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1、2018/10/17,1,金 属 物 理 金属材料教研室 陆 兴,参考书： 1，冯端、师昌绪、刘治国：材料科学导论-融贯的论述。化学工业出版社 2，冯端主编：金属物理学（第一卷），科学出版社,2018/10/17,2,主 要 内 容,综览 材料的结构 材料的物性-在下学期功能材料课程中讲授-覃作祥教授 材料力学性质将在下学期讲授-丁志敏教授,第一章 结构问题的不同侧面 第二章 晶态 第三章 非晶态与准晶态 第四章 点缺陷 第五章 位错与向错 第六章 表面与界面 第七章 多层次与非均质材料,2018/10/17,3,综 览-师昌绪,材料的定义：用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。 材
2、料的重要性：人类赖以生存和发展的物质基础， 上世纪70年代信息、材料和能源被称为人类文明的三大支柱；80年代末新技术革命中，新材料与信息技术、生物技术并列为其重要标志。,2018/10/17,4,材料是人类社会进步的里程碑,新石器时代-一万年前 青铜器时代-公元前3000年 铁器时代-公元前1300年,2018/10/17,5,Broze: the first alloy 3000 BC,Native gold and copper 5500BC,Flint: The Magic Stone 300000 BC,Introduction of fire and hammering of cop
3、per to change properties 5000 BC,The Egyptian tomb painting is one of the earliest records of metal working 3500 BC,Iron wheels 1450 BC,2018/10/17,6,2018/10/17,7,有机化学的发展-高分子材料：19世纪末人造丝，1909年酚醛树脂，1920年聚苯乙烯，1931年聚氯乙烯，1941年尼龙。大量进入金属材料的传统领域,现代材料的发展,1850年钢产量6万吨，1854年发明转炉炼钢，1864年发明平炉炼钢，1890年2800万吨。电炉炼钢：18
4、87年高锰钢，1900年W18Cr4V高速钢，1903年硅钢，1910年镍铬不锈钢。铝、铜、镁、钛有色金属。,陶瓷材料-建筑材料、容器或装饰品。各种先进陶瓷的发展。但还没有发展到金属与高分子的程度,复合材料-天然材料大多是复合材料。金属基与树脂基复合材料,19世纪电动机,18世纪蒸汽机,2018/10/17,8,材料科学的形成与内涵-从炼丹术到科学,固体物理、无机化学、有机化学、物理化学的发展 金属材料、高分子材料与陶瓷材料的制备与研究方法的相似性 各种材料性能的相互补充与竞争,材料科学的特性： 多学科交叉 与应用联系密切 发展中的科学,2018/10/17,9,先进材料是社会现代化的先导 电
5、子技术的发展,2018/10/17,10,2018/10/17,11,航空航天技术,喷气技术是以高温合金和高性能结构材料为基础的。高温合金的发展提高了涡轮发动机的温度；高比强度和比刚度材料的不断进步，使今天大型客机的安全性和有效载荷大为提高，续航时间延长。航天飞行器每减重1公斤，可使运载火箭减轻几百公斤。,2018/10/17,12,传统材料在国民经济中的地位与可持续发展,钢铁、水泥、玻璃、木材、合成纤维、树脂、橡胶、塑料等传统材料是国民经济的基础,量大面广 矿产资源消耗大户 环境污染大户,开发新的生产流程， 发展环境友好材料， 开发高性能、长寿命材料,2018/10/17,13,材料科学发展
6、的重点,材料制备工艺与技术的开发 材料的应用研究与开发 开发先进材料，发展高技术产业 材料设计 科学仪器与检测装置,2018/10/17,14,材料制备工艺与技术的开发,适宜的制备工艺是材料能够应用的必要条件反例：高温氧化物超导；正例：分子束外延技术、快冷技术 极端条件下的材料制备问题强磁场、强冲击波、超高压、空间失重、超高真空、强制快速冷却 工艺流程的智能化 实现原子或分子加工,2018/10/17,15,材料的应用研究与开发,材料应用的考虑因素,使用性能Performance,使用寿命Durability与可靠性Reliability,环境适应性Environmental complian
7、ce,价 格,扩大应用范围 失效分析,2018/10/17,16,开发先进材料，发展高技术产业,信息功能材料将得到更高的重视 先进结构材料的研究与开发是永恒的主题 能源材料的开发有广阔的前景 有机高分子材料将有更大发展 生物材料将受更大重视 纳米材料及制备技术的研究与开发迫在眉睫,2018/10/17,17,材料设计-材料科学工作者的梦想,量子设计（Quantum design)，电子运动 原子设计(Atomic design)，nm，原子排列 微观设计(Micro-design)，m，相变、晶界控制 宏观设计(Macro-design)，mm，铸造时的结构与偏析，锻造时流线变化,2018/10/17,18,科学仪器与检测装置,材料科学的发展与科学仪器的进步紧密相关！,光学显微镜金相组织 电子显微镜(TEM)微观组织和晶体结构 扫描电镜(SEM)微观组织，微区成分和结构 高分辨电镜(HREM)原子像，晶体结构 扫描透射电镜(STEM)微观组织，微区成分与结构 扫描隧道显微镜(STM)原子观察与加工 原子力显微镜(AFM)表面图像 红外原子力显微镜(infrared AFM)高分子苯环,X射线衍射仪-结构分析 无损检测宏观缺陷,不仅要使用先进的科学仪器，更要不断发展新的检测方法。最新的商业化仪器一般是在其方法发展以后5年面市，突破性的工作很难在商业化的仪器上实现！,
