材料科学导论绪论材料的发展过程天然材料自然界中动、植物和矿物，如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等。人们利用天然的石器、骨器为工具，最多也进行切割、钻孔、雕刻等工序获得锐利的磨制石器。烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称，随着生产技术进步，人类早已能够用天然的矿土烧制砖瓦和陶瓷，以后又制击了玻璃和水泥，属于烧结材料。从各种天然矿石中提炼出Cu、Fe等金属则属于冶炼金属。陶器、瓷器制作：景泰兰(北京)；宜兴紫砂陶(江苏)；景德镇瓷器(江西)；醛陵瓷器(湖南)；石湾彩陶(广东)；耀州青瓷(陕西)。青铜器：Cu与Sn、Pb等金属组成的合金，与纯Cu相比，熔点降低，硬度增高，用于工具、兵器、食器、如：司母戊鼎、越王勾剑、吴王夫差的宝剑等。铁器：春秋战国时期开始大量使用铁器，西汉时期，采用煤为燃料炼铁比欧州早1700多年。合成材料20世纪初已出现化工合成产品，其中合成塑料、合成橡胶、合成纤维已广泛用于生产生活中。1907年小型酚酯树脂厂建立；1927年热塑性PVC塑料生产实现商品化；1940~1957年研制成功合成橡胶、合成纤维、聚丙烯睛、聚酯纤维、低压PE、PTFE，维尼龙等；1950~1980年工程塑料、聚合物合金、功能聚合物材料的工业化应用；1990年分子设计、高性能、高功能聚合物合成。可设计材料用新的物理、化学方法，根据实际需要去设计特殊性能的材料，如金属陶瓷、铝塑薄膜等复合材料。古代：木材、竹材、土砖、纤维增强复合材料；近代：软质复合材料（各种纤维增强的橡胶）以及硬质复合材料（纤维增强树脂、玻璃钢）；先进：比强应大，比模量高的结构复合材料，促进了航空、航天等高技术产业的发展，被公认为是当代科学技术中的重大关键技术；智能材料近30年研制出的一些新型功能材料，它们能随环境，时间变化改变自己的性能式形状，好像具有智能，其中形状记忆合金已崭露头角。智能材料是为21世纪准备的尖端技术，现已成为材料科学的一个重要前沿领域，有关研究及发展受到人们的很大重视。(Cr有自愈能力，Ni、Ti合金为形状记忆合金)人类使用材料的发展史材料的分类金属材料金属材料是最重要的工程材料（包括金属和以金属为基的合金），最简单的金属材料是纯金属，周期表中金属元素分为简单金属和过渡金属。简单金属结合键完全为金属键；过渡金属结合键为金属键和共价键的混合键，以金属为主的金属材料均为金属晶体材料。一般金属及其合金可分为两大类，黑色金属：以Fe和Fe为基的合金（钢、铸铁、铁合金）；有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金，包括轻金属、易熔金属、难溶金属、贵金属、铀金属、稀土金属、碱土金属。近30年来，相继出现了金属玻璃、准晶、定向共晶合金、微晶、低维合金、以及纳米晶体等一系列从结构到物理力学性能均特色的新金属材料。非金属材料一般无机非金属材料含有Si及其它元素化合物，又称硅酸盐材料，包括无机玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷三大类，工业上应用最广泛的陶瓷又可分为：普通陶瓷：含SiO2、Al2O3的硅酸盐材料；新型陶瓷：为高熔点氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等烧结材料；金属陶瓷：陶瓷生产方法制取金属与碳化物或其它化合物的粉沫制品。陶瓷材料坚硬、稳定，但脆性大，用于制造工具、用具。该材料内部键型是氧原子与金属原子形成离子键，且尺寸大的氧原子为陶瓷基质，较小的金属原子处于氧原子之间空隙外。合成材料是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶等有机聚合物合成材料，它们质地轻巧、原料丰富、加工简便、性能良好、用途广泛，其发展速度大大超过钢铁、水泥、木材等传统的三大基本材料。1．塑料是合成材料中用量最多的一类，常用于制造机器零件或构件，分为热塑料和热固性塑料。热塑性塑料：PE、PP、PB（聚丙乙烯）、PVC，具有加热熔融特征。热固性塑料：醇酸树脂、氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚脂和聚氨酯等。不能反复溶融，而且一次固化；2．橡胶指经硫化处理，弹性特别良好的聚合物，有通用橡胶和特种橡胶两种。3．合成纤维由单体聚合成强度很高的聚合物，通过机械处理获得纤维材料。复合材料采取取长补短的方法将两种或两种以上不同材料进行有效复合得到的复合型材料。由于它是不同类型材料复合组成，结合键相当复杂，它在强度、钢度、耐蚀性方面比单独金属、陶瓷、聚合物优越、具有广阔发展前景。1．纤维（或晶须）增强或补强复合材料2．第二相颗粒弥散复合材料3．梯度功能复合材料功能材料具有能适应外界条件而改变自身性能的材料，如磁性材料、发光材料、记忆材料、光导材料、超导材料等。材料是必需的物质基础，是社会进步的里程碑；材料是现代社会进步的三大支柱（材料、信息、能源）之一；材料是六大技术群体（信息、新材料、新能源、生物、空间、海洋）之一；材料是20-21世纪新技术革命的主要标志（信