1 •绪论•本章内容• 1.1材料发展概要• 1.2材料应用现状与新材料的发展趋势•1.3材料科学与工程•1.4材料的分类•1.5材料加工工程•1.6课程主要内容及要求1.1材料发展概要材料：人类用来制造各种产品的物质, 是人类生产和生活的物质基础。

人类早期历史划分为石器时代、青铜器时代和铁器时代，现已进入人工合成材料6勺薪时代。

材料和能源、信息一起成为现代科学技术白6三大文社支O•石器是人类最先使用的工具。

\ 仏•还出现了玉器、陶器和瓷器。

我国是玉器的故乡。

•烧制的陶器包括红陶、陶、白陶和釉陶。

我国是最早生产瓷器的国家。

瓷器成为中国文化的象征。

图1瓷器•铜锡合金一青铜是人类历史上发明的第一个合金。

•灿烂的青铜文化：“司母戊”;越王勾践的宝剑；战国青铜编钟，秦皇陵墓铜车马等。

图1・2司母戊从春秋战国时期（公元前770〜221年）已开始大量使用铁器：铸铁刑鼎；铁丸、铁镭和铁鼎，比其他国家早许多个世纪。

先炼铁后炼钢的两步炼钢技术比其它国家早1600多年。

钢的热处理技术1. 1. 4钢铁工业和有色金属的发展'15世纪以后，欧洲钢亦S业的发展。

从20世纪50年代初至70年代末，全世界钢的年产量由2.1亿t 增加到7.5亿吨Q目前我国钢产量已跃居世界首位。

有色金属也得到了发展。

1. 1. 5非金属材料的发展丝绸人工合成高分子材料：从20世纪60年代到70年代，有机合成材料每年以14%的速度增长而金属材料的年增长率仅为4%。

20世纪90年代初，塑料产量已逾1亿t,按体积计，己超过卡冈軼产量。

陶瓷材料：耐高温、耐腐蚀的氧化铝；将电信息转变为光信息的探酸锂；用于切削刀具的氮花柱；具有咼温超尊性能的氧花乍乙窖。

11. 1. 6复合材料及新材料技术的发展•宇航和航空工业中制造卫星壳体、宇宙飞彳1器外壳、飞机机身等；•在交通运输工业中制造汽车车身、轻型船、艇等纂'•在石油化工工业中制造耐酸、耐碱、耐油的蓉器、管道等。

•我国在新材料的研究和材料加工新工艺的研究工作中取得了卓有成效的重大成果。

1.2材料应用现状与新材料的发展趋势•1. 2・1材料应用的现状用量最大的材料是钢铁材料和铝合金、铜合金、钛合金和篠合金等有色金属。

• 高分子材料、陶瓷材料和复合材料在不同工业部门也得到一定的应用，有些部门则大量使用这些材料。

1.先进复合材料2.光电子信息材料3・低维材料4 .新型金属材料5・高性能塑料6・先进陶瓷材料7・超导材料1-3材料科学与工程•1. 3. 1材料科学与工程学科的形成\ t 材料科学与工程学科的形成是材料的发展和科学技术进步的结果，同时又为推动材料的发展和科技的进步创造了条件。

1. 3. 2材料科学与工程的内容材料科学与工程 图1-3材料科学与工程四要素的关系使用性能组成与结构能制备打加T 的四要素•四个要素，即制备与加工、组成与结构、 性能和使用性能，它 们之间的关系如图1-3所示。

材料科学与薦整黜薜是结材料科学与工程的范围及其与 基础科学和应用间的关系实际应用信息、能源、交通运输、机械制造料的性能2・可分两类：力学性能和物理性能，如表1-2所示。

力学性能冲击\、弹性模量吸收能抗拉强度韧性屈服强度转变温度塑性蠕变■%延伸率蠕变速度%断面收缩率血力一持久强度硬度1抗划痕能力疲劳极限磨损举疲劳寿命I续上表物理性能电学性能导电性介电性（绝缘性）铁电性压电性吸收颜色衍射激光作用光导反射透射磁学性能铁氧体磁性铁磁性顺磁性热学性能量性胀容热膨热导热3.使用性能•使用性能是材料在使用条件下表现出的行为，包括环境影响、受力状态、F 可靠性、耐用性、寿命预测及延寿措施、材料设计等内容。

4 •组成与结构• 一定的化学组成，这是决定材料结构和性能的内在因素。

图1-5四种不同碳质量分数的铁碳合金的室温平衡组织(a)工业纯铁，铁素体(b)含碳0・4%的碳钢，铁素体+珠光体(d)含碳1・2%的碳钢，珠光体+二次渗碳彳(C)含碳0.8%的碳钢，珠光体续上页：结构可分为四个层次，如图1-6所示，所有这些层次都会影响材料的性能。

