材料创造发明学05
材料科学发展的历史
材料科学发展的历史引言概述：材料科学是一门研究材料性质、结构和应用的学科，它的发展历史可以追溯到人类社会的起源。
本文将按照一、二、三、四、五的顺序，分别介绍材料科学发展的五个重要阶段，并详细阐述每一个阶段的三个关键点。
一、古代材料科学的起源1.1 早期人类对材料的认知早期人类通过观察和实践，开始认识到不同材料的特性和用途。
1.2 原始材料的应用人类利用自然界中的原始材料，如石头、木头和兽皮，制作工具、武器和住所。
1.3 火的发现和利用人类的智慧使得他们发现了火的用途，火的应用使得材料的加工和改良变得可能。
二、古代文明中的材料科学2.1 金属的发现和冶炼古代文明开始发现金属，如铜和铁，并掌握了冶炼技术，使得金属制品得以广泛应用。
2.2 陶瓷的发展陶瓷的制作技术在古代文明中得到了长足发展，陶器成为人类生活中不可或者缺的重要物品。
2.3 玻璃的创造古代文明开始创造玻璃，玻璃制品在建造、工艺品和科学仪器中得到广泛应用。
三、工业革命与材料科学的进步3.1 金属冶炼技术的革新随着工业革命的到来，人们开始研究和改进金属冶炼技术，发展了新的合金和金属创造工艺。
3.2 新材料的发现在工业革命时期，人们发现了一些新材料，如橡胶、塑料和合成纤维，它们在工业生产和日常生活中得到广泛应用。
3.3 材料性能的测试和分析随着科学技术的进步，人们开始研究材料的性能测试和分析方法，为材料的开辟和应用提供了科学依据。
四、现代材料科学的发展4.1 材料结构与性能的关系现代材料科学研究了材料的微观结构与宏观性能之间的关系，为材料设计和改良提供了理论基础。
4.2 新材料的研究与应用现代材料科学致力于开辟新材料，如纳米材料、高温超导材料和生物材料，为各个领域的应用提供了新的可能性。
4.3 可持续发展与材料科学现代材料科学注重研究环境友好型材料和可持续发展的材料，以减少对环境的影响，并为可持续发展做出贡献。
五、未来材料科学的趋势5.1 人工智能在材料科学中的应用随着人工智能技术的发展，它在材料科学中的应用将变得更加广泛，加速新材料的发现和开辟过程。
《材料性能学》课件——第五章 材料的疲劳性能
前言
材料的疲劳问题研究从近150多年开始一直受到人们的关注，原因 之一就是工程中的零件或构件的破坏80%以上是由于疲劳引起。
图5-5 疲劳微裂纹的3种形式
晶界或亚晶 界处开裂
1、疲劳裂纹的萌生 在循环载荷的作用下，会在试件表面形成循环滑
移带。循环滑移带在表面加宽过程中，还会出现挤出 脊和侵入沟，随着挤出脊高度与侵入沟深度的不断增 加。侵入沟就像很尖锐的微观缺口，应力集中严重， 疲劳微裂纹也就易在此处萌生。
图5-6 金属表面“挤出”与“侵入”并形
三、疲劳断口的宏观特征
机件疲劳破坏的疲劳源可以是一个，也可以是 多个，它与机件的应力状态及过载程度有关。如单 向弯曲疲劳仅产生一个源区，双向反复弯曲可出现 两个疲劳源。过载程度愈高，名义应力越大，出现 疲劳源的数目就越多。若断口中同时存在几个疲劳 源，可根据每个疲劳区大小、源区的光亮程度确定 各疲劳源产生的先后，源区越光亮，相连的疲劳区 越大，就越先产生；反之，产生的就晚。
3、复合材料的疲劳破坏机理
疲劳破坏特点： (1)有多种疲劳损伤形式：如界面脱粘，分层、 纤维断裂、空隙增长等。实际上，每种损伤模 型都是由多种微观裂纹(或微观破坏)构成的。 损伤沿着最佳方位起始和扩展，可以一种或多 种形式出现。
3、复合材料的疲劳破坏机理
⑵复合材料不会发生瞬时的疲劳破坏，常常难以确 认破坏与否，故不能沿用金属材料的判断准则。常 以疲劳过程中材料弹性模量下降的百分数(如下降l ％~2％)、共振频率变化(如1~2Hz)作为破坏依据。
上海交通大学硕士材料科学基础真题2005年
上海交通大学硕士材料科学基础真题2005年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、单选题(总题数：25，分数：75.00)1.化学键中既无方向性又无饱和性的为______。
