材料科学基础第一、二篇

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1、材料：材料是人类社会经济地制造有用器件的物质。一、材料与人类1.材料的发展，改善了人们的生活，推动了人类文明的进步。引用：巧妇难为无米之炊。2.材料的研制，与国家安全密切相关。引用：依靠金钱买不来核心技术-如航空发动机、高分辨率的光学成像系统等。3.我国材料研究领域存在的问题。（1）引用：J10、JF17发动机研制过程中的技术瓶颈。背景资料：现代试验型发动机的涡轮进口温度已达到1650°C，更高的要求达到1930°C。正在研制定向单晶、定向共晶、钨丝增强镍基合金和陶瓷材料，研制弥散强化镍基合金和新型粉末涡轮盘合金，以适应更先进发动机的涡轮叶片和涡轮盘的需

2、要。目前，上述领域，我们的技术还不过关，直接影响发动机寿命。绪论绪论目前我国自制的太行发动机WS-10A，大修周期只有400小时左右，而进口俄罗斯的AL31-FN发动机,则可以达到800小时。图补充1歼10发动机（AL-31FN或WS-10A）图补充2歼10战机绪论（2）引用高级复合材料（碳纤维加环氧树脂）指出我国大飞机制造过程中的技术瓶颈。将腈纶在隔绝空气的状态下加热，里面含的有机东西都蒸发掉，只剩一个长的黑色碳链，把它和其它有机材料合成起来（一般是涂上环氧树脂），一层层压起来，就会既轻又坚韧，可以代替铝合金。我国生产的碳纤维断面，碳链是光滑的，而发达

3、国家的碳链带很多倒刺，像尼龙搭扣一样勾在一起，所以强度很高。另外我国的碳纤维有杂质，一拉就容易断。发达国家的碳纤维都是高纯度的。这方面日本的水平最高。美国全是买日本的碳纤维，再用美国的树脂加工，就直接压成机体框架。像波音787上用了大约37%的这种材料。A380所用复合材料的比倒是23%为了生产787，美国做了一个约30米长的机舱大加温炉，铺一层碳纤维布涂一层有机材料，最后一压，保持温度，30米的机身一下做成。完全不是过去那种在框架上铆上铝蒙皮的做法。这种最尖端的产品以及技术，我们是买不到的。绪论图补充3碳纤维飞机零件图补充4波音787飞机绪论（3）引用

4、高频芯片，指出我国在反导领域的技术差距。导弹击中卫星是很尖端的技术，这个技术尖端在哪儿?导弹弹头上带了一个计算机。但是光有计算机不行，因为计算机芯片是通用芯片。对于半导体芯片，我们最常接触到的是CPU、内存等芯片，这些统称通用芯片。在各种机载、弹载、星载的各传感器里承担电子功能的芯片大部分可归纳为高频芯片。各种末制导炮弹的精度就取决于高频芯片的水平，机载、星载雷达、声呐的功能就会成数量级的提高。我们与西方的差距体现在：西方已是单片雷达，而我们还是把雷达的各种部件分立地组装出来。美国在80年代初制定了一个详细计划，重点发展高频芯片，投入了国家力量，以至于9

5、0年代初大幅领先。它能用一个很小的无人机甚至苍蝇做到的功能，我们还得用很笨重的设备才能实现。我们还要花更大的精力弥补高频芯片的差距。 　　高频芯片材料包括单晶硅、砷化镓器件。在这些领域，我们还存在较大差距。如果差距缩短了，我们的武器水平都会大大前进一步。绪论二、材料科学的形成与内涵知其然，更要知其所以然！1.用使用某种材料到懂得为什么可以使用这种材料-材料科学形成。引入：金相学、金属学等。2.根据零件的技术要求，可以选择不同的材料-将所选择的材料制造成设计零件-材料科学与工程-材料科学内涵。引入：材料的组成与结构、材料的性能、材料的合成与生产、材料的使

6、用效能。3.材料与环境。4.材料成形、成型及控制工程。绪论三、材料的分类与概况1.按照应用领域分类：机械工程材料、电子工程材料、建筑工程材料、航空航天材料、能源材料、生物材料等。2.按照性能特点分类：结构材料（以力学性能为主，兼有一定的物理、化学性能如热导率、耐腐蚀、抗氧化等）；功能材料（以特殊的物理、化学或生物性能为主，如电、磁、声、光、热等）。3.按材料发展的时间段分类：传统材料（已经成熟，在工业中已经批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等）；新型材料（正处于发展中，具有优异性能和应用前景的材料，如纳米材料、超导材料等）。4.在工程上，按照材

7、料的物理化学性能，将材料分为：金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及由三者组合成的复合材料。绪论四、材料及材料科学的地位与作用1.发达国家对材料科学的定位（1）美国：材料科学的进展决定了经济关键部门增长速率的极限范围；“材料科学史美国最重要的学科”；1972年以来，25%的美国人直接从事材料的研究，25%的人间接从事材料的研究。（2）欧盟：1984年以来，在欧盟执行的5个科技框架中，材料是其中最关键的领域，是高技术发展的突破口。其中，德国总结了包括材料在内的21世纪9大重点领域中，材料方面的课题占60%。2.中国1978年，材料科学技术被列为8个新兴的综合性

8、科学技术领域之一；各个5年计划，材料都是重点。先进的材料、合理的设计、正确的加工