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1 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 第一章材料科学进展第一章材料科学进展 2 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 本章框架本章框架 发展战略发展战略 发展史与现状发展史与现状 未来未来 问题与趋势问题与趋势 作用与地位作用与地位 展望展望 回顾回顾 3 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 第一节发展史与现状第一节发展史与现状 4 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 一、一、什么是材料什么是材料什么是材料 二、 什么是材料 二、材料的发展史材料的发展史材料的发展史 三、 材料的发展史 三、四要素关系四要素关系四要素关系 四、 四要素关系 四、材料科学与工程的任务材料科学与工程的任务材料科学与工程的任务 五、 材料科学与工程的任务 五、制造业的发展制造业的发展制造业的发展制造业的发展 本节内容本节内容 5 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 一、 什么是材料一、 什么是材料 6 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 什么是材料什么是材料什么是材料什么是材料materialsmaterialsmaterialsmaterials Materials is the stuff from which a Materials is the stuff from which a Materials is the stuff from which a Materials is the stuff from which a thing is made thing is made thing is made thing is made for usingfor usingfor usingfor using. . . . 材料是人类社会所能接受的、可经济地制造材料是人类社会所能接受的、可经济地制造材料是人类社会所能接受的、可经济地制造材料是人类社会所能接受的、可经济地制造 有用物品的物质。有用物品的物质。有用物品的物质。有用物品的物质。 天然材料天然材料天然材料天然材料人工材料人工材料人工材料人工材料 7 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 The broad field of materials science and engineering seeks to explain and control one or more of the four basic elements 1. The structure and composition of a material, including the type of atoms and their arrangement as viewed over the range of length scales nano-, meso-, micro-, macro-scale. 2. The synthesis and processing by which the particular arrangement of atoms achieved. 3. The properties of the material resulting from the atoms and their arrangement, that make material interesting or useful. 4. The perance of the material, that is, the measurement of its usefulness in actual conditions, taking account of economic and social costs and benefits. Man made materialsMaterials Science and Engineering 8 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 What are materialsWhat are materials 材料材料材料材料性質性質性質性質 MetalMetal strong, good conductors of heat and electricitystrong, good conductors of heat and electricity CeramicsCeramics oxides, nitrides, and