（分数：3.00）A.共价键B.金属键√C.离子键解析：2.立方结构的(112)与(113)晶面同属于______晶带轴。
（分数：3.00）A. √B.C.解析：3.晶体的对称轴中不存在______。
（分数：3.00）A.3次对称轴B.4次对称轴C.5次对称轴√解析：4.半结晶期是指______。
（分数：3.00）A.结晶时间进行到一半时对应的时间B.固相量为一半时对应的时间√C.上述(A)和解析：5.fcc晶体若以100面为外表面，则表面上每个原子的最邻近原子数为______个。
（分数：3.00）A.12B.6C.8 √解析：6.最难以形成非晶态结构的是______。
（分数：3.00）A.陶瓷B.金属√C.聚合物解析：7.下面关于Schottky和Frenkel缺陷的表述中，错误的为______。
（分数：3.00）A.Schottky缺陷同时包含空位和间隙原子√B.Frenkel缺陷的形成能通常较Schottky缺陷大C.同温度下，通常Schottky缺陷的浓度大于Frenkel缺陷解析：8.下列Burgers矢量可能表示了简单立方晶体中的全位错：（分数：3.00）A.[100] √B.1/2[110]C.1/3[111]解析：9.下面关于位错应力场的表述中，正确的是______。
（分数：3.00）A.螺型位错的应力场中正应力分量全为零√B.刃型位错的应力场中正应力分量全为零C.刃型位错的应力场中切应力分量全为零解析：10.能进行滑移的位错为______。
（分数：3.00）A.肖克利不全位错√B.弗兰克不全位错C.面角位错解析：11.铁素体(bcc，点阵常数a b=0.287nm)与奥氏体(fcc，点阵常数a f=0.365nm)间可形成K-S关系([111]b∥[110]f，，则在半共格界面上沿[111]b方向上的位错间距为______。
材料科学与工程基础第5版课程设计
材料科学与工程基础第5版课程设计一、课程设计目的当前，材料科学与工程是一个重要的学术领域，为各种创新提供了广阔的范围。
本课程设计旨在通过材料科学与工程基础第5版的教学，帮助学生熟悉材料的基本特性和原理，熟悉各种材料的性能和应用，了解材料工程领域的一些创新成果和现代技术方法。
二、课程教学内容1. 材料的基本特性在课程设计中，我们首先要帮助学生了解材料的基本特性，如原子结构，分子结构，晶体结构等。
通过介绍这些基本概念，学生将掌握材料的基本理论，从而更好地掌握材料科学与工程的实际应用。
2. 材料的性能与应用然后，我们将重点介绍材料的性能与应用。
我们将分享多种材料的性能特点和应用领域，如金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
课程中我们将以实例为导向，介绍材料在电子、汽车、建筑、航空航天等领域的具体应用。
3. 材料工程领域的一些创新成果和现代技术方法最后，我们希望能够向学生介绍材料科学与工程的现代技术方法，并探讨一些创新成果在材料领域的应用。
我们将介绍材料设计、合成、加工和测量等方面的新方法，以及一些与纳米材料、材料仿真、新能源材料等相关的新技术。
三、课程设计结构本课程设计将分为3个部分：1. 理论讲解在这个部分中，我们将通过多媒体演示，简单的教学视频和实例说明讲解材料的基本概念和各种材料的性能和应用。
我们会涵盖以下主题：•原子结构、分子结构和晶体结构。
•材料的物理性质、化学性质、机械性质和热性质等。
•金属材料、非金属材料、高分子材料、复合材料等的性能和应用。
•材料工程领域的现代技术方法、采样和测试等。
2. 实践操作在这一部分中，我们将为学生提供与本课程内容相关的实践操作指导。
通过实验操作，学生可以更深入地了解材料的基本性质和应用，并将课程知识与实践教学结合起来。
实验内容如下：•制备金属、非金属和高分子材料。
•测试材料的物理性质、化学性质和热性质等。
•深入探讨材料工程实践方法以及样品制备和测试等方面的问题。
教科版科学五年级下册2-2《用浮的材料造船》教案
