10.2:极端处理 314 10.2.1快速凝圈 314 10.2.1.1金属玻璃 316 10.2.1.2非品化的其它途径 小…4 31? 10.3极端条件下的微观结构 318 10.3.1纳米结构材料… 318 10.3.2:利用粒子示踪的微筛 321 10.4超高真空和表面科学 322 10.4.1现代表面科学的起源： 44 322 0.4.?超高真空的建立… 323 10.4.3表面科学概述 325 I0.5极薄材料… 328 10.5.1薄膜…… 328 10,5:.1:外延 329 10.5.1.2金属多层膜 330 10,6极端对称………… 331 10.6.1准晶 ✉44 331 10.7极端状态的比较 444 334 参考文献 334 第11章材料化学与仿生学 337 11.1材料化学的形成 337 11.1.1仿生学 338 11.1.2自组装化学（超分子化学） 339 11.2材料化学例举 312 11.2.1自蔓延高温反应… 842 11.2.2超临界溶剂 343 11.2.3 Langmuir-Blodgett 343 11.名.4庞磁电阻效应：亚锰酸盐 345 11.2.5制备碳、陶瓷及人工制品的新方法 847 112.6富勒烯与纳米碳管… 348 11,2.7组合材料合成与筛选……… 1214114429717141-0415047714772103747144P4 352 11.3电化学 354 11.3.1:现代蓄电池 355 113.1,1晶态离子导体 356 113,1.公聚合物离子导体…… 356 11:3.1.3现代蓄电池（接叙） 357 11.3.2然料电池… 358 11,3.3化学传感器 350 11.3.4金属电解提取… 3省1
113,5 金属腐蚀 36I 参考文献 362 第12章计算机模拟 367 12.1引言 367 12.2材料科学中的计算机模拟 37C 12.2.1分子动力学模拟4… 371 12.2.1.1原子间作用势 372 122,2有限元模拟 374 12.2.3材料模拟实例 375 12.2.3.1硅中晶界 375 12.2.3.2胶态“晶体” 375 12.2.3.3晶粒长大以及其它徵观组织变化 376 12,2.3.4高分子材料的计算机模拟 377 12:2.35 塑性变形的模拟 380 12.3基于化学热力学的模拟 381 参考文献 w 384 第13章数据管理 387 13.1问题的本质……… 387 13.2数据库的种类 387 13.2.1 Landolt-B6 rnstein数据表、国际关键数据表及其后续数据库 387 13.2.2晶体结构 390 13.2.3 Max Hansen及其继承者： 相图数据库 391 13.2.4:其它专业数据库以及计算机应用 393 参考文献… 30星 第14章：材料科学的相关研究机构和文献 396 14.1材料科学与工程教育 396 14.2专业学会及其发展 400 14,21治金学会及其外延… 400 14,2,2其它专业学会……………… 401 14.2.3最早的材料学会…… 401 14.3期刊、教科书和参考读物 104 1.3.1涉及面的期刊……………， 404 14.3.2黛治金学报（Acta Metallurgica)》的诞生 405 14.3.3.专门性期刊 407 14.3.4:教科书和参考读物 408 14,4特定地域的材料科学 444 41门
14.4.1 Cyril Smith与芝加哥的金属研究所…………4l 14.4.2本多光太郎(Kotaro Honda)与日本的材料研究 414 14.4.3 Walter Boas与澳大利亚的固体物理 416 14.4.4 Jorge Sabato与倒根廷的材料科学 419 14.4.5库久莫夫(Georgii Kurdyumov)与俄罗斯的材料科学… 421 参考文献………………………2 第15章结束语 425 参考文献……… ... 427 人名索引 …428 主题词索引