carbidesoxides, nitrides, and carbides insulating and insulating and resistant to high temperatures and harsh resistant to high temperatures and harsh environmentsenvironments PlasticsPlastics organic compounds based upon carbon and organic compounds based upon carbon and hydrogenhydrogen low density and are not stable at high low density and are not stable at high temperaturestemperatures SemiSemi- - conductorsconductors electrical properties are strongly dependent upon electrical properties are strongly dependent upon small amounts of impuritiessmall amounts of impurities CompositesComposites Composites consist of more than one material typeComposites consist of more than one material type 9 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 二、二、材料的发展史材料的发展史材料的发展史材料的发展史 10 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 1 1 1 1、材料的发展史，就是人类社会的发展史。、材料的发展史，就是人类社会的发展史。、材料的发展史，就是人类社会的发展史。、材料的发展史，就是人类社会的发展史。 人类历史的划分人类历史的划分人类历史的划分人类历史的划分 现代社会现代社会现代社会现代社会 三三三三 大大大大 支支支支 柱柱柱柱 能源、信息和能源、信息和能源、信息和能源、信息和材料材料材料材料（（（（1998199819981998）））） 生物工程，信息技术和生物工程，信息技术和生物工程，信息技术和生物工程，信息技术和新材料新材料新材料新材料 石器时代石器时代石器时代石器时代→→→→陶器时代陶器时代陶器时代陶器时代→→→→青铜器时代青铜器时代青铜器时代青铜器时代→→→→铁器时代。铁器时代。铁器时代。铁器时代。 11 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 铁器时代铁器时代铁器时代铁器时代 青铜时代青铜时代青铜时代青铜时代 多元材料时代多元材料时代多元材料时代多元材料时代 石器时代石器时代石器时代石器时代 12 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 工业革命后冶金工业发展的里程碑工业革命后冶金工业发展的里程碑 早期早期 焦炭高炉（代替木炭） 熟铁与炼钢技术 碾压锻造技术（代替铁锤） 焦炭高炉（代替木炭） 熟铁与炼钢技术 碾压锻造技术（代替铁锤） 凝固（铸造）凝固（铸造）--塑性成形（锻造）的材料加工工 业体系 塑性成形（锻造）的材料加工工 业体系 近期近期 1856年转炉世界钢产量年转炉世界钢产量5万吨（万吨（1850）） 1864年平炉→年平炉→2800万吨（万吨（1900）） 工业材料发展早期工业材料发展早期 以钢铁为中心的冶金（冶炼）以钢铁为中心的冶金（冶炼） 13 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 2 2 2 2、材料的发展史，就是人类科技的发展史、材料的发展史，就是人类科技的发展史、材料的发展史，就是人类科技的发展史、材料的发展史，就是人类科技的发展史 信息、材料、能源、生物技术信息、材料、能源、生物技术信息、材料、能源、生物技术信息、材料、能源、生物技术 现代高科技现代高科技现代高科技现代高科技 材料材料材料材料人类社会发展的里程碑人类社会发展的里程碑人类社会发展的里程碑人类社会发展的里程碑 新材料新材料新材料新材料现代科学技术和社会发展的现代科学技术和社会发展的现代科学技术和社会发展的现代科学技术和社会发展的 基础和支柱基础和支柱基础和支柱基础和支柱 社会文明支柱，科技创新的重要标志社会文明支柱，科技创新的重要标志社会文明支柱，科技创新的重要标志社会文明支柱，科技创新的重要标志 14 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 1669, N. Steno, 晶面角守恒定律1669, N. Steno, 晶面角守恒定律 