教科版科学五年级下册2-2《用浮的材料造船》教案一. 教材分析《用浮的材料造船》这一课是教科版科学五年级下册第二单元第2课的内容。
本课旨在让学生通过探究浮力原理和材料特性，设计并制作一个能够承载一定重量的浮船。
通过本课的学习，学生能够理解浮力原理，掌握使用不同材料制作浮船的方法，培养学生的动手能力、创新意识和解决问题的能力。
二. 学情分析五年级的学生已经具备了一定的探究能力和动手能力，他们对浮力原理有一定的了解。
但在实际操作中，他们可能对如何利用不同材料制作浮船还不够清晰。
因此，在教学过程中，教师需要引导学生通过实验和观察，发现问题、解决问题，从而达到制作出符合要求的浮船的目的。
三. 教学目标1.让学生理解浮力原理，知道不同材料对浮力的影响。
2.培养学生动手制作浮船的能力，提高学生的创新意识和解决问题的能力。
3.培养学生团队合作、沟通交流的能力。
四. 教学重难点1.浮力原理的理解和应用。
2.如何利用不同材料制作浮船，并使其能够承载一定重量。
五. 教学方法1.实验法：通过实验让学生直观地了解浮力原理，并探究不同材料对浮力的影响。
2.小组合作：引导学生分组进行制作和实验，培养学生的团队合作能力。
3.问题驱动：教师提出问题，引导学生思考和探究，激发学生的学习兴趣。
六. 教学准备1.实验材料：泡沫板、塑料瓶、纸板、木板等。
2.实验工具：剪刀、胶水、尺子、铅笔等。
3.教学PPT。
七. 教学过程1.导入（5分钟）教师通过一个简单的浮力实验，引导学生回顾浮力原理。
例如，将一个塑料瓶放入水中，观察塑料瓶的浮沉情况，让学生解释原因。
2.呈现（10分钟）教师呈现本课的主题，让学生知道要制作一个能够承载一定重量的浮船。
同时，向学生介绍实验材料和工具。
3.操练（10分钟）学生分组进行制作浮船的实验。
教师巡回指导，解答学生的疑问，并引导学生注意安全。
4.巩固（5分钟）教师邀请几组学生展示他们的浮船，并让大家一起讨论哪个浮船设计得更好，为什么。
材料学创新创业计划书(2篇)
第1篇一、项目概述项目名称：新型高性能纳米复合材料研发与应用项目背景：随着科技的不断发展，材料学在各个领域都发挥着至关重要的作用。
纳米复合材料作为一种具有优异性能的新型材料，在航空航天、电子电器、生物医学、能源环保等领域具有广泛的应用前景。
然而，目前市场上的纳米复合材料存在着性能不稳定、成本高、制备工艺复杂等问题。
本项目旨在研发一种新型高性能纳米复合材料，并探索其在各个领域的应用，以满足市场需求，推动材料学的发展。
二、项目目标1. 研发一种具有优异性能的新型纳米复合材料，包括高强度、高韧性、高导电性、高导热性等。
2. 探索纳米复合材料在航空航天、电子电器、生物医学、能源环保等领域的应用。
3. 建立一套完善的纳米复合材料制备工艺，降低生产成本。
4. 培养一支具备材料学创新能力的专业团队。
三、项目内容1. 材料研发：（1）筛选具有优异性能的纳米材料，如碳纳米管、石墨烯、纳米金属等。
（2）研究纳米材料的表面改性技术，提高材料的分散性和相容性。
（3）采用溶胶-凝胶法、水热法、化学气相沉积法等制备纳米复合材料。
（4）优化纳米复合材料的制备工艺，提高材料的性能。
2. 应用研究：（1）针对航空航天领域，研发高性能纳米复合材料用于航空航天器结构材料。
（2）针对电子电器领域，研发高性能纳米复合材料用于电子元器件的封装材料。
（3）针对生物医学领域，研发生物相容性好的纳米复合材料用于医疗器械。
（4）针对能源环保领域，研发高性能纳米复合材料用于太阳能电池、燃料电池等。
3. 工艺研发：（1）研究纳米复合材料的生产工艺，降低生产成本。
（2）开发自动化生产线，提高生产效率。
（3）建立质量检测体系，确保产品质量。
4. 团队建设：（1）招聘具有材料学背景的高层次人才。
（2）开展学术交流活动，提升团队创新能力。
（3）制定人才培养计划，为项目发展提供人才保障。
四、项目实施步骤1. 市场调研与分析：对国内外纳米复合材料市场进行调研，分析市场需求和竞争态势。
材料基础第5章习题课
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孪生与滑移的异同
