接还原等新的炼铁工艺，以及连铸连轧和“带液芯压下”等钢板生产技术得到广泛采

用。为了提高钢材的质量、性能，延长使用周期，在钢铁材料生产中，广泛应用信息技术改造传统

的生产工艺，提高生产过程的自动化和智能化程度，实现组织细化和精确控制，提高钢材洁净度和

高均匀度，出现低温轧制、临界点温度轧制、铁素体轧制等新工艺。

世界各先进的国家当前也争相发展稀有金属新材料。高强、高韧、高损伤容限钛合金，以及热

强钛合金、锆合金、难熔金属合金、钽钨合金、高精度铍材等，这些是被主要包括的稀有金属新材

料。

（2）高温合金和高性能合金

高温结构材料被世界各国列为高性能结构材料