1、會計學1材料材料(cilio)與人類與人類第一頁，共32頁。Return法：埃菲爾鐵塔法：埃菲爾鐵塔第1頁/共31頁第二頁，共32頁。Return第2頁/共31頁第三頁，共32頁。Return第3頁/共31頁第四頁，共32頁。Return第4頁/共31頁第五頁，共32頁。Return美：北極星火箭美：北極星火箭(hujin)第5頁/共31頁第六頁，共32頁。阿拉斯加的輸油管道阿拉斯加的輸油管道起重機起重機電視塔電視塔機機 床床齒齒 輪輪螺螺 栓栓第6頁/共31頁第七頁，共32頁。二戰(zhàn)期間，美、英等盟軍諾曼底登陸。貨輪(huln)（自由輪）橫渡大西洋時船體斷裂。 1950年，美國北極星導彈(do

2、dn)的固體燃料發(fā)動機在試射時爆炸。第7頁/共31頁第八頁，共32頁。1986年1月28日，美國(mi u)航天飛機“挑戰(zhàn)號”發(fā)射升空后75秒即發(fā)生爆炸 挑戰(zhàn)(tio zhn)號全體人員合影2003年2月1日，美國使用(shyng)次數(shù)最多的“哥倫比亞”號航天飛機失事哥倫比亞號全體人員合影第8頁/共31頁第九頁，共32頁。 飛機飛機(fij)，船舶，埃菲爾鐵塔，船舶，埃菲爾鐵塔 人類社會人類社會(shhu)的一切活動，都離不的一切活動，都離不開材料開材料; 新世紀人類面臨新世紀人類面臨(minlng)的五大問題（人的五大問題（人口、糧食、資源、能源與環(huán)境）都與材料密不口、糧食、資源、能源與環(huán)境

3、）都與材料密不可分?？煞帧?材料是人類文明和科學進步的基礎(chǔ)，它材料是人類文明和科學進步的基礎(chǔ)，它使人類使人類社會社會環(huán)境緊密而有機地聯(lián)系環(huán)境緊密而有機地聯(lián)系在一起。在一起。 前前 言言第9頁/共31頁第十頁，共32頁。第一節(jié)：材料第一節(jié)：材料(cilio)與人類文明及社會現(xiàn)代化與人類文明及社會現(xiàn)代化一、材料一、材料(cilio)(cilio)與與物質(zhì)物質(zhì) 物質(zhì)（物質(zhì)（Substance):宇宙萬物均是物質(zhì)構(gòu)成宇宙萬物均是物質(zhì)構(gòu)成(guchng)、 包括水、空氣、廢棄物。包括水、空氣、廢棄物。 材料（材料（Materials)Materials):是人類用于制造生活和生是人類用于制造生活和生 產(chǎn)

4、用的機器、構(gòu)件、器體和產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類產(chǎn)用的機器、構(gòu)件、器體和產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類 賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。 材料與材料與物質(zhì)物質(zhì)的區(qū)別、聯(lián)系：的區(qū)別、聯(lián)系： 材料是材料是 有用的、能用來制造物件、物品的物質(zhì)；有用的、能用來制造物件、物品的物質(zhì)； 多指固體的、用于工程上的物質(zhì)；多指固體的、用于工程上的物質(zhì)； 主要是指人造物質(zhì)。主要是指人造物質(zhì)。 第10頁/共31頁第十一頁，共32頁。二、材料二、材料(cilio)(cilio)是人類文明的里程碑是人類文明的里程碑1. 是人類歷史是人類歷史(lsh)階段的標志階段的標志 舊石器時代舊石器時代(shdi)新石器時代新石器

