材料物理教学体会

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.05.001 第22卷第5期 北京科技大学学报 VoL.22 No.5 2000年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2000 材科物理教学体会 肖纪美 北京科技大学材料物理系，北京100083 摘要一个人是非常秒小的，他（或她）的一生所刻画的轨迹，都是在自然力与社会力的合力 作用下所形成的.当他（或她）追忆时，未免有些惊奇：但在当时，却是奋斗或挣扎· 关键词材料物理；教学：著作介绍 分类号N42 文献标识码：A 引言 到老，学到老：当前的时髦语叫作终身或终生教 育，看来，要贯彻“三个面向”的指示(《邓小平 经济是社会建筑的基础：在计划经济体制 文选·第三卷》，人民出版社，1993，p.35): 下，人们的主观愿望是按计划培养人才；在市场 “教育要面向现代化，面向世界，面向未 经济体制中，则依据国内外形势，在市场的需要 来。”…(7) 下成长人才，我国古籍对学习、学问、教学、书籍 我认为，“在大学，应抓三个方面、六个字： 等都有精辟的论述，可供参考，例如：（未注明 基础、方法、外语。”……(8) 者，均为《十三经注疏》，中华书局，1980)“博学 作为一名材料物理教授，从1957到2000 之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之。”(《礼记 年，我参照中外古今、上列的(1)至（⑦）的名言警 正义·中庸第三十一》，p.1632)… 语，在北京科技大学尝试教学与科研的密切结 ……(1） 合，企望在学术实践中提高认识水平，争取更新 “君子学以聚之，问以辩之。”(《周易正义》， 教学内容和体系，促进科研工作的进展.除在校 p.17)…(2) 内讲授金属材料学、金属物理、合金相与相变、 “学而不思则罔，思而不学则殆。”(《论语· 合金结构学、扩散与相变、合金的能量与过程、 为政第二》，p.2462)…(3) 合金能量学、断裂力学、断裂化学、材料学的方 “君子既知教之所由兴，又知教之所由废， 法论、问题分析方法等内容外，在此期间，我曾 然后可以为人师也。故君子之教，喻也。道而 受邀在国内的26省市的50所大学、30个工厂、 弗牵，强而弗抑，开而弗达。”(《礼记正义·学 24所研究院所、40个学会和学术会议，美、加、 记第十八》，p.1523)…(4) 巴西、日、澳、新西兰、法、德8国的21所大学和 “易赞及易论云：易一名而含三义：易简一 14个学术单位，共作了约500次、2300小时的 也，变易二也，不易三也。”(《周易正义》，P.7) 学术报告或讲座，宣讲所从事的学术工作，在学 …(5) 术实践中，努力探索和建立学术体系， 对于学科的发展，控制论创始人之一，N. 现按出版的15本著作（见文献[1~15]），简介 维纳提出这样一句名言：“在科学发展上，可以 所建立的学术体系（书的结构）和内容.作为一 得到最大收获的领域是，已经建立起来的部 个材料学者，我深信，在给定的外界条件（环境， 门之间的被忽视的无人区。”(N.维纳，《控制 e)下，系统（包括书籍）的功能取决于它的结构 论》，郝季仁译，科学出版社，1985，p.2)… (S).在下面，我采用书的简明结构(S)图来表述 **…(6)） 这些书的组元()和它们之间的关系R).此外， 综观同龄人和后来者的学术经历，他们在 对编著这些教学参考用书的来历、学术方法和 校所学与离校所为，很难一致.中国俗话说，活 体会，也有所陈述. 200003-19收稿肖纪美男，80岁，中科院资深院士

第 2 卷 第 5 期 2 0 0 年 1 0 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u rn a l o f U n iv e rs i ty o f s e i e n e e a n d l ’e c h n o l o gy B e ij i n g V6 1 . 2 2 N 0 . 5 o e L 2 0 0 0 材料物理教学体会 肖纪美 北京科技大学材料物理系 , 北京 10 0 83 摘 要 一 个人 是 非常渺 小 的 , 他 (或她 ) 的一生所 刻 画 的轨迹 , 都是 在 自然 力与社 会 力的合 力 作用 下所 形成 的 . 当他 (或 她 )追忆 时 , 未 免有些 惊奇 : 但在 当时 , 却 是奋 斗或 挣扎 . 关键 词 材料 物 理 ; 教 学 ; 著 作介 绍 分类 号 N 42 文 献标识 码 : A 引言 经济 是 社会建筑 的基础 : 在计划经济 体制 下 , 人们 的 主 观愿望是 按 计划 培 养人 才 ; 在 市 场 经济体制 中 , 则依据 国 内外 形 势 , 在市场 的需要 下 成长人才 . 