材料科学基础上海交大版讲义绪论ppt课件.ppt

绪论一、材料和工程材料
1、材料材料是人类生产和生活所必须的物质基础。石器材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。龙芯没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。（碳/碳复合材料的发展促进了航空航天技术的进步。）没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。2009年10月6日瑞典皇家科学院宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟以及美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯。瑞典皇家科学院说，高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就，他将获得今年物理学奖一半的奖金，共500万瑞典克朗（约合70万美元）；博伊尔和史密斯发明了半导体成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器，将分享今年物理学奖另一半奖金。二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，称作现代文明的三大支柱之一。中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。越王勾践剑古代剑刃制造中的特殊技术黄石铜矿遗址
春秋晚期
矿井深达50m
炼铜炉渣多达40万吨
实属罕见我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。鞍钢中国第一颗人造卫星图航天飞机图磁悬浮列车图复合材料国家大剧院设计图（顶部采用纳米材料制造）新材料产业“十二五”发展规划发达国家高度重视新材料产业的培育和发展：战略性新兴产业对部分新材料的需求预测（2）节能和新能源汽车
2015年，新能源汽车累计产销量将超过50万辆，需要能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年、电池隔膜1亿平方米/年、六氟磷酸锂电解质盐1000吨/年、正极材料1万吨/年、碳基负极材料4000吨/年；乘用车需求超过1200万辆，需要铝合金板材约17万吨/年、镁合金10万吨/年。（3）高端装备制造
“十二五”期间，航空航天、轨道交通、海洋工程等高端装备制造业，预计需要各类轴承钢180万吨/年、油船耐腐蚀合金钢100万吨/年、轨道交通大规格铝合金型材4万吨/年、高精度可转位硬质合金切削工具材料5000吨。到2020年，大型客机等航空航天产业发展需要高性能铝材10万吨/年，碳纤维及其复合材料应用比重将大幅增加。（4）新一代信息技术
预计到2015年，需要8英寸硅单晶抛光片约800万片/年、12英寸硅单晶抛光片480万片/年，平板显示玻璃基板约1亿平方米/年，TFT混合液晶材料400吨/年。（5）节能环保
“十二五”期间，稀土三基色荧光灯年产量将超过30亿只，需要稀土荧光粉约1万吨/年；新型墙体材料需求将超过230亿平方米/年，保温材料产值将达1200亿元/年;火电烟气脱硝催化剂及载体需求将达到40亿元/年,耐高温、耐腐蚀袋式除尘滤材和水处理膜材料等市场需求将大幅增长。重大装备关键配套金属结构材料重大装备关键配套金属结构材料建造中的Titanic号，可以看到船身上长长的焊缝Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次（10-7m）1934年位错理论的提出，解决了晶体理论计算强度与实验测得的实际强度之间存在的巨大差别的矛盾，对于人们认识材料的力学性能及设计高强度材料具有划时代的意义。2、材料科学二、材料的分类金属材料铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。金属材料制品陶瓷材料传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。高分子材料高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。复合材料现代航空发动机燃烧室温度最高的材料就是通过粉末冶金法制备的氧化物粒子弥散强化的镍基合金复合材料。很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的，它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。Properties:
Mechanical
AndFunctional50材料科学与工程及其与其他学科的关系举例1金刚石（钻石）和石墨，都是由碳原子组成，但前者是自然界中最坚硬的固体，而后者却很软（因晶体结构不同）。

举例2同