原［核(a)原子结构(c)铁的晶粒组织(b)原子排列(d)白口铸铁中的多相组织材料的制备与加工既包括传统的冶炼、铸造、压力加工、焊接、热处理、烧飯］表面技术、机械加工和对加工过程的模拟与仿真技术.也也包括了新发展的高能束（激光束、电*束和离子束）表面改性技术、真空溅射、气相沉积、热喷涂、多种材料复合等新工艺。

材料的制备与加工决定了材料的成分和组织结构，从而科定了材料的性能。

1・3・3材料科学与工程的特点•1.材料科学与工程是多学科交叉的新兴学科•2.材料科学与工程技术有不可分割的关系•3.科学与工程有很强的应用目的和明确的应用背景14材料的分类分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料四大类:碳钢合金钢铸铁＜有色全属及其合金「工程塑料f金属材料'高分子材料€工程材料陶瓷材料冲I复合材料彳合成橡胶合成纤维I胶粘剂普通陶瓷I特种陶瓷「金属基复合材料I非全属基复合材仁4. i金属材料•金属材料是以金属元素为基础的材料。

•合金即是在纯金属中，有意地加入一种或多种其他元素，通过冶金歲粉末冶金方法制成的具有蒋性的材料。

•金属材料是最重要的工程材料。

•金属材料可分为两大部分:(1)黑色金属；(2)有色金属。

•分为四大类:•2.合成纤维;•3.橡胶•4.胶粘剂•陶瓷是一种或多种金属元素同一种非金属元素（通常为氧）的化合物。

主要为金属氧化物和金属非氧化合物。

包括无机玻璃、玻璃陶瓷（或称微晶玻璃）和陶瓷等三类。

工程上应用最广的是陶瓷。

•工业陶瓷材料可分为：I（1）普通陶瓷（或传统陶瓷）；（2）特种陶瓷（或新型陶瓷）；（3）金属陶瓷。

1. 4. 4复合材料复合材料就是两种或舖以上不同材料的组合材料，其性能优于右的组成材料。

复合材料在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越，是一类特殊的工程材料，具有广总的发展前景。

• 1. 5. 1材料加工工艺材料加工可以将未经成型的坯料加工成所要求形状的零件（表1-3典型的材料加工工艺）o材料加工工程金属材料铸造：砂型、压铸、永久铸型、熔模铸造、连续铸造成型：锻造、拉丝、深冲、弯曲连接：气焊、钎焊、氮弧焊、锡焊、磨擦焊、扩散焊机械加工：车、铳、刨、钻、磨、切割粉末冶金将液态金属浇入或注入固休模中得到所要求的形状。

通常在热态下用高虑力将固体金属变形成为一定形状。

将液态金属变形或高圧、高温将几块金属连接在一起。

用切削加工去掉多余金嗚高压下将金属粉压成一定舱状，再高温加热使之连成一陶瓷材料铸造：包括涂泥釉压制：挤压、压制、等静压成形烧结：将液体陶瓷或液体加固体的陶瓷泥浆浇注成所需的形状。

将固体陶瓷或液祐舟團体陶瓷的粘性泥浆压成一定形状。

将压制成的固体进行高温加热，使之粘连成块。

聚合物模制：注模法，转移模塑法成形：旋压、挤压、真空成形将热的或甚至液态的聚合物压入模具中，类似铸造。

将受热聚合物通过模孔或包裹在模胎上，获得某种形状。

复合材料铸造：包括渗透成形连接：胶粘剂粘接、爆炸连接、扩散连接压制和烧结液体组分包围着另一种组分，以获得完整的复合材料。

用力使一个软质组分围绕复合材料的第二组分发生变形。

通过胶接、变形或高温过程将两种组分连接在…起。

将粉末状组分压制成形，然后加热使粉末连接在匚起。

1・5・2材料加工对结构和性能的影响图1・7材料加工与结构、性能的关系材料加工的方法会影响它的组织结构：1.6课程主要内容及要求:•绪论;原子结构与结合键;晶体结构;扩散; 材料的固化;二元合金相图；• 1.6.1课程主要内容162教学要求教学环节：讲课36,习题课4,实验8课程特点：技术基础课，掌握原理和方法，联系实际教学要求：1.认真听课、作好笔记2.复习与作业3.实验与报告14.学习方法：概念归纳总结、记忆1.6.3考核问题•成绩分配：\平时成绩：30% （实验10%；习题20%）考试：70%•考试方式：期末考试以笔试为主，部分同学可申请口试1.6.4主要参考书1.“材料工程基础”，王昆林编著,清华大学出版社2.“材料科学基础”，马泗春主编陕西科技出版社3.^Principles of Materials Science andEngineering^^ 第三版，作者：illiarn F. Smith, 出版社：McGraw-在材料发展和科学技术进步的基础上，形成了材料科学与工程学科。

材料科学与工程包括四。