5、時代(shdi)青銅器時代青銅器時代(shdi)鐵器時代鐵器時代(shdi) ？思考題思考題1 1: 為何青銅器時代在前、鐵器時代在后？為何青銅器時代在前、鐵器時代在后？思考題思考題2 2： 現(xiàn)在是什么歷史階段？現(xiàn)在是什么歷史階段？2. 導致城市的建立導致城市的建立 例：芝加哥；嘉峪關(guān)、金昌例：芝加哥；嘉峪關(guān)、金昌3. 推動經(jīng)濟發(fā)展推動經(jīng)濟發(fā)展 如幾次工業(yè)革命；并參如幾次工業(yè)革命；并參P2； 無鋼鐵無鋼鐵無鐵道無鐵道美國就不能開發(fā)西部美國就不能開發(fā)西部不能不能 現(xiàn)代化現(xiàn)代化； 無金屬材料無金屬材料無機械工業(yè)、無建筑業(yè)無機械工業(yè)、無建筑業(yè)第11頁/共31頁第十二頁，共32頁。 無高分子材料無高分

6、子材料(cilio)無家電、無輕工業(yè)無家電、無輕工業(yè) 無功能材料無功能材料無晶體管、集成電路、計算機、硅材無晶體管、集成電路、計算機、硅材 料等；無激光料等；無激光(jgung)器（激光器（激光(jgung)材料）和光纖通訊（材料）和光纖通訊（光導纖光導纖 維）維） 無高溫合金、鈦合金和高溫結(jié)構(gòu)無高溫合金、鈦合金和高溫結(jié)構(gòu)(jigu)陶瓷陶瓷無航空無航空航天航天 技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展 無現(xiàn)代材料無現(xiàn)代材料無現(xiàn)代科技、文明及經(jīng)濟發(fā)展。無現(xiàn)代科技、文明及經(jīng)濟發(fā)展。4. 材料、信息、能源是人類文明的三大柱石，材料、信息、能源是人類文明的三大柱石， 而材料又是后二者的物質(zhì)基礎(chǔ)。而材料又是后二者的物質(zhì)基

7、礎(chǔ)。第12頁/共31頁第十三頁，共32頁。三、材料三、材料(cilio)是社會現(xiàn)代化的是社會現(xiàn)代化的 物質(zhì)基礎(chǔ)與先導（自學）物質(zhì)基礎(chǔ)與先導（自學） 新世紀美國確定的經(jīng)濟新世紀美國確定的經(jīng)濟(jngj)發(fā)展重點發(fā)展重點三大產(chǎn)業(yè)：信息產(chǎn)業(yè)三大產(chǎn)業(yè)：信息產(chǎn)業(yè)(xn x chn y)、生物工程產(chǎn)業(yè)、納米產(chǎn)業(yè)、生物工程產(chǎn)業(yè)、納米產(chǎn)業(yè)兩大支柱：材料、先進制造技術(shù)兩大支柱：材料、先進制造技術(shù)第13頁/共31頁第十四頁，共32頁。第二節(jié)：材料第二節(jié)：材料(cilio)循環(huán)（循環(huán)（Materials Cycling） 材料材料(cilio)、能源與、能源與環(huán)境環(huán)境一、材料一、材料(cilio)的單向循環(huán)模式（如

8、的單向循環(huán)模式（如圖圖11） 資源開采資源開采生產(chǎn)加工生產(chǎn)加工消費消費(xiofi)使用使用廢物丟棄廢物丟棄 與材料相關(guān)的產(chǎn)業(yè)既是資源消耗的大戶，也是能源與材料相關(guān)的產(chǎn)業(yè)既是資源消耗的大戶，也是能源消耗的大戶，又是環(huán)境污染的主要來源。消耗的大戶，又是環(huán)境污染的主要來源。第14頁/共31頁第十五頁，共32頁。二、材料二、材料(cilio)的雙向循的雙向循環(huán)模式環(huán)模式 一個生產(chǎn)一個生產(chǎn)(shngchn)過程的輸出變?yōu)檫^程的輸出變?yōu)榱硪粋€（生另一個（生 產(chǎn)）產(chǎn)） 過程的輸入，一個過程的廢過程的輸入，一個過程的廢物變成另一個過程的原料；如圖物變成另一個過程的原料；如圖12 清潔生產(chǎn)清潔生產(chǎn)(shngc