我 国古籍对学习 、 学 问 、 教学 、 书籍 等 都有精辟 的论述 , 可供 参考 . 例如 : ( 未注 明 者 , 均 为《十三 经注 疏》 , 中华书局 , 19 8 0) “ 博学 之 , 审 问之 , 慎思 之 , 明 辨之 , 笃 行之 。 ” ( 《礼 记 正 义 · 中 庸 第三十一》 , p . 1 6 3 2) · · · · · · · · · … … · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … ( 1) “ 君 子 学 以聚 之 , 问 以辩之 。 ” ( 周 易 正 义》 , p . 1 7) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … (2) “ 学 而不 思 则 周 , 思 而不 学则 殆 。 ” ( 论 语 · 为政第 二》 , .P 2 4 6 2 ) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … (3) “ 君子 既 知 教之所 由兴 , 又知 教之所 由废 , 然后 可 以为人师也 。 故 君子之 教 , 喻也 。 道而 弗牵 , 强而 弗抑 , 开 而 弗达 。 ” ( 《礼 记 正 义 · 学 记第十八 》 , p . 1 52 3 ) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … ( 4 ) “ 易赞及易论云 : 易一 名 而含三 义 : 易 简一 也 , 变易二 也 , 不 易三也 。 ” ( 周 易 正 义》 , .P 7) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … (5) 对于 学科 的发展 , 控制论创 始人之 一 , N . 维纳提出这样一 句名 言 : “ 在科学发展 上 , 可 以 得到最大收获的领域是 , 已 经建立起来 的部 门之间的被忽 视 的无人 区 。 ” ( N . 维 纳 , 《控 制 论》 , 郝季仁译 , 科 学出版社 , 19 8 5 , .P 2) … … · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … ” · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … (6) 综观同龄人 和 后 来者 的学 术经 历 , 他们 在 校所学与离校所 为 , 很难一 致 . 中国俗话说 , 活 到 老 , 学 到 老 ; 当前 的 时髦语 叫作 终身或 终生教 育 . 看来 , 要 贯彻 “ 三个 面 向 ” 的指 示 ( 邓小平 文 选 · 第三卷》 , 人 民 出 版社 , 19 93 , .P 3 5) : “ 教育 要面 向现代化 , 面 向世 界 , 面 向未 来 。 ” · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … (7 ) 我认 为 , “ 在大学 , 应抓三个方 面 、 六个字 : 基础 、 方法 、 外语 。 ” · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … (8 ) 作 为一 名材 料物 理 教授 , 从 1 9 5 7 到 2 0 0 年 , 我 参照 中外古今 、 上列 的( l) 至 ( 7) 的名言警 语 , 在 北 京科技 大学尝试 教学与科研 的密切 结 合 , 企 望在学 术实践中提 高认 识水平 , 争取更新 教学 内容和 体系 , 促进科研工 作 的进展 . 除在校 内讲授 金属 材料 学 、 金属 物理 、 合金相 与相 变 、 合金结 构学 、 扩 散与相 变 、 合金 的能量 与过程 、 合金能 量学 、 断裂 力学 、 断裂化 学 、 材料 学 的方 法论 、 问 题分析方 法等 内容外 , 在 此期 间 , 我 曾 受邀在 国 内的 26 省市 的 50 所 大学 、 30 个工厂 、 2 4 所研 究院所 、 40 个 学会和 学术 会议 , 美 、 加 、 巴 西 、 日 、 澳 、 新西 兰 、 法 、 德 8 国的 21 所 大学和 14 个学 术 单位 , 共作 了 约 5 0 次 、 2 3 0 小 时 的 学 术报告 或讲座 , 宣讲所从事 的学术工 作 , 在学 术实践 中 , 努力探索和 建立学 术体 系 . 