资源描述：
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 近代物理冶金学近代物理冶金学 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 课程的核心内容课程的核心内容课程的核心内容课程的核心内容 结构结构结构结构 第八至十第八至十第八至十第八至十二二二二章章章章 相变相变相变相变 第三至七章第三至七章第三至七章第三至七章 电子结构电子结构电子结构电子结构 表面表面表面表面 相变基础相变基础相变基础相变基础 动力学动力学动力学动力学 结构学结构学结构学结构学 概况与基础概况与基础概况与基础概况与基础 第一、二章第一、二章第一、二章第一、二章 作用和地位作用和地位作用和地位作用和地位 发展史与现状发展史与现状发展史与现状发展史与现状 扩散扩散扩散扩散 发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势 金属及合金的相变金属及合金的相变金属及合金的相变金属及合金的相变 界面界面界面界面 现代理论现代理论现代理论现代理论 问题和战略问题和战略问题和战略问题和战略 尺度尺度尺度尺度 分类分类分类分类 统计力学统计力学统计力学统计力学 晶体晶体晶体晶体结构结构结构结构 3 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 近代物理冶金学近代物理冶金学近代物理冶金学近代物理冶金学 结构结构结构结构 相变相变相变相变 电子分布电子分布电子分布电子分布 原子排列原子排列原子排列原子排列 动力学动力学动力学动力学 结构学结构学结构学结构学 唯象与表象理论唯象与表象理论唯象与表象理论唯象与表象理论 动力学原理动力学原理动力学原理动力学原理 电子学原理电子学原理电子学原理电子学原理 晶体学原理晶体学原理晶体学原理晶体学原理 热力学原理热力学原理热力学原理热力学原理 缺陷缺陷缺陷缺陷 朗道理论朗道理论朗道理论朗道理论 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 相变理论相变理论相变理论相变理论 动力学动力学动力学动力学结构学结构学结构学结构学 匀相匀相匀相匀相 非非非非匀相匀相匀相匀相 重构重构重构重构 现代理论现代理论现代理论现代理论 软模理论软模理论软模理论软模理论 朗道理论朗道理论朗道理论朗道理论 电子－－晶格电子－－晶格电子－－晶格电子－－晶格 位移位移位移位移 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 第一章材料科学进展第一章材料科学进展 6 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 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 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。 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 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） 9 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 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 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。 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 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 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 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。 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 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。 