UNIT1一、材料根深蒂固于我們生活的程度可能遠遠的超過了我們的想象，交通、裝修、制衣、通信、娛樂（recreation）和食品生產，事實上（virtually），我們生活中的方方面面或多或少受到了材料的影響。歷史上，社會的發展和進步和生產材料的能力以及操縱材料來實現他們的需求密切（intimately）相關，事實上，早期的文明就是通過材料發展的能力來命名的（石器時代、青銅時代、鐵器時代）。二、早期的人類僅僅使用（access）了非常有限數量的材料，比如自然的石頭、木頭、粘土（clay）、獸皮等等。隨著時間的發展，通過使用技術來生產獲得的材料比自然的材料具有更加優秀的性能。這些性材料包括了陶瓷（pottery）以及各種各樣的金屬，而且他們還發現通過添加其他物質和改變加熱溫度可以改變材料的性能。此時，材料的應用（utilization）完全就是一個選擇的過程，也就是說，在一系列有限的材料中，根據材料的優點來選擇最合適的材料，直到最近的時間內，科學家才理解了材料的基本結構以及它們的性能的關系。在過去的100年間對這些知識的獲得，使對材料性質的研究變得非常時髦起來。因此，為了滿足我們現代而且復雜的社會，成千上萬具有不同性質的材料被研發出來，包括了金屬、塑料、玻璃和纖維。三、由于很多新的技術的發展，使我們獲得了合適的材料并且使得我們的存在變得更為舒適。對一種材料性質的理解的進步往往是技術的發展的先兆，例如：如果沒有合適并且沒有不昂貴的鋼材，或者沒有其他可以替代（substitute）的東西，汽車就不可能被生產，在現代、復雜的（sophisticated）電子設備依賴于半導體（semiconducting）材料四、有時，將材料科學與工程劃分為材料科學和材料工程這兩個副學科（subdiscipline）是非常有用的，嚴格的來說，材料科學是研究材料的性能以及結構的關系，與此相反，材料工程則是基于材料結構和性能的關系，來設計和生產具有預定性能的材料，基于預期的性能。材料科學家發展或者合成（synthesize）新的材料，然而材料工程師則是生產新產品或者運用現有的材料來發展生產材料的技術，絕大部分材料學的畢業生被同時訓練成為材料科學家以及材料工程師。五、structure”一詞是個模糊（nebulous）的術語值得解釋。簡單地說，材料的結構通常與其內在成分的排列有關。原子（subatomic）內的結構包括介于單個原子間的電子和原子核的相互作用。在原子水平上，結構包括（emcompasses）原子或分子與其他相關的原子或分子的組織。在更大的結構領域（realm）上，其包括大的原子團，這些原子團通常聚集（agglomerate）在一起，稱為“微觀”結構，意思是可以使用某種顯微鏡直接觀察得到的結構。最后，結構單元可以通過肉眼看到的稱為宏觀結構。六、“Property”一詞的概念值得詳細（elaborate）闡述。在使用中，所有材料對外部的刺激（stimuli）都表現（evoke）出某種反應。比如，材料受到力作用會引起形變，或者拋光金屬表面會反射光。材料的特征取決于其對外部刺激的反應程度（magnitude）。通常，材料的性質與其形狀及大小無關。七、實際上，所有固體材料的重要性質可以概括分為六類：機械、電學、熱學、磁學、光學（optical）和腐蝕性（deteriorative）。對于每一種性質，其都有一種對特定刺激（stimulus）引起反應的能力。如機械性能與施加壓力引起的形變有關，包括彈性、強度和韌性。對于電性能，如電導性（conductivity）和介電（dielectric）系數，特定的刺激物（stimulus）是電場。固體的熱學行為則可用熱容和熱導率來表示。磁學性質表示一種材料對施加的電場的感應能力。對于光學性質（optical），刺激物（stimulus）是電磁或光照。用折射（refraction）和反射（reflectivity）來表示光學性質。最后，腐蝕（deteriorative）性質表示材料的化學反應能力。八、除了結構和性質，材料科學和工程還有其他兩個重要的組成部分，即加工（processing）和性能。如果考慮這四個要素的關系，材料的結構取決于其如何加工。另外，材料的性能是其性質的功能。因此，材料的加工、結構、性質和功能的關系可以用以下線性關系來表示：加工——結構——性質——性能。九、為什么研究材料科學與工程？許多應用科學家或工程師，不管他們是機械的、民事的、化學的或電子的領域的，都將在某個時候面臨材料的設計問題。如用具的運輸、建筑的超級結構、油的精煉成分、或集成電路（circuit）芯片（chip）。當然，材料科學家和工程師是從事材料研究和設計的專家。十、很多時候，材料的問題就是從上千個材料中選擇出一個合適的材料。對材料的最終選擇有幾個原則（criteria）。