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材料科学与工程导论Introduction to material science and engineering;绪 论 材料的定义与分类 材料的地位和作用 材料科学与工程的形成和发展;;材料是人类文明的里程碑;;材料强度密度比在不同年代里的进展(由图中可以看 出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约50倍);现代涡轮喷气发动机;;;;小结;21世纪重点发展的高技术领域的材料选择;?? 新材料技术出现群体性突破，将对21世纪基础科学 和几乎所有工业领域产生革命性影响 纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的领域之一 光??子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料。 新型功能材料（超导材料、智能材料、生物医用材料） 新型结构材料（高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）;单项模式的灾难;材料循环 ;矿物加工 矿产原材料 工业废料 粉煤灰 废旧电子 产品 等 ;;材料科学与工程的定义;材料科学与工程的特点;材料科学与工程的特点;材料科学与工程的内涵;材料科学与工程的形成和发展;材料科学与工程的由来;是各学科综合发展的必然结果;从社会经济需求的牵引、科学技术发展的推动以及不同材料的诸多共性来看，有必要形成一门材料科学。 材料科学一般认为研究材料的组织、结构和性质的关系，探索自然规律，属于基础研究；但实际上，研究和发展材料的目的在于应用。材料又是一门应用科学，研究材料必须通过合理工艺流程才能制备出具有实际价值的材料来，即材料工程问题。;美国MIT 1865～1879 地质与采矿工程 1879～1884 采矿工程 1884～1888 采矿工程（地质、采矿、冶金） 1888～1890 采矿与冶金 1890～1927 采矿工程与冶金 1927～1937 采矿与冶金 1937～1966 冶金 1966～1975 冶金与材料科学 1975～现在材料科学与工程;Thanks for your attention ;第二部分 材料科学与工程的四要素;材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料 对电.磁.光.热.机械载荷的反应。;32;33;34;35;36;37;38;39;40;强度指标的意义;强度指标及意义;强度指标的意义;44;45;加工硬化;加工硬化;48;布氏硬度：淬火钢球 载荷 压痕总面积 维氏硬度：金刚石棱锥 载荷 压痕总面积 洛氏硬度：金刚石圆锥 压入深度 ;50;刚度的表征;刚度表征和意义;53;54;55;蠕变试验和蠕变曲线;抗蠕变性表征： 蠕变极限 持久强度;58;韧性表征和意义;;61;电力 机械、交通 电子、微电子 日常生活;决定电导率的基本参数 parameters 载流子类型 charge carrier—— 电子、空穴、正离子、负离子 载流子数 charge carrier density----n, 个/m3 载流子迁移率 electron mobility ;不同材料的电导率举例 ;;聚合物的电导性;导电聚合物的应用;超导电性——在一定低温下材料突然失去电阻的现象 （小于10-25Ω·cm） 1913年 , 超导现象发现, 诺贝尔物理奖 1987年, 在陶瓷（金属氧化物）中发现超导现象，超导研究取得重大突破, 诺贝尔物理奖;超导体的两种特性： ;材料的分类及其电导率 ;71;磁矩——表征磁性物体磁性大小的物理量。m 电子轨道磁矩 电子自旋磁矩;磁性的本质 电子的磁矩 电子的自旋磁矩＞＞轨道磁矩 孤立原子 具有“永久磁矩” 有未被填满的电子壳层 不具磁性 原子各层都充满电子 ;抗磁性 外磁场中，感生一个磁矩，与外磁场方向相反 ;75;高分子材料的磁学性能 1、大多数体系为抗磁性材料 2、顺磁性仅存在于两类有机物 含有过渡金属 含有属于定域态或较少离域的未成对电子 （不饱和键、自由基等）;77;光：电磁波 固体材料的光学性质，取决于电磁辐射与材料表 面、近表面以及材料内部的电子、原子、缺陷之间 的相互作用;79;热导率：单位温度梯度下， 单位时间内通过单位垂直 面积上的热量 ;不同种类材料性能的比较;82;83;84;85;86;87;88;89;90;91;92;原子参量及原子空间配位;键和结构与材料性质;键和结构与材料性质;96;晶体和非晶体;晶体和非晶体非晶体：短程有序，长程无序热力学上处于亚稳态高温退火晶化低温退火结构