+ 第1章 引言 1.1基本概念 材料科学(materials science)产生于美国，大约在20世纪50年代初。 这一名词代表了一个新的科学概念，其源于治金学。本书叙述的就是这一概念 的产生、发展及其影响，不仅在美国，而且在其它国家。是谁首先使用了这一 名词不得面知，但清楚的是到1956年时，很多资深科学家们都认可使用它。 到1958年和1959年，这一新概念在美国促进了两个方面的发展：一个是大学 中的本科生和研究生教育的性质开始发生改变；再…个就是材料科学研究的全 新组织形式。这一概念还改变了产业化研究的方式，至少在一些重要的实验室 是这样。 在这一引言性章节中，我将集中介绍材料科学以及材料工程在形式上的兴 起。的确，“MSE(Materials Science&Engineering)”很早时就成为一个a被 人们认可的缩写。在第2章中列举出一些相关学科的早期形成之后，在第3章 中就描述了一些大师们在材料科学发展初期阶段的贡献。这一领域最初出现在 美国，并在那里发展了多年。面在其它国家的发展至少拖后了十年。 1.1.1大学中的材料科学与工程 坐落在美国伊利诺伊州(Illinois),离芝加哥不远的西北大学(North western University),是首先将材料科学作为一个系名的大学。它出自于原来 的治金系。当时的系主任Morris Fine签署了变化过程的相关文件(Fine, 1990,1994,1996)。他是一位冶金学家，原来在贝尔实验室(Bell Laborato ries)做研究工作，1954年被邀请访问西北大学，讨论在那里建立一个新的研 究生冶金系计划。在美国的优秀大学里，通常系的建立首先是只有研究生工 作，面很多其它国家的大学正好相反，研究生只是教学课程的延伸和补充。 ]954年秋天，ine开始进入该校的新的冶金系。在他接受邀请的回信中，他 提出了通过与其它系的合作开始个材料科学项目的愿望。 除了研究生以外，新系还为一些本科生开设了课程，主要是那些其它系的 学生。Jack Frankel是系里的成员之一，他是“一位加利福尼亚州洛杉矶分校 第1章吉
的弟子…并在那里开设过这样的课程”。与此相关，Frankel在西北大学开 设了更为广泛的本科生课程，并在此基础上撰写了一部名为《材料性能原理 (Principles of the Properties of Materials)》的著作(Frankel,l957)。Fine评 价说：“这一课程以及jack的想法是西北大学发展材料科学的关键因素，”很 多其它系也将其作为选修课。根据1956年5月的一次系办公会议记录，决定 在下期校报上发表的一段话中说道：“一个全面完成了包括本科生那些主要课 程学习的学生，就可以从事治金学或材料科学方面的专业工作或研究生学习。” 因此，从1957年起，本科生就可以通过学习仍旧是冶金系开设的课程来接受 材料研究的数育。1958年2月，一份题为《材料科学与工程的重要性(The Importance of Materials Science and Engineering)》的备忘录被提交给t负责学 术的校长。备忘录中的一段话，也是校长赞赏的一段话，说道：“传统上讲， 材料科学领域（甚至在这一早期阶段，materials’:中的后一个字得‘s'被不 时地加上和拿下)已发展出多个分支，包括固体物理学、治金学、高分子化 学、无机化学、矿物学、玻璃与陶瓷技术。材料科学与技术上的进步受到了对 整个科学的人为分化所带来的阻碍。”备忘录还强调了“将不同类型材料的专 家组合在一起，允许和鼓励他们之间的合作和自由交流所能够带来的优点”。 很显然，在儿个月后的一次会议上，这一建议最终得到了高层的批准。1958 年I2月，治金系办公会议一致通过决定，将治金研究生系(Graduate Depart- ment of Metallurgy)更名为材料科学研究生系(Graduate Department of Ma terials Science),大学于1959年1月同意了这一更名。 几乎在1958年的上述系办公会议的同时，美国总统科学顾问委员会委托 各大学去努力“建立一个新型的材料科学与工程”，并强调这需要政府的帮助 (Psaras and Langford,1987,p.23) 那位校长告诉系主任，美国的许多资深冶金学家警告说，新系可能会失去 对学生的吸引力，因为在系名中没有“治金”的字样。这可能还难以马上加以 推断，但新系本身并不赫赫有名，而且材料科学变得并不名副其实，虽然后来 为了更好地认识已建立起的新系特征，又在其名字后面加上了“与工程”。新 系并没有失去学生。英语国家的其它相关的系一直很慎重，如我所在的剑桥大 学从“治金系”逐渐变为“治金与材料科学系”，最后才大胆地改为“材料科 学与治金系”。最后那步也不过就是发生在近儿十年。牛津大学的行政官员 们更是不改其吹毛求疵的名声，使用复数词材料(materials)作为系名，它起 到了形容词的作用。那里的材料科学系简单地变为“材料系(Department of Materials)”,有些大学也模彷它这样做。 我们看到的那位期望新的机构成为现实的Fine,在明尼苏达大学治金系 读研究生时曾经研究过固体量子力学和统计力学(Fie,1996)。令人惊异的 是，早在20世纪40年代，一个治金学方面的美国学生在其研究生阶段就可以 在这些方面进行研究。必然就是这一早期的以追求拓宽知识面为中心的研究拓 走进材料科学