材料科学与工程基础论文
一、 材料与科学工程概述和体会
  材料科学与工程专业的主要研究方向：先进材料与工艺的设计与优化；新型金属结构和功能材料的基础研究；先进粉末冶金材料与技术；材料腐蚀、磨蚀与防护；先进高性能金属与非金属功能材料；先进复合材料；纳米材料与技术；功能薄膜材料；生物医用材等。
  材料物理专业方向研究解决材料中的物理问题。研究领域包括材料的物理性能，材料的微观结构与相变，材料的失效，材料的表面与界面等，所研究的材料涉及新一代结构材料、信息存贮材料、纳米材料、薄膜材料、能源材料、光电材料等。
  材料化学专业涉及各种新材料的化学制备、材料在服役环境下的化学失效与控制、材料再生与综合利用等内容。材料化学是近年来发展势头强劲的纳米材料、电子信息材料以及生物医用材料的重要学科基础。目前主要研究方向有：功能高分子材料化学、功能无机材料化学、材料表面化学与表面技术、材料电化学与技术等。 
无机非金属材料是三大类别的材料之一，其主要研究方向有：新能源材料方向，特种陶瓷粉末
冶金方向，无机非金属结构材料方向，功能陶瓷与器件方向等。
功能高分子材料是高分子材料科学与工程研究高分子物理化学、聚合物反应工程及聚合物加工的新兴前沿学科之一，涉及光电功能高分子材料、高分子复合材料、纳米高分子材料、生物医学高分子材料的制备等。其主要研究方向有：有机高分子光屏蔽材料、手性有机高分子材料，液晶高分子材料、大面积液晶显示材料，液晶信息储存与显示材料、导电高分子材料、高分子防腐涂料薄膜、生物医用高分子材料、纳米聚合物、新型金属－高分子复合催化材料等。
        我始终认为材料科学是一个领域很广的学科，大到航天航空，小到生活琐碎。最开始我认为材料是组成我们生活中各种物品的一个源头，没有它的话其他的东西都无法组成。但是当我选修了这门专选课后，开始接触材料时，我发现，它不仅是一个领域很广的专业，并且是一个很深奥的专业，多学科交叉的专业。材料学科顾名思义是研究材料组成、结构、工艺、性能与使用效能之间相互关系的学科，为材料设计、制造、工艺优化和合理使用提供科学依据。材料科学与工程基础这门课给我提供了一个加深对材料学科理解的平台。
二、专题概述和体会
    现代的材料科学就是一种“炼金术”，以90 多种元素为原料，从理论研究、应用，到制造成新物质.制备出了超过2000 万种自然界所不存在的合成化合物，其中的一部分已经成为了各种各样的材料，构成了现代文明社会的物质基础。目前全世界的化学家们平均每天研究出7000 多种新化合物，为材料的选择提供了丰富的来源。材料化学就是这样一门神奇的学科，因为它再创造自然中并不存在的材料。
  液晶高分子材料。液晶现象是1888年奥地利植物学家F.Reintizer[1]在研究胆甾醇苯甲酯时首先发现的。研究表明，液晶是介于液体和晶体之间的一种特殊的热力学稳定相态，它既具有晶体的各相异性，又有液态的流动性，液晶高分子就是具有液晶性的高分子，它是一种结晶态，既具有液体的流动性又具有晶体的各项异性特性。                                                                                                                                                               
从应用领域分析，液晶高分子材料在电子电气行业中需求量最大且发展迅速，其次是通讯业。这些产业极大地推动了液晶高分子技术及其它高新技术的发展。从高分子液晶诞生到现在只有50多年的历史，是一门很年轻的学科。虽然高分子液晶是具有高强度、高模量、耐高温、低膨胀系数、低成型收缩率、低密度、良好的介电性、阻燃性和耐化学腐蚀性等一系列