现按 出版 的 15 本著作 (见文献【1一 15」) , 简介 所 建立 的 学术体 系 (书 的结 构) 和 内容 . 作 为一 个 材料 学者 , 我深信 , 在给 定的外界条件 (环境 , e) 下 , 系统 (包括书籍 ) 的 功能取决于 它 的结构 ( 5) . 在 下 面 , 我采用书 的简 明结构 (s) 图来表述 这 些书 的组 元 ( E )和 它们 之 间 的关系 ()R . 此外 , 对 编著这 些教学 参 考 用 书 的来历 、 学术方法 和 体 会 , 也 有所 陈述 . 20( 沁 . 0 -3 19 收稿 肖纪美 男 , 80 岁 , 中科院资深 院士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 05. 001

·390· 北京科技大学学报 2000年第5期 1《金属材料学的原理和应用》 的“材料的工艺和工艺性能”. 第1章“引言”，共3节，分述本书的历程、 1959~1961年，我为金物61级及62级开设 特色和体系；第2章“简易材料论”讨论材料的 《金属材料学》课程，建立了“以性能为线索、以 8个共性问题，提出24个观点或方法：第3至第 钢为中心的金属材料学体系”；1966年夏，增修 6章分别论述四大类以力学性能为主要要求的、 了讲义，并已3次校对，拟由上海科技出版社出 广义的结构材料：第7章则分析功能·智能材 版这本教学用书，后因故中止.1996年由包钢科 料；这5章在总结有关性能规律的基础上，分析 技处编印时作了大量增和删.其结构示于图1. 理解和控制这些性能的组织结构和工艺.第9 全书共9章.在“引言”与“结语”之间，安排了2 章“结语”陈述两点体会一物美价廉与省、精、 个共性问题，第2章的“简易材料论”和第8章 新，总结了材料观和方法论 (①)引言 (2)简易材料论 现象 (3形变 (4)腐蚀 (⑤)氧化，蠕变 (⑥)摩擦，磨损 (7)物理作用 性能 强度，韧性 耐蚀性 耐热性 耐磨性，减磨性 功能 材料 结构 耐蚀 耐热 耐磨，减磨☐ 功能 学科 力学 化学 热学 力学 物理 [(⑧)工艺和工艺性能 (⑨)结语☐ 图1《金属材料学的原理和应用》的结构 因钢是用途最广和用量最大的金属结构 恰好相反：一般使用高碳钢，碳含量在0.4%~ 材，料在金属材料中，对它的研究所积累的资 1.0%范围内：热作工具钢由于在工作中反复加 料，也最多：顾及到温度和化学介质对于材料力 热和冷却，碳含量较低：而高耐磨性的工具钢碳 学性能的影响，采用了以钢为中心的金属结构 含量可高达约2.5%. 材料的分类.钢中碳含量对于钢的各项力学性 应力腐蚀 能起了十分重要的作用，因此，在图2的径向 上，标出各类钢的大致碳含量范围， 强度 (1)在第一象限的结构钢中，由于焊接、加 中MAE中 工等原因，建筑钢的碳量一般在0.20%以下：调 质钢需要淬火一回火的调质热处理，最常用的碳 质 含量约为0.20%~0.40%；弹簧钢在弹性范围内使 5C1 用，可使用高碳来提高其强度，故一般的碳含量 热强性 约为0.60%0.70%. Tuui太mtt 作 0.2 耐 作 (2)在第二象限的不锈钢中，为了提高耐 磨 0 蚀性，一般使用低碳钢（≤0.20%C)或超低碳钢 (≤0.03%C):如需要用调质热处理来提高强度， 耐热 则碳含量约在0.2%~0.4%范围内：如需要获得 热硬性 高硬度和耐磨性，则碳含量可高达1.0%左右. (3)第三象限的工具钢与第二象限的不锈钢 图2金属结构材料的分类

. 3 09 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 年 第 5 期 1 (金属材料学的原理和应 用》 19 5 9一 1 96 1年 , 我 为 金物 61 级 及 62 级 开 设 《金 属材料学》课 程 , 建立 了 “ 以性能 为线 索 、 以 钢 为 中心 的金属材料 学体系 ” ; 1 9“ 年夏 , 增修 了讲 义 , 并 己 3 次校对 , 拟 由上海 科技 出版社 出 版这本教学用 书 , 后 因故 中止 . 19% 年 由包钢 科 技 处编 印 时 作 了大 量增 和 删 . 其结 构 示于 图 1 . 全书共 9 章 . 在 “ 引言 ” 与 “ 结语 ” 之 间 , 安排 了 2 个共性 问题 , 第 2 章 的 “ 简 易 材料论 ” 和 第 8 章 的 “ 材料 的 工 艺 和 工 艺 性能 ” . 第 1 章 “ 引言 ” , 共 3 节 , 分述 本书 的历 程 、 特色和 体系 ; 第 2 章 “ 简易材料 论 ” 讨论材料 的 8 个共性 问题 , 提 出 2 4 个观点或方法 : 第 3 至 第 6 章分别论述 四大类 以力学性 能为主要要求的 、 广 义 的 结构材料 ; 第 7 章则分析功 能 · 智能材 料 ; 这 5 章 在总结有关性能规律 的基础上 , 分析 理解 和 控制这 些性能 的 组织结构和 工 艺 . 