/OND 第一章材料科学概论 1.1材料与物质 1.2材料的分类 1.3材料与社会发展 1.4材料科学与工程 1.5材料科学在工程中的作用 1.6材料科学技术的发展重点 2021年9月 复旦大学材料科学系
5 第一章 材料科学概论 1.1 材料与物质 1.2 材料的分类 1.3 材料与社会发展 1.4 材料科学与工程 1.5 材料科学在工程中的作用 1.6 材料科学技术的发展重点 2021年9月 复旦大学材料科学系 月
/OND 1.1材料与物质 ●材料是一切科学技术的基础,是人类赖以生存和发 展的物质基础,也是人类社会文明程度的里程碑标志。 ■物质( matter)是具有时间、质量并占据空间的任何 东西,一般分为能量、时空、形象等三类物质。 材料( material)是指有形且有用的一种物质。 ●物质与材料的区别 物质( matter)反映基本性质( property); 材料( material)反映宏观性能( performance)
6 1.1 材料与物质 ● 材料是一切科学技术的基础, 是人类赖以生存和发 展的物质基础, 也是人类社会文明程度的里程碑标志。 ■ 物质 (matter) 是具有时间、质量并占据空间的任何 东西，一般分为能量、时空、形象等三类物质。 ■ 材料 (material) 是指有形且有用的一种物质。 ● 物质与材料的区别 物质 (matter) 反映基本性质 (property)； 材料 (material) 反映宏观性能 (performance)
/OND 1.2材料的分类 ●从现代科技发展来看,20世纪70年代把材料、信息 和能源列为现代社会文明的三大支柱;20世纪80年代以 高新技术为代表的新技术革命,再次把新材料、信息技 术和生物技术列为重要标志;21世纪美国把与材料密切 相关的四大技术:纳米技术、生物技术、信息技术和认 知技术列为未来发展的重中之重,材料时刻影响着人们 的生活质量及其生活方式。 ●目前,材料品种有数千万种,每年以20多万种新材料 不断增长。虽然材料种类繁多,但大致分为五类: 金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体材料。前 三类是基础材料,后二类是经过特殊加工的、面向现代 生活的、不可或缺的基础材料
● 从现代科技发展来看，20世纪70年代把材料、信息 和能源列为现代社会文明的三大支柱；20世纪80年代以 高新技术为代表的新技术革命，再次把新材料、信息技 术和生物技术列为重要标志；21世纪美国把与材料密切 相关的四大技术：纳米技术、生物技术、信息技术和认 知技术列为未来发展的重中之重，材料时刻影响着人们 的生活质量及其生活方式。 ● 目前，材料品种有数千万种，每年以20多万种新材料 不断增长。虽然材料种类繁多，但大致分为五类： 金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体材料。前 三类是基础材料，后二类是经过特殊加工的、面向现代 生活的、不可或缺的基础材料。 1.2 材料的分类 7
/OND 1.化学键合( chemical bond) (1)金属材料 metallic materials) ●金属材料是以金属元素为主、通过冶炼方式制成的一类 晶体材料,原子间键合是金属键 ■特点:强度高、延展性好、导电导热,但易腐蚀、不透明。 目前,金属材料占整个结构材料的80%以上。 1)黑色金属( ferrous metals) 以Fe元素为基的钢铁材料,如碳钢、不锈钢、铸钢等。 2)有色金属(non- -ferrous metals) 除Fe元素以外的一些特殊金属,比如Mg、Al、T Zn、Ni、Cu等6种金属
8 ● 金属材料是以金属元素为主、通过冶炼方式制成的一类 晶体材料，原子间键合是金属键。 ■ 特点：强度高、延展性好、导电导热，但易腐蚀、不透明。 目前， 金属材料占整个结构材料的 80％以上。 1) 黑色金属（ferrous metals） 以Fe元素为基的钢铁材料，如碳钢、不锈钢、铸钢等。 2) 有色金属（non-ferrous metals） 除Fe元素以外的一些特殊金属，比如Mg、Al、Ti 、 Zn、Ni、Cu等6种金属。 (1) 金属材料 (metallic materials） 1. 化学键合（chemical bond）
/OND (2)陶瓷材料( ceramic materials) 陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素 组成的、采用烧结或合成工艺制备的一类无机非金属材 料。普通陶瓷原子间键合是离子键,先进陶瓷是共价键。 ■特点:硬度高、耐高温、绝缘,但脆性、难加工 1)普通陶瓷{ pottery, porcelain) 以天然硅酸盐矿物为原料,通过烧结而成的普通陶 瓷。例如,玻璃、水泥、耐火砖、陶器、瓷器等。 2)先进陶瓷( ceramic 以高纯度无机粉末为原料,采用化学方法合成的先 进陶瓷,比如A2O3、SiC、Si3N4、TB2、MoSi2等
9 (2) 陶瓷材料 (ceramic materials） ● 陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素 组成的、采用烧结或合成工艺制备的一类无机非金属材 料。普通陶瓷原子间键合是离子键，先进陶瓷是共价键。 ■ 特点：硬度高、耐高温、绝缘，但脆性、难加工。 1）普通陶瓷(pottery, porcelain) 以天然硅酸盐矿物为原料，通过烧结而成的普通陶 瓷。例如，玻璃、水泥、耐火砖、陶器、瓷器等。 2）先进陶瓷(ceramic): 以高纯度无机粉末为原料，采用化学方法合成的先 进陶瓷，比如Al2O3 、SiC、 Si3N4 、TiB2、 MoSi2 等