材料科学的发展过程材料科学的发展过程 1885, A. Bravais, 晶体空间点阵学说1885, A. Bravais, 晶体空间点阵学说 1912, M. Laue*, 晶体的X射线衍射1912, M. Laue*, 晶体的X射线衍射 1915, W. H. Bragg and W. L. Bragg** X射线晶体结构分析方法 1915, W. H. Bragg and W. L. Bragg** X射线晶体结构分析方法 电子显微镜（SEM、TEM）电子显微镜（SEM、TEM） 扫描探针显微术***（STM、AFM）扫描探针显微术***（STM、AFM） 15 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 Reaumur 1722 Hill 1748 在放大镜下观察出晶粒Reaumur 1722 Hill 1748 在放大镜下观察出晶粒 材料科学的发展过程材料科学的发展过程 Sorbit 发现并描述了细珠光体Sorbit 发现并描述了细珠光体 Young1807提出材料弹性模量概念Young1807提出材料弹性模量概念 Barlow1826关于材料强度的测定Barlow1826关于材料强度的测定 Tehernoff1861发表了钢临界点的实验报告Tehernoff1861发表了钢临界点的实验报告 Wshery1860-1870关于拉伸、扭转、变曲应力的工作及 得出的第一条 Wshery1860-1870关于拉伸、扭转、变曲应力的工作及 得出的第一条S S- -N N曲线，开辟了材料、组织与性能间关系的 科学研究 曲线，开辟了材料、组织与性能间关系的 科学研究 16 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 路甬祥“科技百年的回眸与新世纪的展望”路甬祥“科技百年的回眸与新世纪的展望” 21世纪仍将是信息革命的时代，信息科技仍将是 最活跃、发展最迅速、影响最广泛和深刻的科技 领域 21世纪仍将是信息革命的时代，信息科技仍将是 最活跃、发展最迅速、影响最广泛和深刻的科技 领域 21世纪将是生命科技的世纪21世纪将是生命科技的世纪 21世纪将是新材料和先进制造技术迅速发展和广 泛应用的时代 21世纪将是新材料和先进制造技术迅速发展和广 泛应用的时代 21世纪将是发展和利用高效、洁净和安全新能源 的时代 21世纪将是发展和利用高效、洁净和安全新能源 的时代 17 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 三、三、四要素关系四要素关系四要素关系四要素关系 18 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 四要素及其交互作用四要素及其交互作用四要素及其交互作用四要素及其交互作用 性质、性质、性质、性质、服役行为与寿命、服役行为与寿命、服役行为与寿命、服役行为与寿命、结构与成分、合成与加工结构与成分、合成与加工结构与成分、合成与加工结构与成分、合成与加工 认识论和方法论认识论和方法论认识论和方法论认识论和方法论 材料科学与工程技术的相互关系和影响材料科学与工程技术的相互关系和影响材料科学与工程技术的相互关系和影响材料科学与工程技术的相互关系和影响 材料科学与工程的内在本质与外部环材料科学与工程的内在本质与外部环材料科学与工程的内在本质与外部环材料科学与工程的内在本质与外部环 境的相关性和统一性境的相关性和统一性境的相关性和统一性境的相关性和统一性 材料科学与工程界统一认识和行为的共用准材料科学与工程界统一认识和行为的共用准材料科学与工程界统一认识和行为的共用准材料科学与工程界统一认识和行为的共用准 则，达成世界性共识。则，达成世界性共识。则，达成世界性共识。则，达成世界性共识。 19 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 合成与制备合成与制备获取材料的手 段，工艺技术进步为标志 获取材料的手 段，工艺技术进步为标志 成分与结构成分与结构材料的本质， 认识材料的理论基础； 材料的本质， 认识材料的理论基础； 材料特性材料特性选用材料的依 据； 选用材料的依 据； 服役行为与寿命服役行为与寿命材料的加 工和服役条件结合，考察材 料的使用寿命，成为 MSE 的最终目标。 材料的加 工和服役条件结合，考察材 料的使用寿命，成为 MSE 的最终目标。 