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 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 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 国民经济的基础材料国民经济的基础材料国民经济的基础材料国民经济的基础材料 钛钛钛钛的极好耐蚀性在化工、海洋工程、冶金、能源的极好耐蚀性在化工、海洋工程、冶金、能源的极好耐蚀性在化工、海洋工程、冶金、能源的极好耐蚀性在化工、海洋工程、冶金、能源 等部门的应用，我国氯碱行业在等部门的应用，我国氯碱行业在等部门的应用，我国氯碱行业在等部门的应用，我国氯碱行业在5 0005 0005 0005 000多台电解槽多台电解槽多台电解槽多台电解槽 上使用钛阳极代替石墨阳极，年节电上使用钛阳极代替石墨阳极，年节电上使用钛阳极代替石墨阳极，年节电上使用钛阳极代替石墨阳极，年节电4 4 4 4亿多度。亿多度。亿多度。亿多度。 钽钽钽钽的高纯化使钽电容器向轻、薄、小型化、可靠的高纯化使钽电容器向轻、薄、小型化、可靠的高纯化使钽电容器向轻、薄、小型化、可靠的高纯化使钽电容器向轻、薄、小型化、可靠 化方向发展。化方向发展。化方向发展。化方向发展。 稀有金属的碳化物、氮化物稀有金属的碳化物、氮化物稀有金属的碳化物、氮化物稀有金属的碳化物、氮化物成为广泛使用的切削成为广泛使用的切削成为广泛使用的切削成为广泛使用的切削 刀具、钻头、耐磨工件、模具和耐磨涂层。刀具、钻头、耐磨工件、模具和耐磨涂层。刀具、钻头、耐磨工件、模具和耐磨涂层。刀具、钻头、耐磨工件、模具和耐磨涂层。 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 国民经济的基础材料国民经济的基础材料国民经济的基础材料国民经济的基础材料 电冰箱、电视机、录相机、洗衣机等对有色金属提电冰箱、电视机、录相机、洗衣机等对有色金属提电冰箱、电视机、录相机、洗衣机等对有色金属提电冰箱、电视机、录相机、洗衣机等对有色金属提 出了更高要求。铝材已进入建筑行业，约占铝耗量出了更高要求。铝材已进入建筑行业，约占铝耗量出了更高要求。铝材已进入建筑行业，约占铝耗量出了更高要求。铝材已进入建筑行业，约占铝耗量 的的的的20202020％以上，在我国占％以上，在我国占％以上，在我国占％以上，在我国占30303030％。％。％。％。 铝用于制造刚性、柔性包装，复合材料容器和密封铝用于制造刚性、柔性包装，复合材料容器和密封铝用于制造刚性、柔性包装，复合材料容器和密封铝用于制造刚性、柔性包装，复合材料容器和密封 片盖等，美国包装用铝约占铝消耗总量的片盖等，美国包装用铝约占铝消耗总量的片盖等，美国包装用铝约占铝消耗总量的片盖等，美国包装用铝约占铝消耗总量的20202020％，％，％，％， 我国占我国占我国占我国占8 8 8 8－－－－12121212％。％。％。％。 17 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 国民经济的基础材料国民经济的基础材料国民经济的基础材料国民经济的基础材料 在世界金和铂的需求量中，在世界金和铂的需求量中，在世界金和铂的需求量中，在世界金和铂的需求量中，90909090％以上的金和％以上的金和％以上的金和％以上的金和36363636－－－－39393939 ％的铂消费在饰品方面，我国是世界铂首饰第二大％的铂消费在饰品方面，我国是世界铂首饰第二大％的铂消费在饰品方面，我国是世界铂首饰第二大％的铂消费在饰品方面，我国是世界铂首饰第二大 消费国。消费国。消费国。消费国。 铝合金管是农业喷灌地面、地下管网的材料，铝制铝合金管是农业喷灌地面、地下管网的材料，铝制铝合金管是农业喷灌地面、地下管网的材料，铝制铝合金管是农业喷灌地面、地下管网的材料，铝制 粮仓与钢筋混凝土粮仓相比，建设劳动强度下降粮仓与钢筋混凝土粮仓相比，建设劳动强度下降粮仓与钢筋混凝土粮仓相比，建设劳动强度下降粮仓与钢筋混凝土粮仓相比，建设劳动强度下降90909090 ％左右，基建投资减少％左右，基建投资减少％左右，基建投资减少％左右，基建投资减少50505050－－－－60606060％。％。％。％。 