第 9 章 “ 结语 ” 陈述两点 体会— 物美价廉与省 、 精 、 新 , 总结 了材料 观和 方法论 . 现象 性能 材料 学科 图 1 《金属材料学的原理和应用》的结构 因 钢 是 用 途最 广 和 用 量 最大 的 金 属 结构 材 , 料在金 属材料 中 , 对它 的研 究所积 累 的资 料 , 也 最 多 ; 顾及到温度和化学介质对于材料力 学性能的 影 响 , 采 用 了 以钢 为 中心 的金 属 结 构 材 料的分类 . 钢 中碳含量对 于 钢 的各项 力学性 能起 了十 分重要 的作用 , 因 此 , 在 图 2 的径 向 上 , 标 出各类 钢 的大致 碳含量范 围 . ( 1) 在第一 象 限 的 结 构钢 中 , 由于 焊接 、 加 工 等原 因 , 建筑 钢 的碳量 一般在 .0 20 % 以下 ; 调 质钢 需要淬 火一 回火的调 质热 处理 , 最 常用 的碳 含 量约 为 .0 20 % 司.4 0% ; 弹簧钢 在弹性范 围内使 用 , 可使用 高碳来提 高其 强度 , 故一般 的碳含量 约 为 .0 6 0% 司 . 7 0% . (2 ) 在第 二 象 限 的不 锈钢 中 , 为 了提 高耐 蚀 性 , 一般使用 低碳钢 ( ` .0 20 % )C 或 超低碳钢 ( 毛 .0 03 % c) ; 如 需要 用调 质热 处理来提 高强 度 , 则 碳含量 约在 .0 2 % 司.4 % 范 围内 ; 如需要 获得 高硬度和 耐磨性 , 则 碳 含量可 高达 1 . 0% 左右 . (3 )第三象限 的 工 具钢 与第二 象限 的不锈钢 恰好相 反 : 一般使用 高碳钢 , 碳含量在 .0 4% 一 1 . 0% 范 围内 ; 热作工 具 钢 由于 在工 作 中反复加 热和 冷却 , 碳 含量较低 ; 而 高耐磨性 的工 具 钢 碳 含量可 高达约 .2 5% · 图 2 金属结构材料 的分类

Vol.22 No.5 肖纪美：材料物理教学体会 ·391· (4)第四象限的耐热钢却与第二象限的不锈 3《高速钢的金属学问题》四 钢相似：一般使用≤02%的低碳钢：至于使用温 度不高、或者使用时间不长、或者需要耐磨性， 70年代初，我从事含铝高速钢的研究，结合 则使用含碳量在02%0.4%范围内的中碳钢. 过去在美国从事这方面工作的体会，分“组织结 为了提高淬透性、耐磨性、耐蚀性、耐热性 构”、“力学性能“、“界面现象”3章，总结人们对 等，在这四大类钢中，常常加入合金元素，构成 高速钢的认识，在“结语“中所提出的21个论 合金钢.当钢不能满足性能的要求时，则需选用 点，是后来我构思的《材料学的方法论》o的重 非铁金属及其合金，甚至非金属材料.上述四大 要基础.本书的结构示于图4 类材料一结构、耐蚀、耐磨、耐热材料，可分别 (1)引言 用主要的使用性能：强度、耐蚀性、硬度、耐热性 来贯穿，这些主要性能在直径方向和圆弧方向 都有一定的联系： (2) (3) (4) (1)在一般情况下，强度随着硬度的提高而 组织结构 力学性能 界面现象 增加： (2)腐蚀与氧化都是材料与介质所发生的化 (5)结语 学变化： (③)应力腐蚀、磨蚀、热硬、热强这四类问题 图4《高速钢的金属学问题》的结构 分别联系相邻材料的主要性能. 4 《金属的韧性与韧化》 因此，对于给定化学成分的金属材料，有时 便很难划分为哪一类材料.例如：1Cr13不锈钢 关于“金属的强度与强化”，国内外已有大 既是耐锈又是耐热材料：皱青铜既是弹性材料 量的综合评述和专著，但对“金属的韧性与韧 又具备很好的耐蚀性，并且可以用作不起火花 化”，尚无专著.在70年代大量断裂失效分析的 的工具材料，等等. 科研实践的基础上，我建立了如图5所示的学 术体系：第1章从断裂事故引入断裂韧性的重 2《金属材料的腐蚀问题—腐蚀金 要性：第2及第34章分别论述缺口及裂纹断 属学》山 裂力学的基本原理；第5章“断裂韧性的意义” 是力学向金属学的转移，提出四方面的韧化措 该书结构如图3所示。在概论一金属腐 施；在第6章对断裂过程进行金属物理分析之 蚀原理之后，第2至第8章分论各类金属材料 后，第7及第8章为韧化工艺，由于焊接工艺的 的腐蚀问题：第9章则总结提高金属材料耐蚀 性的途径.这是按着“提出一分析一解决问题” (1)引言 的合理逻辑思维而构思的 (2)缺口断裂力学 裂纹断裂力学 (1)概论一金属腐蚀原理 分 峡口断裂韧性 袋纹断裂韧性 热力学一动力学一影响因素一防蚀设计 (3)线弹性 (4)弹塑性 (2) (3) 4) 5) Kic Kac e COD 钢铁 不锈钢 铜 铝 性 (⑤)断裂韧性的意义 (6) (7) (8) (6)断裂过程分析 镁钛 其他 多层 韧 ()韧化工艺 (8)焊接结构的 (9)提高金属材料耐蚀性的途径 断裂力学分析 化 图3《金属材料的腐蚀问题—腐蚀金属学》的结构 图5《金属的韧性与韧化》的结构