合成与制备 材料特性 成分与结 构 服役行为与寿命 合成与制备 材料特性 成分与结 构 服役行为与寿命 材料科学与工程材料科学与工程MSE的四要素四面体关系的四要素四面体关系 20 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 四要素与五要素四要素与五要素 效能（使用性能） （气氛 温度 受力状态） 21 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 美国国家研究院材料科学与工程委员会美国国家研究院材料科学与工程委员会 材料科学与工程领域存在材料科学与工程领域存在四个要素四个要素（性质与现象、 使用性能、结构与成分、合成与加工）和 （性质与现象、 使用性能、结构与成分、合成与加工）和两个关键两个关键 （仪器设备和分析建模）（仪器设备和分析建模） 22 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 新材料与合成/加工新材料与合成/加工 许多新型功能材料的组织、结构与性能更多地 依赖于制备加工。如非晶、化合物、半导体与 纳米等材料。若无相应的制备技术就不存在该 材料。 许多新型功能材料的组织、结构与性能更多地 依赖于制备加工。如非晶、化合物、半导体与 纳米等材料。若无相应的制备技术就不存在该 材料。 材料的合成/加工在四元素中占据日益重要的地 位，新型材对合成/加工的要求不断提高，合成 /加工的难度不断增大。 材料的合成/加工在四元素中占据日益重要的地 位，新型材对合成/加工的要求不断提高，合成 /加工的难度不断增大。 许多加工工艺性能也有很大变化，如塑变特 性、结晶特性等 许多加工工艺性能也有很大变化，如塑变特 性、结晶特性等 23 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 四、材料科学与工程的任务四、材料科学与工程的任务 24 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 材料科学与工程的定义研究材料成份材料科学与工程的定义研究材料成份材料科学与工程的定义研究材料成份材料科学与工程的定义研究材料成份/ /结构、制备结构、制备结构、制备结构、制备/ /合合合合 成、性能和使用效能及其关系的科学技术。成、性能和使用效能及其关系的科学技术。成、性能和使用效能及其关系的科学技术。成、性能和使用效能及其关系的科学技术。 在原子尺度在原子尺度在原子尺度在原子尺度 结构与成分，包括原子及所观察尺度范围（纳结构与成分，包括原子及所观察尺度范围（纳结构与成分，包括原子及所观察尺度范围（纳结构与成分，包括原子及所观察尺度范围（纳 米、介观、微米、介观、微米、介观、微米、介观、微 观、宏观）内原子的排列组观、宏观）内原子的排列组观、宏观）内原子的排列组观、宏观）内原子的排列组 合。合。合。合。 使原子（原子团）、分子可得到特定排列组使原子（原子团）、分子可得到特定排列组使原子（原子团）、分子可得到特定排列组使原子（原子团）、分子可得到特定排列组 合的合成与加工，得到的使用性能；合的合成与加工，得到的使用性能；合的合成与加工，得到的使用性能；合的合成与加工，得到的使用性能； 考虑经济和社会效益的服役条件及其有效性度量考虑经济和社会效益的服役条件及其有效性度量考虑经济和社会效益的服役条件及其有效性度量考虑经济和社会效益的服役条件及其有效性度量 四要素是一个整体，内部联系是核心与活力。四要素是一个整体，内部联系是核心与活力。四要素是一个整体，内部联系是核心与活力。四要素是一个整体，内部联系是核心与活力。 25 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 材料科学与工程的任务材料科学与工程的任务材料科学与工程的任务材料科学与工程的任务 宏微观紧密结合，在原子宏微观紧密结合，在原子宏微观紧密结合，在原子宏微观紧密结合，在原子/ /分子的层次上将成分子的层次上将成分子的层次上将成分子的层次上将成 分分分分/ /组织的设计与合成加工综合起来组织的设计与合成加工综合起来组织的设计与合成加工综合起来组织的设计与合成加工综合起来 通过合成与加工过程的精确控制有效地安排通过合成与加工过程的精确控制有效地安排通过合成与加工过程的精确控制有效地安排通过合成与加工过程的精确控制有效地安排 与控制原子与控制原子与控制原子与控制原子/ /分子的特定排列组合，分子的特定排列组合，分子的特定排列组合，分子的特定排列组合， 达到控制组织结构，控制形状进而达到所需达到控制组织结构，控制形状进而达到所需达到控制组织结构，控制形状进而达到所需达到控制组织结构，控制形状进而达到所需 的使用性能。的使用性能。的使用性能。的使用性能。 26 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 设计（成分组织）设计（成分组织）设计（成分组织）设计（成分组织） 合合合合 成成成成 加加加加 工工工工 控构控构控构控构 控性控性控性控性控形控形控形控形 宏观组织（晶宏观组织（晶宏观组织（晶宏观组织（晶 粒）粒）粒）粒） 微观组织（亚晶微观组织（亚晶微观组织（亚晶微观组织（亚晶 界、枝晶、次生相）界、枝晶、次生相）界、枝晶、次生相）界、枝晶、次生相） 强化相强化相强化相强化相 多相合金的相结构多相合金的相结构多相合金的相结构多相合金的相结构 组织均匀性组织均匀性组织均匀性组织均匀性 成分均匀性成分均匀性成分均匀性成分均匀性 组织致密性组织致密性组织致密性组织致密性 