刍议材料科学与工程的新时代

郭本凯

摘要：中国在经历了几个世纪的发展后，已发展成了一个在各领域都走在世界前列的强国。可以肯定的是，中国在发展自己的材料科学的时候，将会对其进行深入的研究，这将会对我们国家的发展起到至关重要的作用。作为材料科学与工程领域最尖端的产品，它的发展程度，不仅反映着国家对材料科学的认识与实践，还能引导着材料的创新与应用，从本质上给材料科学与工程注入了新的内涵，促进了材料科学的发展。对其内涵进行了论述，并对其发展特征进行了剖析，从而为中国建设“材料大国”提供了新的理论基础。

关键词：材料；材料科学；工程；新时代

引言

在数千年的发展过程中，材料见证了人类的发展，也推动了人类的发展，随着石头、木头、金属、复合材料的发展，人们走出了地球，进入了浩瀚的宇宙。当今，材料已经由经验技术向科研转变，在试验与理论上都取得了很高的水准，表现出了“极限”的特性，这是一种科技的最前沿；材料学科是当今世界上最具活力的学科之一，对当代科技的发展起到了巨大的促进作用。经过六十多年的发展，尤其是三十多年的改革开放，中国已是一个材料强国，在很多方面都走在了世界的前列。今天，中国的“大国”之路，已经开始由“大国”转向“强国”，全国都在探寻“强国”的道路。毫无疑问，立足于中国实际，遵循科学的法则，研究好材料，运用好材料，是解决问题的基本途径。航空材料属于材料科学与工程的前沿领域，它经常是一个国家材料水平的象征。

一、材料工程学基本原理

20世纪中叶，美国出现了“材料科学”这一新兴学科，这一新兴学科很快就成长为“材料史”，打破了“材料史”上的混乱局面，填补了“工业断节”的空白，是材料史上一项重大事件。八十年代是材料学科发展的新时期。材料的研究主要包括材料的合成，结构，工艺，使用性能。在这当中，成分的组成与结构可以概括为：从电子、原子到宏观层面与材料的关联，它的结构变化以及组分特征会出现多样化的变化。

所谓的组成，就是一种金属的组成，因为金属的结构和材质的关系，它的组成也有很大的区别。“结构”是指对材料的微观结构，根据性能的不同，对其进行了不同的设计，例如：在低强度钢材中，主要采用珠光体，在高强钢材中，主要采用贝氏体，在超高强度钢材中，主要采用马氏体。要想让它更上一层楼，就必须要将它的硬度和韧性结合起来。

材料的组合和处理是一种材料的准备，而金属材料的冶炼和其他材料的冶炼是相同的。每一种金属的制造方式都不一样，但只有冶炼才能改变金属的塑性。大家都知道，高强度的钢都是通过控制轧制来实现的，在加热的过程中，都是通过铸坯的晶化来实现的，只有在高温下，才能让钢的弹性变得更大。

在性能需求中，其基本含义可以概括为：外部刺激对整个加工过程的作用，在很大程度上也会影响制造方式，不同的制造方式材料的表征也存在较大差异。能够使物料的标准性达到最高水准，也是一种技术水准较高的新途径。而在这个过程中，材料也会通过对周围环境的影响，来提高材料的可塑性。材料四大元素既是相互补充的形态，又是材料发展的基础，更是材料基础。为此，必须强化“材料四元素”的研究，以确保“材料四元素”的长远发展。

二、材料工程学中的渗透过程

有关的学说认为，人类对客观事物的认知是通过不断地重复来获得真理的。材料科学与工程也属于一个客观认识的过程，它需要从技术入手，并与理论相结合，进行一次又一次的认知，才能得到有关的内容。是理论与技术相互融合的统一体，材料科学的发展必须与工程的发展相融合，进行实践的检验，才能达到对材料的完全渗透。材料科学与工程是一个综合性的过程，在研究中是围绕着四个因素展开的，各种材料的应用依据各有差异，比如在具体的应用中，应当围绕基本的强化机制来进行材料的复合工程，同时还应当运用“超高强度理论”来对各种应用机制进行分析，进而在形成的过程中，实现所需的强韧性。由于材料科学与工程具有很大的关联性，因此，在各大院校中也都建立了专业的工程中心，对材料科学与工程进行了相关的研究。

工程化的生产时间过长也是一种材料发展到高水平的进程，从材料的基础研究理论中获得有关的内容，其研究过程还需要不断地重复，直至有关的研究人员能够达到较高的水平，虽然这一进程会持续很久，但最后的试验结果可以提升到较高的水平。

三、材料科学与工程“两个全过程”新时代

当今的材料科学和工程正处于一个崭新的发展时期，从一片混乱走向一片崭新的时期。同时，科技和工程学的完全结合也使我们获得了更加可信的资料。在材料学和工程学的交叉渗透下，它的研发开辟了新的途径。它对超高强度的运用，更多地体现出了材料的集中性和敏感性，因此，将典型的材料集中到一个全新的水平上，也将材料与工程两个内容完全融合到了一起，这才将材料科学与工程科学带入到一个全新的时代。随着材料科学和工程学的发展，固体化的发展，将为这一新概念在实际中的应用打下坚实的理论和实践基础，对我国可持续发展具有重要意义。

四、促进国家向材料大国迈进的对策

要想推动我国材料业的发展，从根源上把国家提升到材料大国，就必须重视对材料资源的开发。中国是一个材料强国，许多材料都是世界上最先进的，要想保持这个世界上最好的状态，就必须重视固体和应用性材料的开发，强化对重要因素的运用，重视对名牌产品的开发，并重视对各种材料产品的创新开发，重视对不同材料产品的规模控制，以技术传输为中心，逐步完善技术传输的机理，为材料公司提供更多的发展机遇。对材料发展机制进行优化，将技术发展形态与材料体制结合起来，协助材料工程企业，构建一个全新的材料组织，改善材料的组成和结构，将材料的性能提高到新的水平。将材料提纯的形态运用于动力的内核，所谓提纯就是材料含有较少的杂质，从而提高材料的可塑性。中国铸造工业发展中普遍存在着铸造使用年限较长、与国际水平相差较大的问题，应重视对材质进行提纯，以将材料学的发展提高到相对较高水平。在中国工业的创新过程中，应重视发展有自己特点的工业，重视工业原料技术的转换，确保工业原料工业的发展达到更高的水平。

中国在新能源领域的发展，无论是从国家发展还是从国家战略的角度来看，都远远落后于国际上的领先地位，而与实现大国化的战略目标相比，又有较大的距离。迅速转变落后状态，走向强国的道路不在于模仿国外，而在于中国特有的材料业与模式的创新。从科学单位到企业，也就是从基础理论到方法再到技术革新的研究。

结语

中国材料科学和工程进入了一个新的发展阶段，有关科研工作者必须从本质上重视材料科学的发展，重视在各个阶段对材料科学和工程进行最优选择，运用材料科学和工程四要素，采用材料提纯的方式，以确保中国材料科学和工程的整体发展。

参考文献

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