V b l . 2 2 N o 一 5 肖纪美 : 材料 物理 教 学体会 (4) 第 四象 限 的耐热 钢 却 与第 二 象 限 的不 锈 钢 相 似 : 一 般使用 ` 0. 2 % 的低碳 钢 ; 至 于 使用 温 度 不高 、 或者使用 时 间不长 、 或者 需要耐磨性 , 则 使用含碳量 在 .0 2% 司.4 % 范 围内的中碳钢 . 为 了提 高淬透性 、 耐磨 性 、 耐蚀 性 、 耐热 性 等 , 在这 四 大类钢 中 , 常常加 入合金元素 , 构成 合金钢 . 当钢 不 能满足性 能的要 求时 , 则需 选用 非铁金属 及其合金 , 甚至 非金属 材料 . 上 述 四大 类材料— 结构 、 耐蚀 、 耐磨 、 耐 热材料 , 可 分别 用 主 要 的使用 性能 : 强度 、 耐蚀性 、 硬度 、 耐热性 来贯 穿 . 这些主 要 性能 在直径 方 向和 圆 弧方 向 都有 一 定的联系 : ( l) 在 一 般情况下 , 强度 随 着硬度 的提 高而 增加 ; ( 2 )腐蚀与氧化都是 材料与介质所发生 的化 学 变化 ; (3) 应力腐蚀 、 磨 蚀 、 热硬 、 热强 这 四类 问题 分 别联 系相 邻 材料 的主 要性 能 . 因此 , 对于给 定化 学成分 的金属 材料 , 有时 便很难划分 为哪 一 类材 料 . 例 如 : I C r l3 不锈 钢 既是耐锈又 是耐热材料 ; 破青 铜既 是 弹性材 料 又具备很好 的耐蚀性 , 并且 可 以用作不 起 火花 的 工 具材料 , 等 等 . 3 《高速钢 的金属学 问题》 【21 7 0 年代初 , 我 从事含铝高速钢 的研究 , 结合 过去在美 国从事这方面工 作 的体会 , 分 “ 组织结 构 ” 、 “ 力学性 能 “ 、 “ 界面现象 ” 3 章 , 总 结人们对 高速钢 的认识 , 在 “ 结语 “ 中所提 出的 21 个 论 点 , 是 后 来我构 思 的 《材料学 的方法论 ) 【10 的重 要基础 . 本 书 的 结 构示于 图 4 . { ( 1) 弓,言 … ( 2 ) 组织结构 ( 3 ) 力学性能 ( 4 ) 界面现象 ( 5 ) 结语 图 4 《高速钢 的金属 学问题》的结构 2 《金属材料的腐蚀 问题— 腐蚀金 属 学》 川 该书结构 如图 3 所示 . 在概论— 金 属腐 蚀原 理之后 , 第 2 至 第 8 章分 论各类金属 材料 的腐蚀 问题 ; 第 9 章 则总结提 高金 属材料 耐蚀 性 的途径 . 这是按着 “ 提 出一分析一解 决问题 ” 的合理逻辑 思 维而 构 思 的 . 4 《金属 的韧性与韧化》 【31 关 于 “ 金属 的强度 与强化 ” , 国 内外 已 有 大 量 的综 合评述和 专 著 , 但对 “ 金属 的韧性与韧 化 ” , 尚无专著 . 在 70 年 代大 量断裂失效分析 的 科研实 践的基础上 , 我 建立 了如 图 5 所 示 的学 术体系 : 第 1 章 从断 裂事 故引 入断裂韧 性 的重 要性 ; 第 2 及第 3科 章分 别论述缺 口 及裂 纹断 裂 力学 的基本原理 ; 第 5 章 “ 断裂韧性 的意义 ” 是 力学 向金属 学 的转 移 , 提 出 四方面 的韧化措 施 ; 在第 6 章对 断裂过程进行 金属物理 分析之 后 , 第 7 及 第 8 章 为韧 化工 艺 , 由于焊接 工 艺 的 ( l) 概论— 金 属腐蚀原理 热力学一 动力学一影响因 素 一防蚀设计 ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) 钢 铁 不锈钢 铜 铝 ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 镁钦 其他 多层 ( 9 ) 提高金属材料耐蚀性的途径 ( l) 引言 裂纹断裂力学 韧 裂纹断裂韧性 性 A x c v (4 ) 弹塑性 凡 c nK c (5 ) 断裂韧性 的意义 (6 ) 断裂过程分析 韧 化 (7 )韧化工 艺 (8) 焊接结构 的 断裂力学分析 图 3 《金属材料 的腐蚀 问题— 腐蚀金属学》的结构 图 5 《金属的韧性与韧 化》的结构