夹杂、气孔等夹杂、气孔等夹杂、气孔等夹杂、气孔等 应力、变形、开应力、变形、开应力、变形、开应力、变形、开 裂裂裂裂 晶体结构缺陷晶体结构缺陷晶体结构缺陷晶体结构缺陷 非晶、微晶、纳米非晶、微晶、纳米非晶、微晶、纳米非晶、微晶、纳米 晶及非平衡晶晶及非平衡晶晶及非平衡晶晶及非平衡晶 近终形近终形近终形近终形 表面完整表面完整表面完整表面完整 性性性性 尺寸精度尺寸精度尺寸精度尺寸精度 力学性能力学性能力学性能力学性能 物理性能物理性能物理性能物理性能 化学性能化学性能化学性能化学性能 材料科材料科材料科材料科 学与工学与工学与工学与工 程程程程的任的任的任的任 务务务务 27 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 核心关系核心关系 核心关系核心关系 28 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 材料的结构材料的结构 29 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 材料的性能材料的性能 30 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 美国104 从事材料学科的系，其中95个归属材 料/冶金类系，9个归属非金属的特定材料系陶瓷 科学与工程，聚合物科学与工程 美国104 从事材料学科的系，其中95个归属材 料/冶金类系，9个归属非金属的特定材料系陶瓷 科学与工程，聚合物科学与工程 宽广材料面向,不偏向于某一类材料宽广材料面向,不偏向于某一类材料 整体针对四要素,不只针对四要素中的一个或两个整体针对四要素,不只针对四要素中的一个或两个 加强基础科学与技术科学基本理论,学科上的完整 性与独立性 加强基础科学与技术科学基本理论,学科上的完整 性与独立性, 弱化具体的工艺技术弱化具体的工艺技术 不附属或面向某一行业或系统不附属或面向某一行业或系统 美 国 大 学 的 MSE 系美 国 大 学 的 MSE 系 31 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 国外大学特点国外大学特点 世界各国均把材料科学与工程列为优先发展 的战略地位 世界各国均把材料科学与工程列为优先发展 的战略地位 美国2002年工学院排名前10名的大学中有 7所大学设有材料科学与工程系 美国2002年工学院排名前10名的大学中有 7所大学设有材料科学与工程系 32 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 麻省理工学院材料类专业麻省理工学院材料类专业 高分子材料工程高分子材料工程 材料科学与 工程 材料科学与 工程 金属材料工程金属材料工程 无机非金属材料工程无机非金属材料工程 33 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 麻省理工等材料类专业课程体系麻省理工等材料类专业课程体系 基础课 微积分I、II、III、线性代数、微分方 程、力学与波、电磁学、近代物理、化学 引论I、II、计算机科学、生命系统、地 学基础、工程力学、现代管理学。 基础课 微积分I、II、III、线性代数、微分方 程、力学与波、电磁学、近代物理、化学 引论I、II、计算机科学、生命系统、地 学基础、工程力学、现代管理学。 专业课 材料热力学、物质传输、材料晶体结构、 工程材料结构与性能、相变、表征方法。 选修课 材料力学行为、近代炼钢学、腐蚀、复合 材料、聚合物材料、陶瓷科学、玻璃科 学、材料制备、固体电子学等。 专业课 材料热力学、物质传输、材料晶体结构、 工程材料结构与性能、相变、表征方法。 选修课 材料力学行为、近代炼钢学、腐蚀、复合 材料、聚合物材料、陶瓷科学、玻璃科 学、材料制备、固体电子学等。 34 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 麻省理工等材料类专业课程体系特点麻省理工等材料类专业课程体系特点 1、基础知识面宽，兼顾了物理、化学知识的深度1、基础知识面宽，兼顾了物理、化学知识的深度 2、专业课体现了材料成分、制备、结构、性能四2、专业课体现了材料成分、制备、结构、性能四 要素及其相互关系要素及其相互关系 3、选修课体现了材料的多样性和广泛性3、选修课体现了材料的多样性和广泛性 4、设置第二学位课程，实质性的实现了学科交叉4、设置第二学位课程，实质性的实现了学科交叉 融合材料与管理学、材料与社会学、材料与融合材料与管理学、材料与社会学、材料与 生命科学、材料与体育运动学等生命科学、材料与体育运动学等 35 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 我国材料系我国材料系 增加增加 特点特点 增加增加 金属材料热处理 铸造 压力加工 焊接 金属材料热处理 铸造 压力加工 