材料科學(xué)基礎(chǔ)-展示頁
2025-07-28 19:51本頁面
【正文】 材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備工藝與材料性質(zhì)和使用效能，以及它們之間相互關(guān)系的科學(xué)。 ? 材料科學(xué)是多學(xué)科交叉與結(jié)合的結(jié)晶，是一門與工程技術(shù)密不可分的 應(yīng)用科學(xué) 。 材料及材料科學(xué)的發(fā)展史 《 材料科學(xué)導(dǎo)論 融貫的論述 》 ，馮端、師昌緒、劉治國，化學(xué)工業(yè)出版社， 2022 ? 材料是人類用來制造 機器 、構(gòu)件、器件和其他產(chǎn)品的物質(zhì)。 ? 材料按化學(xué)狀態(tài)分為：金屬材料、陶瓷材料、無機非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料。 ? 80年代，隨著 高技術(shù) 群的興起，又把 新材料 與信息技術(shù)、生物技術(shù) 并列作為 新技術(shù)革命 的重要標志。 材料是人類進化的里程碑，人類經(jīng)歷了： ? 石器時代 ? 青銅器時代（公元前 5000年） ? 鐵器時代（公元前 1200年） ? 19世紀中葉，鋼鐵時代 ? 20世紀中葉，高分子材料 ? 電子材料時代（ 20世紀初） ① 固體物理、無機化學(xué)、 有機化學(xué) 、物理化學(xué)等 學(xué)科 的發(fā)展，對 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 和物性的深入研究，推動了對材料 本質(zhì)的研究和了解； 同時， 冶金學(xué) 、 金屬學(xué)、陶瓷學(xué)等對材料本身的研究也大大加強，從而對材料的制備、結(jié)構(gòu)和性能，以及它們之間的相互關(guān)系的研究也愈來愈深入，這為材料科學(xué)的形成打下了比較堅實的基礎(chǔ)。 如 馬氏體相變 本來是金屬學(xué)家提出來的，而且廣泛地用來作為鋼熱處理的理論基礎(chǔ)。 ③ 各類材料的研究設(shè)備與生產(chǎn)手段也有很多相似之處。 在材料生產(chǎn)中，許多加工裝置也是通用的。 ④ 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求不同類型的材料之間能相互代替，充分發(fā)揮各類材料的優(yōu)越性，以達到物盡其用的目的。由于互不了解，習(xí)慣于使用金屬材料的想不到采用高分子材料，即使想用，又對其不太了解，不敢問津。 因此，科學(xué)技術(shù)發(fā)展對材料提出的新的要求，促進了材料科學(xué)的形成。 復(fù)合材料在多數(shù)情況下是不同類型材料的組合，通過材料科學(xué)的研究，可以對各種類型材料有一個更深入的了解，為復(fù)合材料的發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)。 ? 硅半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，使計算機技術(shù)進入了超大規(guī)模集成電路時代； ? 高溫高強度材料的出現(xiàn)，促進了宇航工業(yè)的發(fā)展； ? 隱形材料的研制成功，使現(xiàn)代戰(zhàn)爭撲朔迷離。如： ? 材料與物理 — 材料物理 ? 材料與化學(xué)－材料化學(xué) ? 材料與力學(xué)－材料力學(xué) ? 材料與生物醫(yī)學(xué)－生物材料 ? 材料與工程學(xué)－材料工程 圖 3材料四要素（英國科學(xué)家） 材料要素 Synthesis/ Composition 成分 /結(jié)構(gòu) 合成 / 加工 表征 性能 效能 ? 材料科學(xué)與工程所探討的是材料的 制備、結(jié)構(gòu)、性能與功效 之間的相互關(guān)系。由于實用的金屬與陶瓷材料多半是多組元的復(fù)相物質(zhì)，使得習(xí)慣于研究簡單物質(zhì)的科學(xué)家望之而卻步。 ? 到 19世紀中葉以后，轉(zhuǎn)爐與平爐煉鋼相繼問世，鋼鐵生產(chǎn)開始成為大規(guī)模的企業(yè)。 ? 科學(xué)家首先應(yīng)用光學(xué)顯微鏡來觀察拋光金屬表面的顯微組織的變化，確定了一 些重要的物相，開辟了金相學(xué)這一學(xué)科。 ? 材料科學(xué)導(dǎo)論 ,馮端、師昌緒、劉治國 主編 ,化學(xué)工業(yè)出版社 , ? 由于 Gibbs的論述抽象難懂，直到 19世紀與 20世紀之交，由于 H W B Roozeboom等的闡述，才將合金熱力學(xué)建立起來，并將相圖研究付 諸實踐，其中包括了一張大體上正確的鐵 碳相圖。這樣，到20世紀 20～ 30年代，基于物理化學(xué)的金屬學(xué)作為一門學(xué)科得以建立。在原子物理學(xué)范圍內(nèi)取得巨大成功之后，隨將它應(yīng)用于分子與化學(xué)鍵，開創(chuàng)了量子化學(xué)，又將它應(yīng)用于固體，開創(chuàng)了固體物理學(xué)。 ? 材料科學(xué)導(dǎo)論 ,馮端、師昌緒、劉治國 主編 ,化學(xué)工業(yè)出版社 , ? 1936年 Mott與 Jones的專著 “金屬與合金性質(zhì)的理論 ”(The Theory of Properties of Metals and Alloys)問世，表明了應(yīng)用量子力學(xué)對理解金屬材料物性所取得的突破。 ? Cottrell的著作 “理論結(jié)構(gòu)金屬學(xué) ”(Theoretical Structural Metallurgy)于 1948年問世，標志了基于當代科學(xué)成果的物理金屬學(xué)或金屬物理學(xué)已趨于成熟。 ? 1947年晶體管的發(fā)明，又使半導(dǎo)體材料的研究成為科技界注意的焦點。其制備和表征都對材料研究工作者提出了強有力的挑戰(zhàn)，也提供了前所未有的發(fā)展機遇，它使材料研究向縱深推進。鐵氧體與鐵電體等新型功能材料也豐富了陶瓷學(xué)的內(nèi)涵。 ? 材料科學(xué)導(dǎo)論 ,馮端、師昌緒、劉治國 主編 ,化學(xué)工業(yè)出版社 , ? 1957年， 蘇聯(lián)人造地球衛(wèi)星 發(fā)射成功之后，美國政府及科技界為之震驚，并認識到 先進材料 對于 高技術(shù) 發(fā)展的重要性，于是在一些大學(xué)相繼成立了十余個材料科學(xué)研究
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