·392 北京科技大学学报 2000年第5期 重要性，独立而列为第8章. 系、计算和应用. 5 《不锈钢的金属学问题》 ()引论. 引论 简易材料论 方法 《不锈钢的金属学问题》构成如图6所示的 (2)热力学 关系 体系.在第1章“引言”解释书题之后，分3章， f(T,P.Y)=0 应用 光 分别论述不锈钢的物理、化学和力学问题：第5 (3) (4) (5) (6) 章的“结语”以不锈钢为例，从“特殊”到“一般”， 计算 嫡与 焙与 应变能界面能 尝试阐明3个哲理：(1)科学的发生和发展，一开 结构 结构 与结构与结构 应用 始就是由生产决定的：(2)正确理解不锈钢中金 ()相图与热力学函数 应用 属学问题认识运动的发展，是非常重要的：(3) 应用基础科学的发展，学科之间的渗透和交叉， (8)非平衡态热力学 开放系 推动了人们对于不锈钢金属学问题的认识. .(9)结论 结论 (1)引言 能量分析方法 方法 1.不锈钢2.金属学问题 图7《材料能量学》的结构 (2) (3) (4) 7《合金相与相变》 组织结构 腐蚀 力学性能 金属物理 金属化学 金属力学 我在这个领域的教学第-线工作30余年， 应邀主编这方面的教学用书，经思考，凝成两点 (5)体会 初步体会四：①发现存在着4个问题，即少而 1.摘要2.结语 精：废旧立新：学以致用：专业课与基础课的结 合.②掌握方法，即为了解决上述4个问题，这 图6《不锈钢的金属学问题》的结构 本教学用书在少而精的原则指导下，强调基础、 应用和方法.本书的结构示于图8. 6《合金能量学》阿及《材料能量学》 )引论 1982年由我首次开设“以能量为线索”的 (2)能量学 《合金热力学》课程，随后依次扩展为《合金能量 学》及《材料能量学》，形成了如图7所示的 (3)合金相及相图 (4)形核 (5)扩散 结构. 相变 第1章引论为“简易材料论”，按照《易传》 物质迁移控制 界面迁移控制 所云：“易一名而含三义：易简一也：变易二也： 热迁移控制 不易三也”，简易地阐明材料学中24个不易的 变易方法一材料(1)、材料问题(2)、推理(3)、性 (6)凝固 (7)脱溶沉淀 ⑧)其他 (9)马氏体转变 能(1)、结构(1)、环境(5)、过程(3)、能量(8)，突出能 图8《合金相与相变》的结构 量分析方法的重要性.第2章为经典热力学，处 理能量之间的关系以及能量分析方法在材料学 8 材料的应用与发展” 中的应用.第3至第6章依次地应用统计物理、 固体物理、弹塑性力学及表面科学，分别从结构 国家教委和中国科协决定利用通信卫星开 计算熵、内能、应变能及界面能.第7章讨论相 设“继续教育”节目，本书是关于材料科学和工 图的分析与合成：前者是从相图中的相界线计 程方面的电视教材，它采用从应用到发展的新 算热力学函数：后者则是，从热力学函数的数据 体系：仿照经济学，提出宏观材料学及微观材料 或/和基本参量计算相图.第8章简介非平衡态 学的新概念；全面介绍了材料学的基础知识，论 热力学，第9章总结8类能量分析方法.每一章 述了处理各种材料问题的方法.本书共10章， 都有原理的应用.因此，本书的副题是能量的关 其结构如图9所示.第1章引论，扼要地讨论4

一 3 9 2 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 年 第 5 期 重 要 性 , 独 立 而列 为 第 8 章 . 圈画医盔 5 《不锈钢 的金属 学问题》 ’4] ( 不 锈钢 的金属 学 问题》 构成如 图 6 所示 的 体系 . 在第 1 章 “ 引 言 ” 解释书 题之 后 , 分 3 章 , 分别 论 述不 锈钢 的 物理 、 化 学 和 力 学 问题 ; 第 5 章 的 “ 结 语 ” 以不锈钢 为例 , 从 “ 特殊 ” 到 “ 一 般 ” , 尝试 阐 明 3 个哲理 : ( l) 科学 的发 生和 发展 , 一 开 始 就是 由生产 决定 的 ; (2) 正 确 理解 不 锈钢 中金 属 学 问题 认识运动 的 发展 , 是 非 常重要 的 ; ( 3) 应用 基础科学 的发展 , 学 科之间的渗透和 交叉 , 推动 了 人们 对于 不锈钢 金属 学 问题 的认识 . ( l) 引论 简易材料论 (2 ) 热力学 只双尸 ,均 = 0 ( 3 ) 嫡与 结构 (4 ) 恰 与 结构 ( 5 ) 应变能 与结构 ( 6 ) 界面能 与结构 (7 ) 相图与热力学函数 寺 ( 8 ) 非平衡态热力学 (9) 结论 ( l) 引言 1 . 不锈钢 2 . 金属学 问题 能量分析方法 图 7 《材料 能量学》的结构 组织 结构 金 属物 理 ( 3 ) 腐蚀 金属化学 ( 4 ) 力学性能 金属力学 ( 5 ) 体会 1 . 摘要 2 . 