材料科学与工程的定义范文.docx

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1、材料科学与工程的定义范文材料科学与工程的定义篇1关键词：材料科学基础相组织概念Aboutthedefinitionofphaseandzuzhi-structureZhaoJie,YeFei,WangQing,QiMinDa1ianuniversityoftechno1ogy,Da1ian,116085,ChinaAbstact：Therearetwoimportantconceptsinthecourseoffundamenta1sofmateria1sscience：phaseandwhatisnamedaszuzhi-structure.Therearevariousdefinition

2、sfortheseconceptsindifferenttextbooks.Thecurrentpaperdiscussestheverybasicmeaningofthesetwoconceptsbasedonsometypica1ChineseandEng1ishtextbooksandreferences.Thedefinitionforthesetwoconceptsarea1soproposedforjudgementofco11eague.Keywords：fundamenta1sofmateria1sscience；phase；zuzhi-structure；definition

3、“相”与“组织”是材料类课程中非常重要的概念，又是在教师讲授和学生学习过程中常常讲不明白，需要反复举例让学生体会领悟的概念。在目前的材料科学基础和工程材料教材中，相关概念的定义各有千秋。笔者根据目前一些教材中的定义及教学过程中的体会，提出这两个重要概念的定义供大家商榷。1“相”的概念“相”在材料科学基础和其他材料专业课程中是使用最为频繁的概念之一，一些教材中对其有明确的定义，而有些教材中则定义不明确。对于有明确定义的教科书，也没有统一的叙述。例如：在潘金生、仝健民、田民波编著的材料科学基础（清华大学出版社）中，“相”的定义是：人们把具有相同的（或连续变化的）成分、结构和性能的部分（或区域）称为

4、合金相或简称相。在胡窿祥、蔡、戎咏华编著的材料科学基础（上海交通大学出版社）中，“相”的定义是：所谓相，是指合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。在石力开主编的材料词典（化学工业出版社）中，词条“相”的定义是：一个由大量原子或分子组成的系统，在一定的外部约束条件的作用下达到平衡时，系统内形成一个或多个相互区别的均匀区域。具有同样结构与性质的均匀区域便构成一个相。以上定义对“相”从不同角度进行了叙述，但细致分析，应该说不是很准确，仍然存在问题。例如，按照这些概念，“相”是“部分”或者“区域”，这容易让人费解，也是学生学习中容易迷糊的地方。英文教材中是怎么定义“

5、相”的呢？“相”的英文名称比较确定：“phase。在一本英文教材中，是这样定义的Aphasemaybedefinedasahomogenousportionofasystemthathasuniformphysica1andchemica1Characteristicsn0翻译成中文：“相可以定义为系统中的一个均匀部分，它具有均匀的物理和化学特性”。很有意思的是，这里用了maybedefined,说明编者对于这一定义并不满意。在美国材料学会（ASM）编写的手册中，对“相”的定义有比较详细的解释。其原文为：Thetermphasereferstothatregionofspaceoccupied

6、byaphysica11yhomogeneousmateria1.However,therearetwousesoftheterm：thestrictsensenorma11yusedbyphysica1scientistsandthesomewhat1oosersensenorma11yusedbymateria1sengineers.Inthestrictestsense,homogeneousmeansthatthephysica1propertiesthroughouttheregionofspaceoccupiedbythephaseareabso1ute1yidentica1,an

7、danychangeinconditionofstate,nomatterhowsma11,wi11resu1tinadifferentphase.Forexamp1e,asamp1eofso1idmeta1withanapparent1yhomogeneousappearanceisnottru1yasing1e-phasemateria1,becausethepressureconditionvariesinthesamp1eduetoitsownweightinthegravitationa1fie1d.Inaphasediagram,however,eachsing1e-phasefi

8、e1disusua11ygivenasing1eIabebandengineersoftenfinditconvenienttousethis1abe1torefertoa11themateria1s1yingwithinthefie1d,regard1essofhowmuchthephysica1propertiesofthemateria1scontinuous1ychangefromonepartofthefie1dtoanother.Thismeansthatinengineeringpractice,thedistinctionbetweenthetermsphaseandphase

9、fie1disse1dommade,anda11materia1shavingthesamephasenamearereferredtoasthesamephase.根据这一定义，“相”是一个空间区域，并呈现均匀的（或相同的）物理特性。同时，基于此，提出了严格意义和不那么严格意义上的定义。从严格意义上讲，均匀的物理特性意味着“相”所占据空间的物理特性要绝对相同，任何变化都会使其不是一个“相例如，一个试样的不同部位所受的重力场有变化，则不是一个“相”。当然，这是从物理学家的角度得到的推论。从材料研究者的角度，需要“不那么严格意义上的定义”。“相”是相图上的一个单相区，“相”允许在一个相区中物理特

