功能材料学概论课件

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1、吴进怡功能材料学第一章功能材料概论材料的概念：为达到某种（几种）使用目的而采用的具有一定成分的、一定显微结构的的物质。材料科学的重要地位过日子离不开材料衣、食、住、行是人生存的必要条件。所以人类首先最需要的就是材料。正因为这样，在生产力还处在很低水平的农业社会里，材料便比能源、信息都要早地占据了主导地位。技术离不开材料使用任何一种技术更离不开材料。人最原始最简单的技术到最尖端、最复杂的技术，莫不如此。在人类社会发展文明的早期，往往用那一时代主要生产工具使用的材料来代表那一时代:新石器时代、青铜器时代、铁

2、器时代等等。材料是一切事物的物质基础1、人类历史阶段是根据使用材料划分的从过去到现在共经历了七个时代1石器时代公元前10万年2青铜时代公元前3000年3铁器时代公元前1000年4水泥时代公元0年5钢时代1800年6硅时代1950年7新材料时代1990年漫长而又曲折的历程：石斧1石器时代兵器：古代宝剑----古代冶金学的发展冶炼技术、淬火技术、渗碳技术越女剑-----纳米复合材料2青铜时代商朝中期（距今有3100-3600年）的墓穴中发现——铁刃铜钺，是一件镶有铁刃的青铜斧状兵器。炼铁——4000年前，地

3、处西亚的安纳脱利地区赫梯人。铁钢中国——千锤百炼；汉朝以后出现炒钢、团钢；直到19世纪前半叶，人类还在已经经历了2000多年的铁器时代里徘徊，并没有真正跨入钢铁时代的大门。3铁器时代把人类带进铁器时代的是发明家贝塞麦。贝塞麦是英国人，1813年1月19日出生在哈福德郡的查尔顿。19世纪50年代初，俄国和土耳其之间发生战争——克里米亚战争。托马斯锰钢——英国的哈德菲尔德（Mn13%）不锈钢——英国的布里而利金属玻璃——杜微滋（美国）发现（1959），增本（日本）发展（1969）水泥时代住缘木而居——山洞—

4、—粘土——石膏（埃及金字塔）我国：石灰（长城）意大利、日本：火山灰水泥：粘土和石灰混合煅烧1824年英国人阿斯普丁18世纪初俄国建筑工程师叶伐尔契利耶夫1985年，在我国甘肃省秦安县大地湾村，发现一个新石器时代文化遗址，其地坪为325号硅酸盐水泥钢筋混凝土法国园艺师蒙尼亚和俄国建筑师别列柳布斯基6硅时代1950年7新材料时代1990年材料(Materials)是国民经济的物质基础。材料无处不在，无处不有材料科学的重要地位崭新技术的实现需要崭新材料的支持例如，人们早就知道了喷气航空发动机比螺旋桨航空发动机

5、有很多优点，但由于没有材料能承受喷射出燃气的高温，使这种理想只能是空中楼阁。直到1942年制成了镍基耐热合金这种新材料、才使喷气发动机的制造得以实现。同样，如果没有1970年制成的使光强度衰减降低到可以实用的光导纤维，也不会有现代的光通信；如果不能制成高纯度大直径的硅单晶，就不会有高度发展的集成电路，也不会有今天如此先进的计算机和一切电子设备。这样的例子可以说举不胜举。先进的技术又促使了具有前所未有性能的新材料的诞生例如，利用巨型计算机可以计算出要求什么样的性能便应该有什么样的成分组成，甚至还没有制造出

6、来便可以先用虚拟现实技术观看所制成的零件在工作时的表现如何。这就使得在研制新材料时，具有更大的主动性、预见性，避免盲目地作大量无益的探索。更进一步，还可以算出原子之间应该怎样排列才能具有所需要的性能，并利用可以操作单个原子层的技术将其制造出来。这就体现在处于电子器件制造技术最前沿的超晶格材料。这样的例子，同样不胜枚举。所以，现代的材料技术正同其他高技术互相支持、共同发展新材料时代特征：不象以前的各个材料时代，它是一个由多种材料决定社会和经济发展的时代；新材料以人造为特征；新材料科学根据我们对材料的物理和

7、化学性能的了解，为了特定的需要设计和加工而成的。现在的材料种类繁多，按材料本身的性质分，主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料、液晶材料等。按材料的作用分，有结构材料和功能材料。结构材料用于制造各种结构，通俗地说就是要受力，因此对它的要求主要是机械性能，如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少，延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性(受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件，如要求耐热性、抗腐蚀性等等。第一章功能材料概论材料的概念：为达到

8、某种（几种）使用目的而采用的具有一定成分的、一定显微结构的的物质。研究的内容：成分、显微结构、性能性能材料选择材料性能材料的发展过程（三个阶段）以不锈钢为例新材料的研究与应用情况美国、中国、日本、韩国、中国台湾以手机天线、非晶体材料、摩托车汽缸为例一、功能材料的概念材料根据用途结构材料功能材料功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化、等作用后具有特定功能的材料。文献上：FunctionalMaterial,SpecialityMateri