结语 图 6 《不锈钢的金属学问题》 的结构 7 《合金相与相变》 【目 我在这 个领域 的教学 第 一 线工 作 30 余 年 , 应 邀主 编这方面 的教学用书 , 经思 考 , 凝成两 点 初步 体会 〔vl] : ① 发现存在着 4 个 问题 , 即 少而 精 ; 废 旧立新 ; 学 以致用 ; 专业课 与基础课 的结 合 . ② 掌握方法 , 即 为 了解 决上述 4 个 问题 , 这 本教学用 书在少 而 精 的 原 则指 导 下 , 强调 基础 、 应 用 和 方法 . 本 书 的结构 示于 图 8 . 6 《合金 能量 学》 `5] 及 《材料能量学》 `12 19 8 2 年 由我首 次开 设 “ 以 能 量为线索 ” 的 《合金热力学》课程 , 随后 依 次扩展 为《合金能 量 学 》 【5] 及 《材 料能量 学》 ` ,2] , 形 成 了如 图 7 所 示的 结构 . 第 1 章 引论为 “ 简易材料 论 ” , 按照 《易传》 所 云 : “ 易一 名 而 含三义 : 易 简一 也 : 变易二 也 ; 不 易 三也 ” , 简 易 地 阐明材 料学 中 2 4 个 不 易 的 变 易 方法— 材料 ( 1) 、 材 料问 题( 2) 、 推理 (3) 、 性 能 ( 1 ) 、 结 构( 1) 、 环境 ( 5 ) 、 过程 ( 3 ) 、 能 量( 8 ) ,突 出 能 量 分析方法 的 重要 性 . 第 2 章为 经 典热 力学 , 处 理能 量之间 的 关系以及 能量分析方法在材 料学 中的应用 . 第 3 至 第 6 章依 次地应用统计 物理 、 固体物理 、 弹塑 性力学及表面科学 , 分别 从结构 计算嫡 、 内能 、 应变 能及 界面能 . 第 7 章讨 论相 图的分析 与合成 : 前 者 是 从相 图中 的相 界 线计 算热 力 学函 数 ; 后 者 则 是 , 从热力学函 数 的 数据 或 /和 基本参 量 计算相 图 . 第 8 章 简介 非 平 衡态 热 力学 . 第 9 章总 结 8 类 能量分析方 法 . 每 一 章 都有原理的 应用 . 因此 , 本书 的副 题是 能 量的 关 热迁 移控制 物质迁移控制 界面迁移控制 ( 6 ) 凝固 (7) 脱溶沉淀 ( 8 )其他 (9 ) 马氏 体转变 图 8 《合金相与相变)} 的结构 8 材料的应用 与发展` 7 , 国 家教委和 中国科协 决定利用通信卫 星开 设 “ 继续 教育 ” 节 目 , 本书 是关 于 材料科学和 工 程 方面 的 电视教材 . 它 采用 从应 用到发展 的新 体系 ; 仿 照 经济 学 , 提 出宏观材料学及微观材料 学 的新概念 ; 全面 介绍 了材料 学的基础知 识 , 论 述 了处 理 各种材料 问题 的方法 . 本 书共 10 章 , 其结构如 图 9 所示 . 第 1 章 引论 , 扼 要 地讨论 4

Vol,22 No.5 肖纪美：材料物理教学体会 ·393· 个问题：材料与社会；内涵与外延：判据和问题： 应用和失效.随后分两部分：从第2至第5章为 (一)引论 (1)引论 微观材料学，依次讨论失效、性能、结构和工艺： (二)综论1 金属材料 第6至第10章为宏观材料学，依次讨论经济、 选用、科研、系统和展望. 水溶液 (5) ⊙ (2)3)4) (1)诸论米 材料学 腐蚀学 局 应 遍部 高温氧化 (2)失效 微观材料学 宏观材料学 腐蚀 非金属材料腐蚀 ③)性能→4)结构)工艺 宏观 (7)方法论 (三)综论2 腐蚀 (8)腐蚀经济和管理 (⑦选用（⑤）经济（⑧）科研←9)系统10)展塑 (9)腐蚀科研和教育 图9《材料的应用与发展》的结构 (四)分论 防护 (10)防护系统 11)防护分论 9 《应力作用下的金属腐蚀》网 (五)结论 (12)结论 本书是著者所在的科研集体约20年的成 图11《腐蚀总论》的结构 果总结，也是关于断裂化学讲学的主要参考用 书，其结构示于图10.第1章引论，从历史、逻 11 《材料学的方法论》1 辑、系统三方面引入问题；第2至第4章专论应 力腐蚀断裂(SCC),第5及第6两章则专论氢致 著者从1983年为北京钢铁学院研究生开 设这门课后，在国内许多单位讲授，形成如图12 开裂(HIC),都是先阐明原理，后讨论实际控制 措施：第7及第8章则在讨论SCC及HIC之后， 所式的体系.在第1章“引言”引入本书的目的 分别概论腐蚀疲劳及摩耗腐蚀， 及体系之后，于第2章“材料论”，简论了材料、 学科、科技问题、人员、工作、标准；第3及第4 ()引论 章以材料为例，分别论述逻辑及系统分析：第5 SCC 至第9章依次讨论性能、结构、环境、过程和能 HIC 其他 量：第10章为“失效分析”；第11章“结论”，谈 (2) (5) (6) (7) (8) 材料控制 体会. 