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1课程名称:编写：曹昱柏振海罗兵辉制作：薛薇薇杨晋曹昱柏振海李世晨修订：柏振海2绪论1、材料科学的重要地位2、材料的分类3、材料基本用途4、材料技术的发展趋势5、材料的制备与加工工艺对性能的影响6、什么是材料科学3材料科学的重要地位过日子离不开材料俗话说：“开门七件事，柴、米、油、盐、酱、醋、茶。”这七样东西，样样都是过日子必不可少的物质，它们都是材料。所以人类首先最需要的就是材料。正因为这样，在生产力还处在很低水平的农业社会里，材料便比能源、信息都要早地占据了主导地位。4材料科学的重要地位技术离不开材料使用任何一种技术更离不开材料。人最原始最简单的技术到最尖端、最复杂的技术，莫不如此。在人类社会发憎爱分明的早期，往往用那一时代主要生产工具使用的材料来代表那一时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等等。5材料是一切事物的物质基础1、人类历史阶段是根据使用材料划分的从过去到现在共经历了七个时代1石器时代公元前10万年2青铜时代公元前3000年3铁器时代公元前1000年4水泥时代公元0年5钢时代1800年6硅时代1950年7新材料时代1990年6现代社会使用的材料种类繁多，无法简单地用某一种甚至某一类材料来象征社会的发展水平、技术水平，但材料是一切东西的物质基础仍然没有改变，而且今后也永远不会改变。正是因为有千姿百态、数不清的材料，世界才会如此丰富多彩。7材料科学的重要地位崭新技术的实现需要崭新材料的支持例如，人们早就知道了喷气航空发动机比螺旋桨航空发动机有很多优点，但由于没有材料能承受喷射出燃气的高温，使这种理想只能是空中楼阁。直到1942年制成了镍基耐热合金这种新材料、才使喷气发动机的制造得以实现。同样，如果没有1970年制成的使光强度衰减降低到可以实用的光导纤维，也不会有现代的光通信；如果不能制成高纯度大直径的硅单晶，就不会有高度发展的集成电路，也不会有今天如此先进的计算机和一切电子设备。这样的例子可以说举不胜举。8材料科学的重要地位先进的技术又促使了具有前所未有性能的新材料的诞生例如，利用巨型计算机可以计算出要求什么样的性能便应该有什么样的成分组成，甚至还没有制造出来便可以先用虚拟现实技术观看所制成的零件在工作时的表现如何。这就使得在研制新材料时，具有更大的主动性、预见性，避免盲目地作大量无益的探索。更进一步，还可以算出原子之间应该怎样排列才能具有所需要的性能，并利用可以操作单个原子层的技术将其制造出来。这就体现在处于电子器件制造技术最前沿的超晶格材料。这样的例子，同样不胜枚举。所以，现代的材料技术正同其他高技术互相支持、共同发展9新材料时代特征：不象以前的各个材料时代，它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；新材料科学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。10材料的分类现在的材料种类繁多，按材料本身的性质分，主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、液晶材料等。按材料的作用分，有结构材料和功能材料。11结构材料用于制造各种结构，通俗地说就是要受力，因此对它的要求主要是机械性能，如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少，延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性(受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件，如要求耐热性、抗腐蚀性等等。12功能材料主要用于完成某种特殊功能，如液晶材料用于显示，但有时也要求有一定机械强度，如光导纤维主要用于传输光线，同时也要求有一定机械强度，否则连自己的重量都承受不了，也就无法构成长的通信线路。13材料基本用途金属材料绝大部分都是结构材料，但近来也出现一些功能材料，如形状记忆合金、储氢合金、金属超导材料等。陶瓷材料有的作为结构材料，有的作为功能材料。液晶材料目前还只能作为功能材料。14材料技术的发展趋势当前，材料技术的发展趋势有以下几种：第一，从均质材料向复合材料发展。以前人们只使用金属材料、高分子材料等均质材料，现在开始越来越多地使用诸如把金属材料和高分子材料结合在一起的复合材料。15材料技术的发展趋势之第二，由结构材料为方往向功能材料、多功能材料并重的方向发展。以前讲材料，实际上都是指结构材料。但是随着高技术的发展，其他高技术要求材料技术为它们提供更多更好的功能材料，而材料技术也越来越有能力满足这一要求。所以现在各种功能材料越来越多，终会有一天功能材料将同结构材料在材料领域平分秋色。16材料技术的发展趋势之第三，材料结构的尺度向越来越小的方向发展。如以前组成材料的颗粒，尺寸都在微米(100万分之一米)方向发展的材料。由于颗粒极度细化，使有些性能发生了截然不同的变化。如以前给人以极脆印象的陶瓷，居然可以用来制造发动机零件。17材料技术的发展趋势之第四，由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。过去的材料不会对外界环境的作用作出反应，完全是被动的。新的智能材料能够感知外界条件变化、进行判断并主动作出反应。18材料技术的发展趋势之第五，通过仿生途径来发展新材料。生物通过千百万年的进化，在严峻的自然界环境中经过优胜劣汰，适者生存而发展到今天，自有其独特之处。通过“师法自然”并揭开其奥秘，会给我们以无穷的启发，为开发新材料又提供了一条广阔的途径。19三材料性能与内部结构的关系三种基本类型材料中：金属有好的导电性，有高的塑性和韧性；陶瓷材料则有高的硬度但很脆，且大多是电的绝缘材料；而高分子材料的弹性模量，强度，塑性都很低，多数也是不导电的。这些材料的不同都是由其内部结构决定的。即：原子结构，结合键，原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。20复合材料Al/SiC21四材料的制备与加工工艺对性能的影响22五什么是材料科学“材料科学”至今人无明确定义。有人认为材料科学是研究各种材料的结构，制备加工工艺与性能之间的科学。本着这一关系可用一四面体表示如图材料科学与工程四要素23材料固有性能制备合成与/加工工艺材料使用性能成分/组织结构24总目录