首先，對這些具有所需性能的材料的選擇，現場工作條件必須進行表征。只有在少數情況下材料才具有最優或理想的綜合性質。因此，有必要對材料的性質進行平衡。典型的例子是當考慮材料的強度和延展性時，而通常材料具有高強度但卻具有低的延展性。這時對這兩種性質進行折中考慮（compromise）很有必要。十一、其次，選擇的原則是要考慮材料的性質在使用中的磨損（deterioration）問題。如材料的機械性能在高溫或腐蝕環境中會下降。十二、最后，也許是最重要（overriding）的原則是經濟問題。最終產品的成本是多少？一種材料的可以有多種理想的優越性質，但不能太昂貴。這里對材料的價格進行折中（compromise）選擇也是可以的。產品的成本還包括組裝中的費用。十三、工程師與科學家越熟悉材料的各種性質、結構、功能之間的關系以及材料的加工技術，根據以上的幾個原則，他或她對材料的明智（judicial）選擇將越來越熟練（proficient）和精確。翻譯：1：材料科學2：石器時代3：裸眼4：青銅時代5：彈性系數6：硬度和韌性7：光學性質8：集成電路9：機械強度10：熱導性1材料科學是研究材料的性能以及結構的關系，與此相反，材料工程則是基于材料結構和性能的關系，來設計和生產具有預定性能的材料2實際上，所有固體材料的重要性質可以概括分為六類：機械、電學、熱學、磁學、光學和腐蝕性3除了結構和性質，材料科學和工程還有其他兩個重要的組成部分，即加工和性能4工程師與科學家越熟悉材料的各種性質、結構、功能之間的關系以及材料的加工技術，根據以上的幾個原則，他或她對材料的明智（judicial）選擇將越來越熟練（proficient）和精確。5只有在少數情況下材料才具有最優或理想的綜合性質。因此，有必要對材料的性質進行平衡交叉學科interdiscipline力學性質mechanicalproperty介電常數dielectricconstant電磁輻射electro-magneticradiation固體性質solidmaterials材料加工processingofmaterials熱容heatcapacity彈性模量（模數）elasticcoefficient1.直到最近，科學家才終于了解材料的結構要素與其特性之間的關系。Itwasnotuntilrelativelyrecenttimesthatscientistscametounderstandtherelationshipbetweenthestructuralelementsofmaterialsandtheirproperties.2.材料工程學主要解決材料的制造問題和材料的應用問題。Materialengineeringmainlytosolvetheproblemandcreatematerialapplication.3.材料的加工過程不但決定了材料的結構，同時決定了材料的特征和性能。Materialsprocessingprocessisnotonlytodecidedstructureanddecidedthatthematerialcharacteristicandperformance.4.材料的力學性能與其所受外力或負荷而導致的形變有關。MaterialmechanicalpropertiesrelateddeformationtotheappliedloadorforceUNIT2材料的分類一、固體材料可以被很容易的分成三個范疇：金屬、陶瓷以及聚合物，這個分類是基于原子結構以及化學組成，大多數材料落入了截然不同的分組，另外的有些復合材料是由兩種或多種以上的材料結合而成，另外一類（category）先進材料——那些用于高科技領域，比如半導體（semiconductor）材料，智能材料，以及納米工程（nanoengineered）材料。二、金屬材料由一種或多種金屬元素構成（比如鐵、鋁、銅（copper）、鈦、金和鎳）通常還含有一些少量的非金屬成分（例如碳、氮、氧，）金屬以及它們的合金中的原子排列非常有規律，對比陶瓷（ceramic）和高聚物（polymer）具有非常稠密的結構，對于機械性能，這些材料非常堅硬和強壯，并且具有易延展性（ductile）【能夠承受強大的變形但不破裂】，并且有很強抵制破壞的能力，這解釋（accountfor）了它們為何能夠廣泛運用于結構，金屬材料中含有大量游離的電子，即不屬于特定的原子，金屬和很多性質源于這些電子，例如金屬具有優良的電導和熱導性能，不能透射可見光，拋光金屬表面具有可見的光澤（lustrous），另外，有的金屬（例如FeCo和Ni）具有令人滿意的磁力性能。三、陶瓷由金屬和非金屬成分所構成，最常見的是氧、氮、和碳，例如有些普通的陶瓷材料：氧化鋁，二氧化硅、碳化硅、氮化硅，那些被認為是傳統陶瓷—