9、hn)、無害循、無害循環(huán)。參環(huán)。參P5思路：思路：第15頁/共31頁第十六頁，共32頁。三、三、 材料的可持續(xù)發(fā)展材料的可持續(xù)發(fā)展(fzhn)戰(zhàn)略與生態(tài)環(huán)境材料戰(zhàn)略與生態(tài)環(huán)境材料1、材料的可持續(xù)、材料的可持續(xù)(chx)發(fā)展戰(zhàn)略發(fā)展戰(zhàn)略u 保證材料性能的同時保證材料性能的同時(tngsh)，盡可能節(jié)約資，盡可能節(jié)約資源與減少環(huán)境污染，改變片面追求性能的舊觀點；源與減少環(huán)境污染，改變片面追求性能的舊觀點；u 重視對材料及其產(chǎn)品整個壽命周期對環(huán)境協(xié)調(diào)性的重視對材料及其產(chǎn)品整個壽命周期對環(huán)境協(xié)調(diào)性的評價；評價；u 不但講科學技術(shù)效益、經(jīng)濟效益，還要將社不但講科學技術(shù)效益、經(jīng)濟效益，還要將社會效益，將材

10、料科技與產(chǎn)業(yè)具體目標和各國、各會效益，將材料科技與產(chǎn)業(yè)具體目標和各國、各地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的大目標結(jié)合起來。地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的大目標結(jié)合起來。第16頁/共31頁第十七頁，共32頁。2、 生態(tài)環(huán)境材料生態(tài)環(huán)境材料(cilio)的研發(fā)的研發(fā)u 20世紀世紀(shj)90年代以來國際材料與工程的最新趨勢。年代以來國際材料與工程的最新趨勢。u 生態(tài)環(huán)境材料：同時具有生態(tài)環(huán)境材料：同時具有(jyu)優(yōu)良使用性能和最佳優(yōu)良使用性能和最佳u環(huán)境協(xié)調(diào)性能的材料。其特征：環(huán)境協(xié)調(diào)性能的材料。其特征：資源、能源消耗少，生態(tài)和環(huán)境污染??；資源、能源消耗少，生態(tài)和環(huán)境污染小；再生利用率高或可降解化和可循環(huán)利用；再生利用率高

11、或可降解化和可循環(huán)利用； 在制造、使用、廢棄直到再生利用的整個壽命周期在制造、使用、廢棄直到再生利用的整個壽命周期 中均與環(huán)境協(xié)調(diào)共存。中均與環(huán)境協(xié)調(diào)共存。第17頁/共31頁第十八頁，共32頁。u 途徑：途徑： 或開發(fā)新材料或開發(fā)新材料;u 或改進、改造或改進、改造(gizo)傳統(tǒng)材料（達到節(jié)約資傳統(tǒng)材料（達到節(jié)約資料料 u 并與環(huán)境協(xié)調(diào)）。并與環(huán)境協(xié)調(diào)）。u 4倍因子倍因子(ynz)理論：半份消耗，倍數(shù)產(chǎn)出理論：半份消耗，倍數(shù)產(chǎn)出其結(jié)其結(jié)果果4倍倍u 產(chǎn)出（同樣資源消耗水平）。產(chǎn)出（同樣資源消耗水平）。u 兩大主題兩大主題(zht)： （2）LCALCA：Life Cycle Assessm

12、ent Life Cycle Assessment 即即材料的材料的 環(huán)境協(xié)調(diào)性評價。環(huán)境協(xié)調(diào)性評價。（1）生態(tài)環(huán)境材料設計、研究與開發(fā)；）生態(tài)環(huán)境材料設計、研究與開發(fā)；第18頁/共31頁第十九頁，共32頁。第三節(jié)：材料科學與工程第三節(jié)：材料科學與工程(gngchng)（MSEMSE：Materials Science and EngineeringMaterials Science and Engineering）一、材料科學的興起一、材料科學的興起(xngq)（參見（參見P78） 相關(guān)基礎(chǔ)學科對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性能的深入研究，相關(guān)基礎(chǔ)學科對物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性能的深入研究， 促進對材料本質(zhì)促進對