18 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 第三节发展趋势第三节发展趋势 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 当当当当 前前前前 的的的的 材材材材 料料料料 从使用要求多样化、复合化、智能化、高性能从使用要求多样化、复合化、智能化、高性能从使用要求多样化、复合化、智能化、高性能从使用要求多样化、复合化、智能化、高性能 从从从从 应用结构材料应用结构材料应用结构材料应用结构材料功能材料功能材料功能材料功能材料结构结构结构结构/ /功能一体化材料功能一体化材料功能一体化材料功能一体化材料 从材料金属（合金）从材料金属（合金）从材料金属（合金）从材料金属（合金）-- --金属间化合物金属间化合物金属间化合物金属间化合物金属金属金属金属/ /非金属非金属非金属非金属 化合物化合物化合物化合物金属金属金属金属/ /非金属复合材料非金属复合材料非金属复合材料非金属复合材料非金属复合材料非金属复合材料非金属复合材料非金属复合材料 从组织结构多晶从组织结构多晶从组织结构多晶从组织结构多晶单晶单晶单晶单晶微晶微晶微晶微晶纳米晶纳米晶纳米晶纳米晶非晶非晶非晶非晶 从形态尺度块体从形态尺度块体从形态尺度块体从形态尺度块体薄膜薄膜薄膜薄膜线材（一维）线材（一维）线材（一维）线材（一维） 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 当代材料研究与制备的共性发展趋势当代材料研究与制备的共性发展趋势当代材料研究与制备的共性发展趋势当代材料研究与制备的共性发展趋势 结构材料复合化、轻量化、功能化结构材料复合化、轻量化、功能化结构材料复合化、轻量化、功能化结构材料复合化、轻量化、功能化 功能材料小型化、多功能化和智能化功能材料小型化、多功能化和智能化功能材料小型化、多功能化和智能化功能材料小型化、多功能化和智能化 先进制备技术先进制备技术先进制备技术先进制备技术 材料科学设计材料科学设计材料科学设计材料科学设计 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 未来材料发展趋势未来材料发展趋势 未来的材料未来的材料 材料设计材料设计 分子设计和材料设计分子设计和材料设计, 指导合成和制备 具有预期性能和使用效能的材料 指导合成和制备 具有预期性能和使用效能的材料 智能化、 仿生化、 复合化、 纳米化、 轻量化、 高功能化 智能化、 仿生化、 复合化、 纳米化、 轻量化、 高功能化 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 2121世纪初的材料科学技术世纪初的材料科学技术世纪初的材料科学技术世纪初的材料科学技术 随着资源的枯竭，环境的恶化，环境材料将随着资源的枯竭，环境的恶化，环境材料将随着资源的枯竭，环境的恶化，环境材料将随着资源的枯竭，环境的恶化，环境材料将 日益受到重视日益受到重视日益受到重视日益受到重视 纳米材料科学技术将成为纳米材料科学技术将成为纳米材料科学技术将成为纳米材料科学技术将成为2121世纪初最为活跃世纪初最为活跃世纪初最为活跃世纪初最为活跃 的领域的领域的领域的领域 2121世纪将逐渐实现按需设计材料世纪将逐渐实现按需设计材料世纪将逐渐实现按需设计材料世纪将逐渐实现按需设计材料 23 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、合成与加工技术、合成与加工技术、合成与加工技术、合成与加工技术 合成技术向纯化、细化、强韧化、均质化和复合成技术向纯化、细化、强韧化、均质化和复合成技术向纯化、细化、强韧化、均质化和复合成技术向纯化、细化、强韧化、均质化和复 合化的合化的合化的合化的““““五化五化五化五化””””发展；发展；发展；发展； 加工技术向特细、特薄、特精、特异和特大的加工技术向特细、特薄、特精、特异和特大的加工技术向特细、特薄、特精、特异和特大的加工技术向特细、特薄、特精、特异和特大的 ““““五特五特五特五特””””发展；发展；发展；发展； 生产技术向高速化、连续化、自动化、紧凑化生产技术向高速化、连续化、自动化、紧凑化生产技术向高速化、连续化、自动化、紧凑化生产技术向高速化、连续化、自动化、紧凑化 和近终形化的高效、节能、低耗和低成本发展。和近终形化的高效、节能、低耗和低成本发展。和近终形化的高效、节能、低耗和低成本发展。和近终形化的高效、节能、低耗和低成本发展。 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 2 2 2 2、结构材料高性能化、结构材料高性能化、结构材料高性能化、结构材料高性能化 结构材料的塑性、韧性、强度和硬度等达到以分子、原子结构材料的塑性、韧性、强度和硬度等达到以分子、原子结构材料的塑性、韧性、强度和硬度等达到以分子、原子结构材料的塑性、韧性、强度和硬度等达到以分子、原子 水平预测和控制的阶段。水平预测和控制的阶段。水平预测和控制的阶段。水平预测和控制的阶段。 新型高强高导框架材料铜合金、弥散强化无氧铜以及同步新型高强高导框架材料铜合金、弥散强化无氧铜以及同步新型高强高导框架材料铜合金、弥散强化无氧铜以及同步新型高强高导框架材料铜合金、弥散强化无氧铜以及同步 齿环材料用新型耐磨铜合金等。