优异的综合性能，作为液晶自增强塑料、高性能纤维、板材、薄膜及光导纤维包覆层，广泛应用于国民经济各工业部门。但目前对它的研究仍处于较低的水平，理论研究较狭隘，液晶高分子尚存在制品的机械性能各向异性、接缝强度低、价格相对较高等缺点，这些都有待于进一步的改进，所以高分子液晶仍是高分子科学研究的一个热点。我国液晶高分子研究始于20世纪70年代初，1987年在上海召开的第一届全国高分子液晶学术会议标志着我国高分子液晶的研究上了一个新的台阶。20世纪80年代周其凤等提出了新的甲壳型液晶高分子的概念并从化学合成和物理性质等角度给出了明确的结论，得到了国内学者的关注。任何一种材料的开发都必须有完善的理论作基础，都必须以满足社会的发展需要为根本目的，同样，高分子液晶也不例外。液晶高分子作为一种较新的材料，人们对它的认识还不足，但随着液晶高分子的理论日臻完善，其应用也日益广。可以肯定，作为一门交叉学科，液晶高分子材料科学在高性能结构材料、信息记录材料、功能膜及非线性光学材料等方面的开发中必将发挥越来越重要的作用。相信，随着液晶高分子科学在我国的深人发展及现代化建设对新型材料的需求，以及随着我国高技术产业的成长壮大，液晶高分子的开发将会日益得到国家主管部门及企业的支持和重视，从而在不太长的时间内，在液晶高分子的合成、加工、应用的商业化方面必将赶上美日欧的先进水平。
而现在，在很多领域高温材料都有使用，其定义为：在 550°C以上温度条件下能承受一定应力并具有抗氧化和抗热腐蚀能力的材料，适用于制造航空发动机和火箭发动机的重要承力结构件。高温材料包括高温合金、弥散强化合金、难熔合金、金属纤维增强高温复合材料和陶瓷材料等。
高温材料又称超合金，使用温度范围为550～1100°C。英国于40年代最早研制成镍基合金尼克75，用作燃气涡轮发动机的涡轮叶片材料。1945～1975年，高温合金有了很大发展，涡轮进口温度平均每年提高15°C（涡轮前温度每提高100°C，能使发动机推力增加15％）。随着合金化程度的提高，高温合金的锻压变形愈加困难，因此铸造合金逐渐得到发展和应用。镍基铸造合金的高温强度高，组织比较稳定，热疲劳性能好，是制造涡轮工作叶片和导向叶片的理想材料。从60年代初发展定向凝固铸造涡轮叶片以来，由于消除了垂直于应力方向的横向晶界，叶片的热疲劳寿命提高大约8倍，蠕变断裂寿命提高2倍多，塑性提高4倍。 定向凝固单晶涡轮叶片则完全消除了晶界，与普通铸造涡轮叶片相比，工作温度提高近100°C。
弥散强化合金在金属和合金粉末中添加少量的难熔氧化物（如氧化钇等），通过高能磨球作
用使其机械合金化，以获得含有弥散细小氧化物质点的高温合金粉末，再经压制、烧结、挤压或轧制成棒材或板材，经焊接、热处理、机械加工即可制成燃烧室或涡轮叶片。与普通高温合金相比，弥散强化合金在 850以下时主要靠金属间化合物如镍3（铝、钛）起强化作用，具有高温合金的特性；而在850°C以上时，弥散细小的氧化物十分稳定，因弥散强化作用在1200°C以下的拉伸强度变化不大，并具有较高的持久强度和疲劳强度以及抗氧化和抗热腐蚀的能力，可用于制造在1100°C下使用的涡轮叶片和在1200°C下使用的导向叶片。
难熔合金以难熔金属钨、钼、钽、铌为基体，添加固溶强化元素形成以碳化物沉淀相和热加工方式强化的高温材料。它的熔点和高温强度大大超过高温合金和弥散强化合金，钨-钼和铌-钨-钽合金在1316°C时的拉伸强度分别达到 510和 210兆帕（约51和21公斤/毫米2）。钼合金在1093°C时的拉伸强度也能达到 490兆帕（约49公斤/毫米2），都是制造航空燃气涡轮发动机涡轮叶片、导向叶片和燃烧室的优良材料。缺点是受高温空气侵蚀时极易脆化，须在涂层的保护下使用。铌合金已被用于制造短时间工作的火箭发动机燃烧室和喷管，也有用钽制造这类高温部件的。用钨合金丝或钨纤维增强高温合金制成高温复合材料，可以弥补难熔合金的缺点，用作先进燃气涡轮发动机的涡轮叶片。
陶瓷材料用碳化硅、氮化硅、氧化铝和氧化锆等制作的陶瓷材料，可用于制造高温燃气涡轮叶片。它能承受的温度超过1370°C，高温强度高，在1204°光电信息科学与工程就业方向C时的拉伸强度已达到700兆帕（约70公斤/毫米2），比重只有高温合金的 1/2左右。它具有优异的抗氧化和抗热冲击性能，主要缺点是冲击强度低，抗燃气热冲刷性能差，内应力不易消除，产生裂纹后容易断裂。如用金属纤维增强陶瓷制成复合材料，即可有效地克服陶瓷材料的脆性，满足燃气涡轮零件的要求。
合金元素在高温材料中的作用：高温合金的固溶强化是通过原子间的结合力，产生晶格畸变，降低错层能，降低固溶体中元素的扩散能力和提高再结晶温度来实现。概括起来说，溶解度适当、尺寸效应大和高榕点的元素能起强化作用。如：W、Mo、Cr、Re、Al、Nb、Ta等元素。这种方法称为固溶强化，还有间化合物强化、硼化物强化、界和晶界强化、炼工艺强化、造工艺强化、械合金化强化等。