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* * * 材 料 科 学 基 础 北京交通大学理学院化学系 2014年9月 材 料 科 学 基 础 主讲： 马玉涛 办公地点：教五楼三层5309 E-mail: ytma@bjtu.edu.cn 教材： 《材料科学基础》 胡赓祥主编，上海交大出版社 教学参考书 1.《材料科学基础教程》赵品编 哈尔滨工业大学出版社 2.《材料科学基础》马泗春主编 陕西科学技术出版社 3.《材料科学基础》 赵品编 哈尔滨工业大学出版社 4.《金属学》 胡赓祥主编 上海科技出版社 5.《金属学原理》 刘国勋主编 工业冶金出版社 6.《金属学教程》卢光熙主编 机械工业出版社 7.《金属学原理》 李 超主编 哈工大出版社 8.《材料科学基础》杜丕一编 中国建材工业出版社 9.《材料科学基础》石德珂主编 西安交大出版社 教学计划 1.教学时数：64学时 (1-16周) 2.成绩确定：考试 60分 平时 40分 3.考试时间：课程结束时 4.考试内容：课堂内容为主 教学任务和目标 1.研究材料的化学成分，加工过程与其组织、结构和性能之间关系及其变化规律。根据工程和科学技术的发展的需要设计新型的工程材料；材料制备原理和工艺方法；材料加工和使用过程中组织结构和性能变化的微观机理。 2.掌握材料科学基础的原理，揭示材料组成-结构-性能的关联。培养独立分析问题、解决问题的能力。培养自学能力。 前言 材料(Materials)是国民经济的物质基础。 广义的材料包括人们的思想意识之外的所有物质(substance) 材料无处不在，无处不有 我国材料的历史进程(Historical perspective) 漫长而又曲折的历程： 中国古代铁器的金相组织 湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄 集成电路：器件缩小100万倍，单价下降100万倍。 集成电路发展历程 古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、“天工开物”（明代宋应星） 明代后：国内封建统治、国外侵略，束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展。 一整套材料体系 门类齐全 数量 质量 钢铁突破亿吨大关 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭 神舟飞船对接 2014年1月15日 “嫦娥三号” 玉兔月球车开启月宫新生活 ● 早期历史按石器、陶器、青铜器、铁器时代来划分，材料 代表着当时的生产能力和生活水平。  使用石器做工具。 使用石片、龟甲、竹板作信息纪录。 公元前5000年，制陶中发现铜和锡的还原，创造了炼铜术。 6000年前用稻草和泥作墙体是具有制备意义的复合材料。 越王剑的金属包层结构具有复合材料的结构特征。 ● 现代核时代和信息时代是与元素U和Si的开发紧密联系。 ● 人类物质文明的发展史是利用和挖掘材料资源的历史。● 人类通过使用新的材料去改进生产工具、生活用具以及 武器，并伴随着科技革命的不断发展。 材料是人类文明进步的里程碑 基础学科发展奠定材料科学的基础  ● 量子力学、固体物理、无机化学、有机化学、 物理化学等基础学科的发展为材料科学奠定了 重要基础。 ● 现代分析技术和设备的更新，加深了对物质结 构和物理化学性质的理解。 ● 冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等自身 的发展也使对材料的本质认识大大系统化（组 成-制备-结构-性能的关系），为学科发展打下 了坚实的基础。 材料的分类 ● 按物态划分：气态、液态和固态。 ● 按组成和结合性质：金属材料、无机非金属 材料、高分子材料。 ● 按使用领域：建筑材料、电子材料、医用材料、　仪表材料、能源材料等。 金属材料黑色金属（钢和铸铁 ）钢：碳素钢和合金钢（按成分）；普通钢、优质钢和高　　级优质钢（按品质）；平炉钢、转炉钢、电炉钢和奥氏体钢（按冶炼法）；结构钢、工具钢、特殊钢及专用钢（按用途）。铸铁：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊　　　性能铸铁等。 有色金属(非铁材料)轻金属(密度﹤5)、重金属(密度﹥5)、贵金属和稀有金属，如A1、Cu、Zn、Sn、Pb、Mg、Ni、Ti及其合金。在工程上占有重要地位。 金属材料的基本属性 ● 金属键结合； ● 熔点较高； ● 具有金属光泽； ● 延展性大； ● 强度较高；