齿环材料用新型耐磨铜合金等。齿环材料用新型耐磨铜合金等。齿环材料用新型耐磨铜合金等。 高温结构钛合金不断提高使用温度，高强钛合金转向使用高温结构钛合金不断提高使用温度，高强钛合金转向使用高温结构钛合金不断提高使用温度，高强钛合金转向使用高温结构钛合金不断提高使用温度，高强钛合金转向使用 高温高韧合金。耐蚀钛合金成本、强度和耐蚀性等可与镍高温高韧合金。耐蚀钛合金成本、强度和耐蚀性等可与镍高温高韧合金。耐蚀钛合金成本、强度和耐蚀性等可与镍高温高韧合金。耐蚀钛合金成本、强度和耐蚀性等可与镍 基合金竞争。基合金竞争。基合金竞争。基合金竞争。 反应堆、核武器、惯性导航仪系统以及空间飞行器的铍反应堆、核武器、惯性导航仪系统以及空间飞行器的铍反应堆、核武器、惯性导航仪系统以及空间飞行器的铍反应堆、核武器、惯性导航仪系统以及空间飞行器的铍 结构材料性能更高，铍铝合金可用于结构材料性能更高，铍铝合金可用于结构材料性能更高，铍铝合金可用于结构材料性能更高，铍铝合金可用于3 3 3 3马赫飞机腹翼。马赫飞机腹翼。马赫飞机腹翼。马赫飞机腹翼。 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 3 3 3 3、功能材料精细化、微型化和高功能化、功能材料精细化、微型化和高功能化、功能材料精细化、微型化和高功能化、功能材料精细化、微型化和高功能化 交流用超细芯交流用超细芯交流用超细芯交流用超细芯NbTiNbTiNbTiNbTi多线超导材料的芯丝直径到多线超导材料的芯丝直径到多线超导材料的芯丝直径到多线超导材料的芯丝直径到 0.10.10.10.1 mmmm以下。以下。以下。以下。 钽电容器体积微型化，高比容钽粉愈来愈细，超钽电容器体积微型化，高比容钽粉愈来愈细，超钽电容器体积微型化，高比容钽粉愈来愈细，超钽电容器体积微型化，高比容钽粉愈来愈细，超 细钽丝的精加工。细钽丝的精加工。细钽丝的精加工。细钽丝的精加工。 NdFeBNdFeBNdFeBNdFeB永磁材料的磁能积愈来愈高。永磁材料的磁能积愈来愈高。永磁材料的磁能积愈来愈高。永磁材料的磁能积愈来愈高。 高性能贵金属精密合金和精细复合材料是精细化高性能贵金属精密合金和精细复合材料是精细化高性能贵金属精密合金和精细复合材料是精细化高性能贵金属精密合金和精细复合材料是精细化 、微型化和高功能化的典型代表。、微型化和高功能化的典型代表。、微型化和高功能化的典型代表。、微型化和高功能化的典型代表。 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 4 4 4 4、能源材料向高效、低耗、少污染方向发展、能源材料向高效、低耗、少污染方向发展、能源材料向高效、低耗、少污染方向发展、能源材料向高效、低耗、少污染方向发展 非晶硅、多晶硅、单晶硅、非晶硅、多晶硅、单晶硅、非晶硅、多晶硅、单晶硅、非晶硅、多晶硅、单晶硅、GaAsGaAsGaAsGaAs提高转换效率、降低成本提高转换效率、降低成本提高转换效率、降低成本提高转换效率、降低成本 稀土稀土稀土稀土镍化合物、镁系化合物和钛系化合物贮氢材料。镍化合物、镁系化合物和钛系化合物贮氢材料。镍化合物、镁系化合物和钛系化合物贮氢材料。镍化合物、镁系化合物和钛系化合物贮氢材料。 低温超导材料在质子对撞机、核聚变装置、超导贮能系统低温超导材料在质子对撞机、核聚变装置、超导贮能系统低温超导材料在质子对撞机、核聚变装置、超导贮能系统低温超导材料在质子对撞机、核聚变装置、超导贮能系统 、磁浮列车、超导发电机和电动机以及医用核磁共振成像仪、磁浮列车、超导发电机和电动机以及医用核磁共振成像仪、磁浮列车、超导发电机和电动机以及医用核磁共振成像仪、磁浮列车、超导发电机和电动机以及医用核磁共振成像仪 等方面得到应用；高温超导电缆倍受重视。等方面得到应用；高温超导电缆倍受重视。等方面得到应用；高温超导电缆倍受重视。等方面得到应用；高温超导电缆倍受重视。 核反应堆对包壳材料锆合金提出了高燃耗、长周期、高可核反应堆对包壳材料锆合金提出了高燃耗、长周期、高可核反应堆对包壳材料锆合金提出了高燃耗、长周期、高可核反应堆对包壳材料锆合金提出了高燃耗、长周期、高可 靠和低成本的要求。靠和低成本的要求。靠和低成本的要求。靠和低成本的要求。 聚核反应堆要求钼、钽、铌、钛、钒和高温结构陶瓷，铍聚核反应堆要求钼、钽、铌、钛、钒和高温结构陶瓷，铍聚核反应堆要求钼、钽、铌、钛、钒和高温结构陶瓷，铍聚核反应堆要求钼、钽、铌、钛、钒和高温结构陶瓷，铍 、锆、、锆、、锆、、锆、ZrZrZrZr 5 5 5 5 PbPbPbPb 3 3 3 3 ，中子倍增材料。，中子倍增材料。