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材料科学与工程导论
左铁镛
中国工程院院士
中国科协副主席
中国材料研究学会常务副理事长
北京工业大学学术委员会主任
2
绪论
1.课程设置的意义和目的
? 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
? 本课程设置和北工大材料科学与工程学科改革
2.课程的 内容和讲法
3
材料是人类用于制造机器, 构
件和产品的 物质, 是人类赖以
生存和发展的物质 基础 。
4
无机非金属材料
金属材料
高分子材料
复合材料
材料的分类
5
材料是人类社会发展的基础和先
导, 是人类社会进步的里程碑和划
时代的标志 。 材料和能源, 信息被
称为人类社会的, 三大支柱, 。
6
一种重要新材料的发现和使用，
都把人类支配自然的能力提高到一
个新水平，材料科学技术的每一次
重大突破都会引起生产技术的重大
变革，甚至引起一次世界性的技术
变革，从而把人类物质文明和精神
文明推向前进。
材料的地位和作用
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材料科学与工程的形成与发
展，反映了学科发展从细分
到整合（综合）的基本规律。
材料科学与工程的形成和发展
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材料学科的分合图
地 质 采 矿
矿 冶
化 工 冶 金
陶 瓷
高分子
物 冶
化 冶
物 冶
力 冶
物 理
社会科学
材
料
学
M
S
E
化 学 力 学
矿
1879 1888
1888 1937 1937
1966
1986
1989
1975
材料科学与工程的形成和发展
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美国 MIT矿冶及材料系名称的演变
年 系名称
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
材料科学与工程的形成和发展
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美国大学有关材料专业的变化趋势
系名称 1 9 6 4 1 9 7 0 1 9 8 5
矿 物 与 采 矿 9 7 5
冶金 31 21 17
材料 11 29 51
其它 18 21 17
合计 69 78 90
材料科学与工程的形成与发展
11
材 料 学 科
金
属
材
料
与
热
处
理
钢
铁
冶
金
有
色
金
属
冶
金
冶
金
物
理
化
学
金
属
压
力
加
工
无
机
非
金
属
材
料
硅
酸
盐
工
程
高
分
子
材
料
与
工
程
粉
末
冶
金
复
合
材
料
腐
蚀
与
防
护
材
料
科
学
与
工
程
复
合
材
料
铸
造
焊
接
材料学科二级学科分类表
材料科学与工程的形成和发展
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环境 输入 系统 输出 学科现象
环
境
自
然
社
会
材 料
类
型
层
次
金 属
复 合
陶 瓷
高 分 子
相
分子原子
电 子
金相组织
功
能
社
会
现
象
性
能
自
然
现
象
材
料
学
宏
观
微
观
社会科学
自然科学
社
会
需
要
成
果
反
馈
材料和材料学
材料科学与工程的形成和发展
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结论：
? 不同的材料二级学科曾为社会培养了大量
的专业人才；
? 已不能满足 21世纪人才培养的需求，必须
进行改革；
? 按照,四要素,原则重新构建材料科学与
工程的 大材料学科 。
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材料科学与工程的内涵
合成 /制备
效能
结构 /成分
性质
a
理论及材料
与工艺设计
基本性能 受环境影响（ 气氛 温度
受力状态 ）
制备与
加工
效能
(使用性能 )
组织结构成分
b
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材料科学与工程的纵向或横向分类方法
材
料
科
学
与
工
程
使用
加工
性能
结构
四
要
素
陶瓷 电子材料 金属 高分子材料
材料科学与工程
材料科学与工程的形成和发展