13、材料本質(zhì)(bnzh)的了解；的了解； 金屬、陶瓷和高分子材料早已自成體系，相互借金屬、陶瓷和高分子材料早已自成體系，相互借 鑒，促進材料科學的發(fā)展；鑒，促進材料科學的發(fā)展； 各類材料的研究設備與生產(chǎn)手段相同、相近；各類材料的研究設備與生產(chǎn)手段相同、相近；（使用中）不同類型的材料可相互代替和補充，故（使用中）不同類型的材料可相互代替和補充，故 需相互貫通；需相互貫通； 復合材料更需對各類材料的全面了解、總體把握。復合材料更需對各類材料的全面了解、總體把握。第19頁/共31頁第二十頁，共32頁。二、材料科學與工程二、材料科學與工程(gngchng)（MSE）材料科學：是一門應用科學，研究材料的成分

14、材料科學：是一門應用科學，研究材料的成分(chng fn)、組織、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，了解材料的本質(zhì)有、組織、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系，了解材料的本質(zhì)有關(guān)理論與描述。關(guān)理論與描述。材料工程：是一個工程領(lǐng)域，處理材料制備、處理加工過程材料工程：是一個工程領(lǐng)域，處理材料制備、處理加工過程中的工藝和各種工程問題，進行設計中的工藝和各種工程問題，進行設計(shj)并在工程上實施并在工程上實施與保證，產(chǎn)生預定的性能。與保證，產(chǎn)生預定的性能。MSE：具有鮮明的工程性具有鮮明的工程性(最終得到符合要求的工程最終得到符合要求的工程 材料材料)。MSE：是知識開發(fā)和傳輸?shù)囊粋€完整體系。是知識開發(fā)和傳輸?shù)囊粋€完整體

15、系。如圖如圖13第20頁/共31頁第二十一頁，共32頁。第四節(jié)第四節(jié) 材料成分材料成分結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)合成合成(hchng)與加工與加工 性能性能使用效能使用效能 包括了決定材料性質(zhì)和使用性能的原子類型和排列方式包括了決定材料性質(zhì)和使用性能的原子類型和排列方式 ,內(nèi)內(nèi)涵豐富涵豐富(fngf)，是具體材料合成制備和加工方法的結(jié)果。，是具體材料合成制備和加工方法的結(jié)果。制造材料制造材料(組合原子組合原子,分子成集聚體分子成集聚體)與零件與零件(成型成型,加工處理加工處理)。制備的作用包括合成新材料制備的作用包括合成新材料,用新技術(shù)合成一致的材料用新技術(shù)合成一致的材料(獲新的形式獲新的形式),按特殊用途來合

16、成材料這三個方面。按特殊用途來合成材料這三個方面。對金屬材料對金屬材料:一般先合成制備一般先合成制備(冶煉冶煉)再后續(xù)加工再后續(xù)加工(如軋制如軋制,機械機械 加工加工)； 對于其它材料對于其它材料:合成與加工的界限模糊合成與加工的界限模糊,如高聚物的反映注射成型如高聚物的反映注射成型,陶瓷的燒結(jié)。陶瓷的燒結(jié)。第21頁/共31頁第二十二頁，共32頁。 材料的性質(zhì)是材料的功能特性和效用的定量度量材料的性質(zhì)是材料的功能特性和效用的定量度量(dling)和描和描述。述。 也表示了材料對外界作用或刺激的反應或整體也表示了材料對外界作用或刺激的反應或整體響應，并按其響應類型和大小表達出的一種品質(zhì)或特性。響

17、應，并按其響應類型和大小表達出的一種品質(zhì)或特性。 又稱又稱或或。如速度，使用壽命，安全可靠性，成本。如速度，使用壽命，安全可靠性，成本與與既相互聯(lián)系，又相互區(qū)別。材料的性能是其既相互聯(lián)系，又相互區(qū)別。材料的性能是其使用性能的基礎(chǔ)，一般而言，材料的性能多系實驗室條件下的使用性能的基礎(chǔ)，一般而言，材料的性能多系實驗室條件下的簡單性能，而使用性能多系在實際使用環(huán)境或工況下元器件、簡單性能，而使用性能多系在實際使用環(huán)境或工況下元器件、零件或設備考核出的復雜性能，零件或設備考核出的復雜性能，材料的性能在使用中會逐漸發(fā)生變化的。材料的性能在使用中會逐漸發(fā)生變化的。第22頁/共31頁第二十三頁，共32頁。關(guān)