，中子倍增材料。，中子倍增材料。 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 5 5 5 5、高新技术在合成与加工中相互渗透、高新技术在合成与加工中相互渗透、高新技术在合成与加工中相互渗透、高新技术在合成与加工中相互渗透 ““““五化五化五化五化””””和和和和““““五特五特五特五特””””等合成与加工新技术，以等合成与加工新技术，以等合成与加工新技术，以等合成与加工新技术，以 及在及在及在及在高温、高压、高真空、低温和急冷等极端条高温、高压、高真空、低温和急冷等极端条高温、高压、高真空、低温和急冷等极端条高温、高压、高真空、低温和急冷等极端条 件件件件下的特种加工、特种熔炼、快速凝固、定向结下的特种加工、特种熔炼、快速凝固、定向结下的特种加工、特种熔炼、快速凝固、定向结下的特种加工、特种熔炼、快速凝固、定向结 晶、单晶控制、材料复合、表面改性、纳米技术晶、单晶控制、材料复合、表面改性、纳米技术晶、单晶控制、材料复合、表面改性、纳米技术晶、单晶控制、材料复合、表面改性、纳米技术 、高能加工、薄膜制备、近终形技术、机械合金、高能加工、薄膜制备、近终形技术、机械合金、高能加工、薄膜制备、近终形技术、机械合金、高能加工、薄膜制备、近终形技术、机械合金 化、喷射成型和注射成形等新工艺、新技术、新化、喷射成型和注射成形等新工艺、新技术、新化、喷射成型和注射成形等新工艺、新技术、新化、喷射成型和注射成形等新工艺、新技术、新 装备。装备。装备。装备。 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 6 6、材料设计与建模、材料设计与建模、材料设计与建模、材料设计与建模 设计、模拟与制备具有新型材料，成为材料科学发展的重设计、模拟与制备具有新型材料，成为材料科学发展的重设计、模拟与制备具有新型材料，成为材料科学发展的重设计、模拟与制备具有新型材料，成为材料科学发展的重 要方向要方向要方向要方向。。。。 微观层次，从原子、分子出发，利用分子动力学、微观层次，从原子、分子出发，利用分子动力学、微观层次，从原子、分子出发，利用分子动力学、微观层次，从原子、分子出发，利用分子动力学、Monte Monte Monte Monte CarloCarloCarloCarlo等方法进行计算模拟。等方法进行计算模拟。等方法进行计算模拟。等方法进行计算模拟。 介观层次材料设计，重点在材料显微组织结构和工艺设计介观层次材料设计，重点在材料显微组织结构和工艺设计介观层次材料设计，重点在材料显微组织结构和工艺设计介观层次材料设计，重点在材料显微组织结构和工艺设计 ，利用相图计算。，利用相图计算。，利用相图计算。，利用相图计算。 29 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 第二章基础知识第二章基础知识 30 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 分类第一节 分类 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 材料的分类材料的分类材料的分类材料的分类 用途结构材料用途结构材料用途结构材料用途结构材料（受力，承载）（受力，承载）（受力，承载）（受力，承载） 功能材料功能材料功能材料功能材料（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，等）（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，等）（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，等）（半导体，超导体，以及光、电、声、磁、应力转换，等） 物理形态晶体材料、非晶态材料、纳米材料（微晶材物理形态晶体材料、非晶态材料、纳米材料（微晶材物理形态晶体材料、非晶态材料、纳米材料（微晶材物理形态晶体材料、非晶态材料、纳米材料（微晶材 料）、准晶材料料）、准晶材料料）、准晶材料料）、准晶材料 属性金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料属性金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料属性金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料属性金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料 