滑 移 相同点
晶体位向
孪 生
是塑变的形式；沿一定的晶面、晶向进行；不改变结构 。
不改变（对抛光面观察无重 现性） 改变，形成镜面对称关系（对 抛光面观察有重现性）
不 同 点
位移量
对塑变的贡献 变形应力 变形条件
滑移方向上原子间距的 整数倍，较大。 很大，总变形量大。 有一定的临界分切压力 一般先发生滑移
材料科学与工程学院 材料科学基础
7．既能提高金属的强 度，又能降低其脆性的 手段是（ ） A 、加工硬化 B 、固溶强化 C 、晶粒细化
zhanglei.hubu@
8. 单晶体的临界分切应力与（ ）有关 A 、外力相对于滑移系的取向 B、拉伸时的屈服应力 C 、金属的类型与纯度
材料科学与工程学院
（1）固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提 高而塑性、韧性下降的现象。
晶格畸变，阻碍位错运动；
（2）强化机制
柯氏气团强化。 （3）屈服和应变时效 现象：上下屈服点、屈服延伸（吕德斯带扩展）。 预变形和时效的影响：去载后立即加载不出现屈服现象； 去载后放臵一段时间或200℃加热后再加载出现屈服。 原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成。
5.2
晶体的塑性变形
应力超过弹性极限，材料发生塑性变形，即产生不 可逆的永久变形。
单晶体的塑性变形：滑移、孪生、扭折 多晶体的塑性变形：高温阶段有晶界滑动和扩散 性蠕变 合金的塑性变形：单相固溶体合金和多相合金
材料科学发展的历史
材料科学发展的历史引言概述：材料科学作为一门重要的学科领域，其发展历史可以追溯到古代人类开始使用原始材料制作工具的时期。
随着科学技术的不断进步，材料科学的发展也取得了巨大的成就，涉及到材料的结构、性能、制备和应用等方面。
本文将从古代到现代，系统概述材料科学的发展历史。
一、古代材料科学的萌芽1.1 早期人类使用石头、木头等原始材料制作工具，开启了材料应用的先河。
1.2 古代文明如埃及、中国等国家开始使用金属材料，推动了材料科学的发展。
1.3 古代人类对材料的认识逐渐深入，探索了陶瓷、玻璃等新材料的制备和应用。
二、近代材料科学的崛起2.1 工业革命时期，材料科学迎来了飞速发展，金属冶炼、合金制备等技术得到了广泛应用。
2.2 19世纪末20世纪初，材料科学逐渐成为一个独立的学科领域，开始探索材料的微观结构和性能。
2.3 材料科学的发展催生了新的材料制备技术，如高分子材料、半导体材料等的研究与应用。
三、现代材料科学的多元发展3.1 材料科学在20世纪中叶迎来了快速发展的时期，涌现出许多新的材料种类，如复合材料、纳米材料等。
3.2 材料科学的研究领域逐渐拓展到能源材料、生物材料、环境材料等多个方向，为人类社会的发展提供了重要支撑。
3.3 现代材料科学在材料设计、性能优化、循环利用等方面取得了重要进展，为可持续发展提供了重要支持。
四、未来材料科学的发展趋势4.1 随着科技的不断进步，材料科学将迎来更广阔的发展空间，涉及到材料的智能化、功能化等方面。
4.2 未来材料科学将更加注重材料的可持续性和环保性，推动绿色材料的研究与应用。
4.3 未来材料科学还将与其他学科领域如信息技术、生物技术等结合，推动材料科学的跨学科发展。
五、结语材料科学的发展历程充满了辉煌的成就和挑战，从古代到现代，材料科学一直在不断探索和创新。
未来，材料科学将继续发展，为人类社会的进步和可持续发展做出更大的贡献。
希望本文对材料科学的发展历史有所启发，促进人们对材料科学的关注和研究。
实用发明创造学作业
实用发明创造学作业1.油田抽油泵（Flash动画）2.自冷却太阳能板3. 利用PLC实现的多种液体自动混合装置2012级自动化4班1.油田抽油泵（Flash动画已发至邮箱wkqm1970@）截图：2.自冷却太阳能板设计者：天津大学 王克起教授设计原理及工作过程：太阳能是目前为止发现的最节能环保，可以无限循环使用的最好的能源。