基本 实际 腐蚀 摩耗 行为 问题 疲劳 腐蚀 (1)引论 原理 (4) 业 钢 有色 (2)材料论 金属 (3)逻辑分析 (4)系统分析 图10《应力作用下的金属腐蚀》的结构 (5)性能论 (7)环境论 (9)能量论 10《腐蚀总论》 (6)结构论 (8)过程论 本书在体系方面，有所创新.它全面地论述 (10)失效分析 了“腐蚀”问题，包括5篇12章，其结构如图11 所示.第1篇“引论”，破书题而论述腐蚀、腐蚀 (11)结论 学及总论，仿经济学及材料学，将腐蚀学也分为 图12《材料学的方法论》的结构 微观和宏观二支：第2及第3篇则分别“综论” 这两个分支：第4篇“分论”是防护篇，是前两篇 12《士心集》2 理论的应用：第5篇“结论”，尝试从特殊到一 韵文有助于抒情达意，明理述怀，增强教学 般，总结4个分析方法，即历史、逻辑、环境、系 效果.士心为志，诗以言志，此书选韵文约三百， 统，高度推崇类比交叉， 作为教学辅导资料，为了便于查阅，此书分为10

V b l 一 2 2 N o . 5 肖纪 美 : 材料 物理 教学 体会 . 3 9 3 - 个 问题 : 材料与社会 ; 内涵 与外 延 ; 判据和 问题 ; 应 用和 失效 . 随后 分两部分 : 从 第 2 至 第 5 章为 微观材料 学 , 依次讨论 失效 、 性能 、 结构和 工艺 ; 第 6 至 第 10 章 为宏观材 料学 , 依 次讨论经 济 、 选 用 、 科研 、 系 统和 展望 . 图 , (材 料的应用与发展 })的结构 9 (应 力作用下的金属腐蚀》 `81 本 书是 著 者所在 的 科研 集 体约 20 年 的 成 果 总 结 , 也 是 关于 断 裂化 学 讲学 的主 要 参 考用 书 , 其结构示 于 图 10 . 第 1 章 引 论 , 从 历 史 、 逻 辑 、 系统三方面 引 入 问题 ; 第 2 至第 4 章专 论应 力腐蚀 断裂 ( S C )C , 第 5 及第 6 两章则专论 氢致 开 裂 (IH )C , 都是先 阐 明原理 , 后 讨论 实际 控制 措 施 ; 第 7 及第 8 章则 在讨 论 S C C 及 H I C 之后 , 分别 概论 腐蚀疲劳及 摩耗腐蚀 . (一 ) 引论 微 金属材料 (6 ) 观 腐 习卜 ( 5 ) 金 蚀 水溶 液 高 属 学 温 材 ( 2 ) (3 ) (4 ) 氧 料 化 且立 曰 局 应 腐 部 力 ’ 遍 蚀 腐诬 (7 ) 方法 论 ( 8) 腐蚀经济和 管理 走双 (9 )腐蚀科研和 教育 . 腐 蚀 学 ( 五 ) 结论 图 U 《腐蚀总论》的结构 ( l ) 引论 SC C 其他 ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) (2 ) 材料控制 一 基本 实际 腐蚀 摩耗 般 行为 问题 疲劳 腐蚀 原理 阮丽 ( 4 ) 钢 有色 金属 n 《材料学 的方法论》 【1 01 著 者从 19 8 3 年为 北京钢 铁学 院研 究生 开 设这 门课后 , 在 国 内许多单位讲授 , 形成如 图 12 所式 的体 系 . 在第 1 章 “ 引言 ” 引入本 书的 目的 及 体系之 后 , 于 第 2 章 “ 材 料论 ” , 简 论 了材料 、 学 科 、 科技 问题 、 人员 、 工 作 、 标准 ; 第 3 及第 4 章 以材料 为 例 , 分别 论述逻辑及 系统分析 : 第 5 至第 9 章依 次讨论 性 能 、 结构 、 环 境 、 过 程和 能 量 ; 第 10 章 为 “ 失效分 析 ” ; 第 1 章 “ 结论 ” , 谈 体会 . 图 1 0 《应 力作用下 的金属腐蚀》的结构 10 《腐蚀总论》 `91 本书在体 系方 面 , 有所创 新 . 它全面 地 论述 了 “ 腐蚀 ” 问题 , 包 括 5 篇 12 章 , 其结构 如图 H 所 示 . 第 1 篇 “ 引 论 ” , 破 书题而 论 述 腐蚀 、 腐蚀 学及总论 , 仿经济学及材料学 , 将腐蚀学也 分为 微观和 宏观二 支 ; 第 2 及 第 3 篇则分 别 “ 综论 ” 这两 个分支 ; 第 4 篇 “ 分 论 ” 是 防护 篇 , 是 前 两 篇 理论 的应用 ; 第 5 篇 “ 结 论 ” , 尝 试 从特 殊到 一 般 , 总 结 4 个分析方 法 , 即 历 史 、 逻辑 、 环 境 、 系 统 , 高度推崇类 比 交叉 . 图 1 2 《材料学的方法论》的结构 12 《士心集》 `l2] 韵 文有助 于抒情达 意 , 明理述怀 , 增强 教学 效果 . 士 心 为 志 , 诗 以言志 . 此书选 韵文 约三 百 , 作为教学 辅导资料 . 为 了便于 查阅 , 此书分为 10