04:27材料科学基础材料科学基础任课教师：罗丰华、黄劲松办公室：粉冶院科研楼304(教学系办公室)办公电话：88830614E-mail：fenghualuo@mail.csu.edu.cn04:27什么是材料•世界万物，凡于我有用者，皆谓之材料。•抽象的材料(Substance)与具体的材料(Materials)•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。材料是人类文明、社会进步、科技发展的物质基础。04:27材料科学在社会与社会发展中的地位•过日子离不开材料人类首先最需要的就是材料“开门七件事，柴、米、油、盐、酱、醋、茶”都是材料材料比能源、信息都要早地占据主导地位•技术离不开材料任何一种技术离不开材料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04:27材料科学在社会与社会发展中的地位2024.12.23人类使用材料的7个时代的开始时间汽车中各种材料的大致比例从材料科学工作者角度，人类社会的发展分为3个阶段：1.天然材料；2.加工材料；3.合成材料04:27材料分类2024.12.23按特性可分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料，复合材料按用途可分为：结构材料和功能材料两大类。按来源可分为：天然材料和人工合成材料。按制备可分为：传统材料(基础材料)和先进材料。04:27三种基本类型材料中：•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。2024.12.2304:27•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力学性能，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。2024.12.23•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。04:27材料性能---成分---结构---制备、加工工艺•材料的性能与它们的化学成分和组织结构密切相关。•成分一样，具有不同的内部结构时，材料也有着不同的性能。•材料的内部结构可分为不同层次，包括原子结构，原子的排列方式，以及显微组织和结构缺陷。同样的材料，只要把它的晶粒或是“相”的形态和分布加以改变，就可以大大地改善它的性质。只有理解和控制材料的结构，才能得到人们所追求的材料性能。2024.12.2304:27•举例1金刚石（钻石）和石墨，都是由碳原子组成，但前者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软（因晶体结构不同，见下图）2024.12.23•举例2同样长的一段铁丝和钢丝，经弯曲后发现铁丝易弯曲，而钢丝不易弯曲，即塑性不同（因两者成分不同）。04:27•举例3两根锯条，同时加热（800℃），然后一根水冷，一根空冷，用手折时，发现前者很脆，后者很韧（因组织不同，见下图）2024.12.23•举例4若断开一根铁丝，可反复弯曲，在应变处发热→变硬（脆）→断（因塑性变形）。04:27•“材料科学”研究材料的成分、组织结构、制备工艺与材料性能与应用之间关系的科学•本着这一关系可用一四面体表示2024.12.23材料固有性能制备合成与/加工工艺材料使用性能成分/组织结构材料科学与工程四要素关系图04:27一级学科：材料科学与工程二级学科：材料物理与化学材料学材料加工工程自主设立二级学科：粉体材料科学与工程04:27材料物理与化学在分子、原子、电子层次上研究材料的物理、化学行为规律。通过材料的结构和功能设计，实现材料的制备与合成，探索材料的主要性能及其与成份、结构的关系，研究和发展新型先进材料和相关器件。2024.12.23《材料物理与化学》研究材料的微观本质，《材料学》研究材料性能与服役条件的关系，《材料加工工程》则是将材料开...