焊接 材料科学与工程材料科学与工程 金属材料热处理 铸造工艺及设备 锻压工艺及设备 焊接工艺及设备 金属材料热处理 铸造工艺及设备 锻压工艺及设备 焊接工艺及设备 冶 类冶 类机 类机 类 钢铁冶金 冶金学 冶金原理 钢铁冶金 冶金学 冶金原理 强化专业针对性 工艺为主 热加工基础 偏重金属材料 强化专业针对性 工艺为主 热加工基础 偏重金属材料 自动化及设备设计 机械制造概论 公差技术测量 自动化及设备设计 机械制造概论 公差技术测量 36 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 高校扩招，我国高等教育已进入大众教育阶段；就业市 场格局的变化，对高校专业设置“普遍性”呼声高涨。 高校扩招，我国高等教育已进入大众教育阶段；就业市 场格局的变化，对高校专业设置“普遍性”呼声高涨。 我国已从我国已从精英教育精英教育转向转向大众教育大众教育，从，从专才教育专才教育转向转向通才教 育， 通才教 育，““宽专业、强基础宽专业、强基础”已成为普遍的共识”已成为普遍的共识 以以大材料大材料（材料科学与工程）为目标，以（材料科学与工程）为目标，以中材料中材料（金属材 料、冶金、无机非金属材料、高分子材料）办专业的共识。 （金属材 料、冶金、无机非金属材料、高分子材料）办专业的共识。 我国材料系我国材料系 37 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 目前，全国共有目前，全国共有140140多个大学设立材料学院 或材料系。 多个大学设立材料学院 或材料系。 1999年，本科生授予学位数约1999年，本科生授予学位数约84228422个。自 1999年起，材料类专业本科生的招生数量 变化不大。 个。自 1999年起，材料类专业本科生的招生数量 变化不大。 统计数值统计数值 38 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 1999200619992006 博士硕士博士硕士 材料学 博士硕士博士硕士 材料学2992369729923697 材料物理化学材料物理化学1041186510411865 材料加工材料加工1268187612681876 材料科学与工 程一级博士点 材料科学与工 程一级博士点 14471447 全国博士、硕士授权点情况全国博士、硕士授权点情况 39 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 全国材料学科博士、硕士学位授予人数全国材料学科博士、硕士学位授予人数 年度年度博士博士硕士硕士 1999199945445414211421 2004200479279237443744 40 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 ①金属结构材料①金属结构材料 ②陶瓷结构材料②陶瓷结构材料 ③碳/碳结构材料③碳/碳结构材料 ④高分子结构材料④高分子结构材料 ⑤超导材料⑤超导材料 ⑥生物材料⑥生物材料 ⑦磁性材料⑦磁性材料 ⑧光/声材料⑧光/声材料 ⑨电子材料⑨电子材料 ⑩催化材料⑩催化材料 ⑾机电材料⑾机电材料 冶 金冶 金 化工化工 材料材料 ①① ⑦ ⑾⑦ ⑾ 金属材料制备加工 的冶金过程及其相关 金属材料制备加工 的冶金过程及其相关 有机、无机材料 制备、合成的化 学过程及其相关 材料加工、 制备、合成、 测试、表征、 总体 有机、无机材料 制备、合成的化 学过程及其相关 材料加工、 制备、合成、 测试、表征、 总体 ②② ⑤⑥ ⑦⑧⑨ ⑤⑥ ⑦⑧⑨ ④④ ③ ⑩③ ⑩ 材料、冶金、化工的关联材料、冶金、化工的关联 41 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 材料的“生命周期”材料的“生命周期” 42 材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 五、制造业的发展五、制造业的发展 43 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 20世纪制造业的发展20世纪制造业的发展20202020世纪制造业的发展世纪制造业的发展世纪制造业的发展世纪制造业的发展 从手工作坊到机械工厂从手工作坊到机械工厂从手工作坊到机械工厂从手工作坊到机械工厂 劳动分工劳动分工 劳动分工劳动分工 互换性原理互换性原理 互换性原理互换性原理 从单件小批到全盘自动化的大量生产从单件小批到全盘自动化的大量生产从单件小批到全盘自动化的大量生产从单件小批到全盘自动化的大量生产 44 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 20世纪的产品增值过程20世纪的产品增值过程20202020世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程 