10、性的连续变化，“相”实际上与“相区”的概念没有很大的区别。参照国内外这些描述，“相”的定义中应该叙述以下性质：“相”是一个系统（或称聚集体，或空间区域）;“相”具有相同的晶体结构，或聚集状态（为了说明液相或气相）；在相图中位于一个单相区称为一“相”，允许物理特性的连续变化。基于此，本文试着提出“相”的概念供商榷：“相”是一个由大量原子或分子组成的空间区域（或聚集体、或系统），具有相同的晶体结构或聚集状态，在相图中位于一个单相区中，允许物理特性的连续变化。2“组织”的概念“组织”也是材料学知识中一个很重要的概念，并且经常要求学生掌握“相”与“组织”的区别，要掌握用“相组成物”和“组织组成物”标识

11、相图。而对“组织”有明确定义的教科书较少。在给学生讲述“组织”时，一般需要反复举例，说明在什么情况下可以称为“组织”，在什么情况下称为“相似乎“组织”是一个需要学生深刻意会的重要概念。在潘金生、仝健民、田民波编著的材料科学基础中，这样定义“组织”：在一定的外界条件下，一定成分的合金可以由若干不同的相组成，这些相的总体便称为合金的组织。细致思考，这一概念仍然不能准确定义“组织”。例如：单相也可以称为“组织”，并且按照上述定义也不能很好地理解塑形变形后形成的“纤维组织”。在一些教材中，将“组织”与“微观组织”或“显微组织”之间模糊化处理，但“微观组织”体会起来是一个泛指的概念，而“组织”则有具体的

12、对象特征，如“魏氏组织”“共析组织”“带状组织”等。互联网上有人这样说明组织组织则可以理解是一种结合形态。比如共晶组织，就是共晶转变是同时析出的两种相结合形成的一种形态；还有比如冷变形金属晶粒被压扁，拉长，形成纤维组织，其实就是一种形态，回复仅是消除一定的加工硬化（降低位错密度），形态没变化，只有再结晶后成变成等轴晶，也就是转变成了等轴晶组织。组织可以由多个相组成，但不能说是由相构成组织的“。可以看出，“组织”似乎成为一个需要深刻意会的重要概念。一个很有意思的感觉是，“组织”好像是汉语中才特殊强调的概念。当查阅英文中是怎么定义“组织”时，似乎没有一个明确的对应词汇。如果翻阅英语教材中与汉语“组

13、织”相关的内容时，有如下词汇可以对应:microstructure,structure,constitution,constituent这里，microstructure”能够对应的情形更多些，但这个词本身的涵义应该比“组织”更宽泛些，与汉语的“微观组织”类似structure”有时是指晶体结构，也不能和汉语“组织”准确对应。汉语中“相组成物的相图”和“组织组成物的相图”在英语中可以用“phasediagram”和“constitutiona1diagram,标识。“组织”还有一个对应词汇organization,但显然不是材料科学中“组织”所表达的意思。由于“组织”这个概念的特殊性，也许我们

14、可以创造一个词汇uZuzhi-Structure,以丰富材料科学的英语词汇。材料科学与工程的定义篇2关键词材料科学与工程专业材料科学基础教学“材料科学基础”是研究材料的成分、结构、性能之间的关系及其变化规律的一门基础学科，是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业基础课。根据教育部提出的拓宽专业口径、按专业大类进行人才培养的基本思路和1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置不再按传统分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。为此，各相关高校在材料科学与工程专业主干课程“材料科学基础”的教学上都进行了教学改革。暨南大学材料科学与工程专业自2002年设立以来，就依据教育部的要求，将专

15、业培养目标设定为培养“大材料”科学研究与工程技术所需的人才。故“材料科学基础”课程内容设置为介绍三大材料的基础知识，在教学模式、手段及课程配套方面也具有鲜明的特色。本文阐述了暨南大学材料科学与工程系以“奠定学科专业基础，培养学生科学的思维能力”为宗旨，开展“材料科学基础”教学工作的经验和体会。并以此为契机，进一步优化教学内容，探索新的教学模式和教学手段，进一步提高教学质量。一、课程发展历史、性质与定位材料是人类文明发展的基石。人类发展的文明史就是按石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代来划分的，可见材料对人类文明进程的重要贡献。与人类使用材料的漫长历史相比，对材料的研究即材料科学的历史比较短

16、暂。19世纪中叶，开始采用金相显微镜研究钢铁，相平衡热力学和统计热力学则为建立材料的相平衡与相变提供了理论基础。20世纪20年代，原子结构和量子力学提供了研究材料微观结构的理论，X射线衍射技术和电子显微技术为探索材料的微观结构提供了手段。20世纪50年代，金属学已初具规模。高校金属材料专业都开设了金属学课程。到20世纪60年代，世界经济的腾飞促使陶瓷学和高分子材料学建立，其代表作分别为Wg金格瑞的陶瓷导论(introductiontoCeramiCS)和pjf1ory的高分子化学与物理(po1ymerchemistryandphysics)o前者，Wg金格瑞教授将金属学的原理应用于无机材料的结构、热力学、动力学、相变及性能分析当中，成功地指导了水泥、玻璃和陶瓷材料的生产和科研。而Pjf1ory教授则主要围绕聚合物的合成过程、聚集态结构以及物理、化学等行为特征，阐述了高分子材料的结构及性