18、于材料關(guān)于材料(cilio)的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)： 材料是有結(jié)構(gòu)的；材料是有結(jié)構(gòu)的； 材料設計材料設計：根據(jù)理論和信息，設計出符合要求的成分和組織結(jié)構(gòu)的根據(jù)理論和信息，設計出符合要求的成分和組織結(jié)構(gòu)的新材料，提出其制備合成方案，預測其性能。這需多層次多尺度的新材料，提出其制備合成方案，預測其性能。這需多層次多尺度的材料設計材料設計. 選用材料：選用材料：科學合理、經(jīng)濟地選擇合乎工程應用的某種材料?？茖W合理、經(jīng)濟地選擇合乎工程應用的某種材料。第23頁/共31頁第二十四頁，共32頁。 作業(yè)作業(yè)(zuy)：1，3，5，7第24頁/共31頁第二十五頁，共32頁。金屬材料金屬材料 鑄造：砂型、壓鑄、永久鑄造：

19、砂型、壓鑄、永久鑄型、連續(xù)鑄造鑄型、連續(xù)鑄造 成型：鍛造、拉絲、深沖成型：鍛造、拉絲、深沖、彎曲、彎曲 連接：氣焊、接觸焊、釬連接：氣焊、接觸焊、釬焊、氬弧焊、摩擦焊、擴散焊焊、氬弧焊、摩擦焊、擴散焊 機械加工：車、鉆、磨、機械加工：車、鉆、磨、切削切削 粉末冶金粉末冶金 將液態(tài)金屬澆入或注入固體模中得到所要求將液態(tài)金屬澆入或注入固體模中得到所要求的形狀。的形狀。通常在熱狀態(tài)下用高壓力將固體金屬變形為通常在熱狀態(tài)下用高壓力將固體金屬變形為有用形狀。有用形狀。采用液態(tài)金屬、變形或高壓、高溫將幾塊金采用液態(tài)金屬、變形或高壓、高溫將幾塊金屬連接在一起。屬連接在一起。用切削加工去掉多余金屬，獲得成品件

20、。用切削加工去掉多余金屬，獲得成品件。先在高溫下將金屬粉末壓制成需要的形狀，先在高溫下將金屬粉末壓制成需要的形狀，然后進行高溫加熱，然后進行高溫加熱， 使微粒連結(jié)成整體。使微粒連結(jié)成整體。 陶瓷材料陶瓷材料 鑄造：包括涂泥釉鑄造：包括涂泥釉 壓制：擠壓、壓制、等靜壓制：擠壓、壓制、等靜壓成形壓成形 燒結(jié)燒結(jié) 將液體陶瓷或液體加固體的陶瓷泥漿澆注成將液體陶瓷或液體加固體的陶瓷泥漿澆注成所需形狀。所需形狀。將液體陶瓷或液體加固體的陶瓷泥漿壓制成將液體陶瓷或液體加固體的陶瓷泥漿壓制成有用形狀。有用形狀。將壓制成的固體陶瓷進行高溫加熱，使之粘將壓制成的固體陶瓷進行高溫加熱，使之粘連成塊。連成塊。 第25頁/共31頁第二十六頁，共32頁。聚合物聚合物 模制：注模法，轉(zhuǎn)移注模模制：注模法，轉(zhuǎn)移注模法法 成形：旋壓、擠壓、真空成形：旋壓、擠壓、真空成形成形 將熱的甚至液態(tài)的聚合物壓入模具中，其類似將熱的甚至液態(tài)的聚合物壓入模具中，其類似鑄造。鑄造。將受熱的聚合物強迫通過模孔或包裹在