工程材料學—金屬材料的過去、現(xiàn)在與將來CahnRW,PhysicalMetallurgy，4rdEd,ElsevierScienceBV,Cahn-劍橋教授，英皇家學會會士(FRS)，中科院外藉院士...敘述了材料發(fā)展。指出材料發(fā)展史簡單地可分為四個階段...原始金屬材料生產(chǎn)金屬材料學科基礎微觀理論大發(fā)展微觀理論深入研究第一階段—原始金屬材料生產(chǎn)公元前4300年：自然的金、銅及鍛打等工藝公元前2800年：鐵的熔煉公元前2000年：青銅器興盛，編鐘與武器（商、周、春秋戰(zhàn)國）1965年冬天出土于湖北省荊州。因劍身上被鍍上了一層含鉻的金屬而千年不銹。經(jīng)無損科學檢測，其主要合金成分為銅、錫、鉛、鐵、硫等?；y處含硫高，因硫化銅可防銹。先人雖能制作精美的器件，但長期籠罩著神秘的色彩，并未認識其內(nèi)在規(guī)律性第二階段—金屬材料科學的基礎，19世紀鐵構成了金屬材料學科的基礎：1778第一座鐵橋，1818鐵船下水，1825鐵路奠定金屬材料學科基礎：金屬學、金相學、相變和合金鋼等。1803年：道爾頓提出原子學說，阿伏加德羅提出分子論。1830年：Hessel提出32種晶體類型，普及晶體指數(shù)。1891年：俄、德、英等國科學家分別獨立地創(chuàng)立了點陣結構理論。1864年：Sorby制備第一張金相照片，9倍，但意義重大。1827年：Karsten從鋼中分離出了Fe3C，1888年Abel證明了這是Fe3C。1861年：俄契爾諾夫提出了鋼的臨界轉變溫度的概念。19世紀末：馬氏體研究已成為時髦，Gibbs得到了相律，Robert-Austen發(fā)現(xiàn)了奧氏體固溶特性，Roozeboom建立了Fe-Fe3C系的平衡圖。第二階段—金屬材料科學的基礎，19世紀這一階段對金屬學發(fā)展有突出貢獻的人英國金屬學家Austen，奧氏體(Austenite)美國科學家Bain，貝氏體(Bainite)英國科學家Sorby，索氏體(Sorbite)德國金屬學家Marten，馬氏體(Martensite)法國化學家Troost，托氏體(Troostite)德國學者Ledebur，萊氏體(Ledeburite)這一階段新合金鋼法拉第是合金鋼的先驅。1820年Berthier成功研制了鐵-鉻合金。1857年Jacob發(fā)明了鎢鋼。Mushet發(fā)展了鎢鋼，為高速鋼開發(fā)應用打下了基礎。RobertHadfield是現(xiàn)代合金鋼的奠基人。1871年研究成功了錳鋼和硅鋼。Cahn-劍橋教授，英皇家學會會士(FRS)，中科院外藉院士Therewerethreepreconditionsoftheemergenceofmaterialsscience，constitutingatripod：1）atomsandcrystals2）phaseequilibria3）microstructureThesethreeformsofunderstandingarethecrucialprecursorsofourmodernunderstandingandcontrolofmaterials.1864年，光學顯微鏡首次應用于金屬研究，誕生了金相學，使人們能夠將材料的宏觀性能與微觀組織聯(lián)系起來。標志著材料研究從經(jīng)驗走向科學。VoelklingenIronworksfoundedin1883,closurein1986.In1994itwasawardedthestatusofaWorldCulturalHeritagebyUNESCO.第三階段—微觀理論大發(fā)展，1900-1940合金相圖，X射線發(fā)明及應用，位錯理論的建立。1912年：發(fā)現(xiàn)X射線，證實α（δ）-Fe是BCC，γ-Fe是FCC；固溶體規(guī)律。1931年：發(fā)現(xiàn)合金元素的擴大和縮小γ區(qū)作用。1934年：俄國Polanyi、匈牙利Orowan和英國Taylor各自獨立地提出了位錯理論，解釋鋼的塑性變形；馬氏體轉變的晶體學。1938年：發(fā)明了電子顯微鏡。1910年：發(fā)明奧氏體不銹鋼，1912年發(fā)明了鐵素體不銹鋼等。1990年：發(fā)明了布氏硬度計，Griffith提出了應力集中會導致產(chǎn)生微裂紋。1912年發(fā)現(xiàn)了X-射線對晶體的作用并在隨后被用于晶體衍射分析，使人們對固體材料微觀結構的認識從最初的假想到科學的現(xiàn)實。1934年位錯理論的提出，解決了晶體理論計算強度與實驗測得的實際強度之間存在的巨大差別的矛盾，對于人們認識材料的力學性能及設計高強度材料具有劃時代的意義。金屬鈦中的位錯第四階段—微觀理論深入研究：1940年-微觀理論的深入研究：原子擴散及其本質的研究；鋼TTT曲線測定；貝氏體、馬氏體轉變理論形成了比較完整的理論。位錯理論建立：電子顯微鏡的發(fā)明→看到了鋼中第二相沉淀析出，位錯滑移，發(fā)現(xiàn)了不全位錯、層錯、位錯墻、亞結構、Cottrell氣團等現(xiàn)象→位錯理論。新科學儀器不斷發(fā)明：電子探針，場離子發(fā)射顯微鏡和場電子發(fā)射顯微鏡、掃描透射電鏡（STEM）、掃描隧道顯微鏡（STM）、原子力顯微鏡（AFM）等。1938年發(fā)明了電子顯微鏡，把人們帶到了微觀世界的更深層次（10-7m）透射電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡

光鏡下電鏡下現(xiàn)代金屬材料隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術的進步，對材料的要求越來越苛刻，結構材料向高比強、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。材料的發(fā)展趨勢與熱點1．繼續(xù)重視高性能的新型金屬材料具有高強度、高韌性、耐高、低溫、抗腐蝕等性能。主要依靠采用新技術、新工藝改造傳統(tǒng)金屬材料，如合金成分的合理設計，微量元素的加入與控制，特殊組織結構的控制等。2．非晶（亞穩(wěn)態(tài)）材料日益受到重視非晶態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)合金材料、金屬納米材料。3．特殊條件下應用的金屬材料低溫、高壓、高溫、外場