增增增增 值值值值 比比比比 例例例例 整整整整 机机机机 的的的的 制造装配制造装配制造装配制造装配 产产产产 品品品品 生生生生 命命命命 周周周周 期期期期 产品设计产品设计产品设计产品设计回收再造回收再造回收再造回收再造 售后服务售后服务售后服务售后服务 培培培培 训训训训 维修保养维修保养维修保养维修保养 材料材料材料材料 零部件制造零部件制造零部件制造零部件制造 产品产品产品产品 材料材料材料材料 制造（物质形态）制造（物质形态）制造（物质形态）制造（物质形态） 资源消耗型资源消耗型资源消耗型资源消耗型 45 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 21212121世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程世纪的产品增值过程 增增增增 值值值值 比比比比 例例例例 整整整整 机机机机 的的的的 制造装配制造装配制造装配制造装配 产产产产 品品品品 生生生生 命命命命 周周周周 期期期期 产品设计和软件产品设计和软件产品设计和软件产品设计和软件产品重构产品重构产品重构产品重构 回收再造回收再造回收再造回收再造 远程诊断远程诊断远程诊断远程诊断 远程培训远程培训远程培训远程培训 新材料新材料新材料新材料 关键零部关键零部关键零部关键零部 件制造件制造件制造件制造 产品产品产品产品 材料材料材料材料 知识知识知识知识 制造制造制造制造 服务服务服务服务 （知识形态（知识形态（知识形态（知识形态 物质形态）物质形态）物质形态）物质形态） 46 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 中国工业发展走什么路中国工业发展走什么路中国工业发展走什么路中国工业发展走什么路 经经经经 济济济济 发发发发 展展展展 和和和和 生生生生 活活活活 水水水水 平平平平 经经经经 济济济济 发发发发 展展展展 轨轨轨轨 迹迹迹迹 和和和和 差差差差 距距距距 T T T T1 1 1 1 T T T T1 1 1 1 工业化国家工业化国家工业化国家工业化国家 发展中国家发展中国家发展中国家发展中国家 工业化轨迹工业化轨迹工业化轨迹工业化轨迹 T T T T2 2 2 2 T T T T2 2 2 2 美国知识经济美国知识经济美国知识经济美国知识经济 中国信息化道路中国信息化道路中国信息化道路中国信息化道路 47 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 国内外市场竞争国内外市场竞争国内外市场竞争国内外市场竞争 产产产产 品品品品 开开开开 发发发发 结结结结 构构构构 重重重重 组组组组 产产产产 品品品品 质质质质 量量量量 中国的中国的中国的中国的 制造工业制造工业制造工业制造工业 我国制造业面临的问题我国制造业面临的问题我国制造业面临的问题我国制造业面临的问题 资资资资 源源源源环环环环 境境境境 人人人人 员员员员策策策策 略略略略 48 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 策策策策 略略略略 的的的的 变变变变 迁迁迁迁 60606060年代年代年代年代 生产规模生产规模生产规模生产规模 70707070年代年代年代年代生产成本生产成本生产成本生产成本 80808080年代年代年代年代产品质量产品质量产品质量产品质量 90909090年代年代年代年代 响应速度响应速度响应速度响应速度 资源经济资源经济资源经济资源经济 21212121世纪世纪世纪世纪 技术创新技术创新技术创新技术创新 知识经济知识经济知识经济知识经济 49 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 技术创新的三种策略技术创新的三种策略技术创新的三种策略技术创新的三种策略 进攻性创新战略进攻性创新战略少数企业，通过最先利用科技 成果开发出划时代的新产品、新过程，迅速成为 市场领先者和垄断者 少数企业，通过最先利用科技 成果开发出划时代的新产品、新过程，迅速成为 市场领先者和垄断者 防御性创新战略防御性创新战略大量企业，紧跟发展趋势，避 开专利限制，开发自己的新产品 大量企业，紧跟发展趋势，避 开专利限制，开发自己的新产品 模仿性创新战略模仿性创新战略企业没有自己的科技开发能 力，希望能够迅速生产同样的产品，在引进技术 的基础上创新 企业没有自己的科技开发能 力，希望能够迅速生产同样的产品，在引进技术 的基础上创新 50 西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学西北工业大学材料学院陈铮博士生学位课近代物理冶金学 制制制制造业的四种创新类型造业的四种创新类型造业的四种创新类型造业的四种
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