太阳能板配合太阳能光伏组件是一个很好的发电系统。
但是太阳能板长期在太阳光下曝晒会导致温度升高，在75度时基本不再工作。
这样的话，我们就要采取办法替太阳能板降温。
本装置采用的是“水冷”的方法。
平时太阳能板正常供电，同时辅助太阳能板也可进行电能的储存。
当太阳能板温度达到阈值（如70度）时，会触发“自冷却”系统工作。
辅助太阳能板将平时储存的电能向制冷片供电，同时辅助太阳能板也能继续接收太阳光持续为制冷片供电。
制冷片将管道中的水冷却下来，冷却水再和太阳能板进行热交换，使太阳能板温度降低。
当太阳能板温度下降到一定阈值时，“自冷却”系统停止工作，系统恢复到正常工作状态。
优点：仍然利用太阳能来对太阳能板进行冷却，并无需外加的能源。
清洁、高效。
注意的问题：本“自冷却”系统采用“水冷”。
需要考虑的是辅助太阳能板电池和冷却工质间良好的热传导性和电绝缘性，尤其需要要考虑冷却工质的长时间的渗漏问题。
以及自冷却系统不能正常工作时的报警系统。
太阳能板辅助太阳能板制冷片水 支架3.利用PLC实现的多种液体自动混合装置在生产的第一线有着各种各样的自动加工系统，其中多种原材料混合在加工，是其中最为常见的一种。
在工艺加工最初，把多种原料再合适的时间和条件下进行需要的加工以得到产品一直都是在人监控或操作下进行的，在后来多用继电器系统对顺序或逻辑的操作过程进行自动化操作，但是现在随着时代的发展，这些方式已经不能满足工业生产的实际需要。
实际生产中需要更精确、更便捷的控制装置。
本装置使用OMRON公司C系列P型机，实现多种液体自动混合的装置。
材料科学与工程创新基础---教学大纲
《材料科学与工程创新基础》教学大纲课程代码：050532005课程英文名称：Innovation foundation of materials science and engineering课程总学时：16 讲课：16 实验0 上机：0适用专业：材料成型与控制工程（铸造方向）大纲编写（修订）时间：2017.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1．课程地位材料科学与工程创新基础是材料成型专业铸造方向必修的专业课。
2．教学目标通过本课程的学习，了解铸造过程的主要技术特点和工艺环节，为后续的创新创业实践训练环节奠定理论基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求了解砂型铸造及特种铸造的基本工艺过程和最新进展，具有辨别机械零件是否适合铸造生产工艺要求的能力。
（三）实施说明该课程教学采用课堂讲授和多媒体教学方法，并对主要工艺过程在实验室进行现场教学，使学生一目了然。
课程结束时进行期末考试。
（四）对先修课的要求学习本门课前，应掌握创造学基础，金属工艺学，机械制图等知识。
（五）对习题课、实验环节的要求适量、适当的习题可以检验学生对所学内容的掌握程度，使教师及时掌握教学效果，对下一步的教学组织，改进教学方法具有直接作用。
同时，还可督促学生掌握所学内容。
习题的主要内容是铸件的成型方法和主要工艺过程，通过典型实例练习配合实践教学，使学生真正理解各类铸造工艺的原理。
（六）课程考核方式评分应包括三个方面：1.上课出勤情况、课堂回答问题、课堂小考以及平时综合表现30%；2.期末考查占70%；评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。
3.课程学习结束后，学生需交付课程内容介绍及感想的实训报告。
（七）主要参考书目:《工程创新设计及实践》主编: 吴波, 电子工业出版社，2008《铸造工艺学》主编:王文清, 机械工业出版社《特种铸造工艺学基础》主编:万里,化学工业出版社二、中文摘要本门课是材料成型及控制工程专业的创新创业系列专业基础课之一，学生通过本课程的学习和训练，较系统地了解工程背景、工程创新理论并通过创新组建搭接组合实践，使学生进一步了解、熟悉工科和工程知识，使学生对金属材料液态成型工艺有一个较为直观的认识。