几何形态三维材料、二维材料、一维材料和零维材料几何形态三维材料、二维材料、一维材料和零维材料几何形态三维材料、二维材料、一维材料和零维材料几何形态三维材料、二维材料、一维材料和零维材料 发展传统材料发展传统材料发展传统材料发展传统材料（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，（钢铁，铜，铝，水泥，塑料，陶瓷，... ... ... ... ）））） 新材料新材料新材料新材料（金属间化合物，高温超导，非晶态合金，纳米材料（金属间化合物，高温超导，非晶态合金，纳米材料（金属间化合物，高温超导，非晶态合金，纳米材料（金属间化合物，高温超导，非晶态合金，纳米材料, ..., ..., ..., ...）））） 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 四大类工程材料四大类工程材料 21 世纪形成四大类 工程材料平分秋色 21 世纪形成四大类 工程材料平分秋色 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 美英材料学家把材料分 为十类，以金属、高分 子与陶瓷为基础提供各 类材料领域。 材料间有密切联系和共 性基础。 美英材料学家把材料分 为十类，以金属、高分 子与陶瓷为基础提供各 类材料领域。 材料间有密切联系和共 性基础。 金属、高分子、陶瓷为基础的十类材料金属、高分子、陶瓷为基础的十类材料 34 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 第二节 尺度与理论、方法第二节 尺度与理论、方法 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 材料显示出各种独特的性能材料显示出各种独特的性能材料显示出各种独特的性能材料显示出各种独特的性能 微结构研究是材料科学的核心微结构研究是材料科学的核心微结构研究是材料科学的核心微结构研究是材料科学的核心 微结构尺度微结构尺度微结构尺度微结构尺度 微观微观微观微观 纳观纳观纳观纳观细观（介观）细观（介观）细观（介观）细观（介观） 宏观宏观宏观宏观 原子原子原子原子小于晶粒小于晶粒小于晶粒小于晶粒晶粒尺寸晶粒尺寸 晶粒尺寸晶粒尺寸试样尺寸试样尺寸试样尺寸试样尺寸 热力学非平衡态的晶格缺陷热力学非平衡态的晶格缺陷热力学非平衡态的晶格缺陷热力学非平衡态的晶格缺陷 空间分布的集合空间分布的集合空间分布的集合空间分布的集合 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 尺度与理论、方法尺度与理论、方法尺度与理论、方法尺度与理论、方法 理论学说理论学说理论学说理论学说 技术性角技术性角技术性角技术性角 度度度度 原子原子原子原子电子电子电子电子 纳观至纳观至纳观至纳观至 微观微观微观微观 微观至微观至微观至微观至 细观细观细观细观 理论与技术理论与技术理论与技术理论与技术 发展趋势发展趋势发展趋势发展趋势 核心问题核心问题核心问题核心问题 主要方法主要方法主要方法主要方法 细观至细观至细观至细观至 宏观宏观宏观宏观 非均匀连非均匀连非均匀连非均匀连 续介质续介质续介质续介质 均匀均匀均匀均匀连连连连 续介质续介质续介质续介质 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 从离散性角度从离散性角度从离散性角度从离散性角度 材料研究的学说与尺度材料研究的学说与尺度材料研究的学说与尺度材料研究的学说与尺度 粒子学说粒子学说粒子学说粒子学说 连续介质学说连续介质学说连续介质学说连续介质学说 电子电子电子电子 原子原子原子原子 非均匀连非均匀连非均匀连非均匀连 续介质续介质续介质续介质 均匀均匀均匀均匀连连连连 续介质续介质续介质续介质 从层面的视角从层面的视角从层面的视角从层面的视角 微观层面微观层面微观层面微观层面 分子层面分子层面分子层面分子层面 电子层面电子层面电子层面电子层面 宏观层面宏观层面宏观层面宏观层面 原子层面原子层面原子层面原子层面 分子分子分子分子 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 核心问题是纳观、微观组织核心问题是纳观、微观组织核心问题是纳观、微观组织核心问题是纳观、微观组织 结合具体合金，确定其核结合具体合金，确定其核结合具体合金，确定其核结合具体合金，确定其核 心理论心理论心理论心理论 层面层面层面层面 原子原子原子原子电子电子电子电子 微观微观微观微观 宏观宏观宏观宏观 物理参数物理参数物理参数物理参数 成分、有序化、成
展开阅读全文
