新时代材料科学与工程的发展与应用

新时代材料科学与工程的发展与应用

张国强

身份证号：210302199105240617

【摘要】随着时代的推进，中国已逐渐发展成为材料生产的大国，尤其在多个领域的技术水平上超越了其他各国。无可争议地说，在推动中国成为材料强国的道路上，只有充分利用材料的特性并进行科学研究，才能真正实现其战略目标。航空航天材料便是材料科学合理工程先进的典范，其水平直接反映出国家对材料工程科学合理性的理解和运用程度。此外，推动材料融合创新，从源头上重新定义了材料科学与工程的内涵，进一步推进了材料科学合理化的进程。本文将重点探讨材料科学与工程的相关内容，分析其发展的特点，并为中国如何成为材料强国提供新的重要参考。

【关键词】材料科学与工程；发展对策

前言

经过数十年的努力，中国已然崛起为全球瞩目的材料生产大国，其丰富多样的材料种类和庞大的产量均位列世界之首。在新时代的机遇面前，材料科学与工程的发展正在助力中国实现由材料大国向材料强国的华丽转身。我们的主要目标包括：持续推进“两个全过程”的转型升级；深化材料科学与工程的相关研究，力争在基础理论、方法应用以及前沿创新领域保持世界领先地位。

1 新时期材料科学与工程的现状

在材料科学合理的科研阶段，必须给予全面且高度的关注。其中，包括对材料多元性能的构造无限变化解释、材料的切割、表征分析以及由于组成结构的差异导致的不同材料在实际设计和应用中的必然区别。以不同强度的钢材为例，高强度钢板可以设计成马氏体，而低硬度钢则通常只能设计成铁素体，这正是材料设计所必须遵循的基本原则。生产制造环节的关键在于在所有尺度下对材料组织结构的控制以及材料构件的演变，这通常用于实际材料的制备。而“特性”这一要素主要指的是材料自身的实际特点，及其对外界机械设备反应、表面特征等的影响，是某一材料所固有的、独特的性能，常以此来评估某一材料的适用范围和稳定性。

2材料科学与工程的渗入全过程

材料科学与工程的开展依赖于客观性认识过程，必须充分考虑其技术性，并将其与基础理论相融合，从而实现持续的知识获取。理论与技术的结合构成了材料科学与工程发展的独特模式，合理的发展路径是将其与工程的发展紧密结合，通过实践检验，最终实现材料科学与工程的全面渗透。材料科学与工程是一个全面的过程，实验中应以四个关键因素作为研究的核心。不同材料的应用基础各不相同，例如在实际应用中，需要以基本强化原理为基础，进行材料的工程化应用，同时，材料也需要运用“极高热力学定律”分析不同的应用原理，以确保材料在生产过程中能够满足规定的强韧性需求。材料科学与工程的相关性非常紧密，因此，在各高校中都开始开设专门的工程核心课程，以探讨材料科学与工程的相关知识。工程化生产时间较长，这是材料发展到高端的一个过程，从材料的前提研究方法论中获取相关知识，其研究过程需要进行循环系统的开展，直至研究综述工作人员能够达到较高的层次。虽然周期较长，但最终的测试结论能够提升到较高的层次。

3材料科学与工程发展

现阶段材料科学与工程进入到了全新升级发展环节，这一阶段的发展影响了材料的混沌状态，进入创新时代，这一时期也意味着科学与工程的全方位结合，进而最后获得了大量可信赖的材料。在材料科学与工程的有机融合中，其科学研究给新材料的发展创造了更多方式，其超高强度运用，更多彰显了材料的集中化和敏感度，因此最典型的材料集中化到一个全新层次中，也使得材料与工程两个具体内容全方位结合到一起，才可以是材料科学与工程科学合理引进到一个全新的时期，都是材料固有性的一个发展，从源头上奠定新思想的应用基础，也是国内材料完成可持续性发展的核心。

4提升在我国升级成材料强国的对策

为了能进一步促进在我国材料行业发展，从根源上使在我国升级成材料大国，必须重视材料的发展。中国是一个材料大国，许多材料都处在领跑的位置，要确保长时间处于领先水平，必须重视固有性材料和实用性材料的发展，提升主要因素的应用，重视品牌市场的领跑发展，与此同时提升不一样材料制造的创新能力发展和公司的经营规模，以技术传输为基础，慢慢提高技术传送体制，进而为材料公司带来更多的发展机遇，提升材料发展管理体系，将技术性发展方式和材料管理体系运用到一起，进而协助材料工程公司，建立一个全新材料机构，便于提高材料的构成材料结构，使材料性能能提高到原层次。将材料的净化处理方式运用到强国的关键，所说纯粹化就是指材料其中包含残渣少，进而增强了材料的可塑性，中国铸造行业发展存有铸造件周期短的情况，和国外的差距较大，因而要重视材料的净化处理方式，才可以协助材料科学合理的发展提高到一个相对较高的层级中。在探索中国产业链层面，重视具备地方特色的材料产业链发展，重视材料技术转化，充分保证领域发展提升到一个相对较高的层级中。

5优化材料体系配套

材料体系即为牌号体系及其技术体系的总体，材料体系的构建与升级时建设材料强国的必由之路。其中，以结构材料、功能材料、复合材料为代表的牌号体系主要以同类特征指标进行划分，同时，也存在着Aermet100、38Cr2Mo2VA等复杂体系。而技术体系则是牌号体系得以正常运行的技术依托，通过如标准体系、应用技术体系、工程化生产体系等为牌号体系提供强大的技术支持及可靠性保证。两者在复杂程度方面存在明显对比，如果将牌号体系比喻为山上的宝塔，那么其下的一整座山都可以视为技术体系，单以中国逾2500个航空体系为例，这其中需要的大规模、多数量的技术体系的复杂程度可想而知。由于我国材料科学起步较晚，在早期大量的牌号体系均伴随着对外国机械产品的引进而逐步形成，这一特点使得牌号体系存在标准、工艺方面的明显差别，至今仍然影响着我国材料科学的发展。同时，大量的研究机构为了完成科研立项的要求，几乎每一年度都会引入新的牌号体系，这更为两大体系的构建增加了难度。因此，在材料强国的建设中，必须建立起规范化、统一化的参考标准，整顿当前行业内参差不齐的现实状况，才能创设出一个优质的建设环境。

6做好材料纯净化这一核心工作

先进材料作为材料强国建设的核心目标，其应用对象主要集中在多样化的关键构件领域。为了提升先进材料的整体质量，需使其能够满足关键构建对于长寿命、高质量和抗疲劳的实际需求。长期的材料科学研究表明，材料的纯净化工作是实现这一目标的关键因素。高纯净度的先进材料能够为关键构件提供一道可靠的“防火墙”，因此，材料的纯净程度与关键构件的寿命和质量之间存在直接的正相关关系。纯净度的主要对象是材料中夹杂物的比例。夹杂物并非材料本体，因此其与材料之间必然存在明显差异。其中，断裂和不连续的状态容易导致关键构件产生疲劳裂纹，从而降低其原有寿命。例如，关键构件的疲劳失效主要表现为表面的多源化，而造成这一现象的主要原因是夹杂物的存在。一旦进行表面强化，疲劳裂纹会更加明显，直接出现在亚表面，此时夹杂物就是导致关键构件失效的直接原因。

结束语

材料科学与工程领域迎来了新的发展时代。我国应着眼于“四要素”的基本特点，落实“两个全过程”的研究，扎实丰富可靠的材料基础，以“高精尖”的科学研究观念转化为强大的技术生产力，以技术生产力创造更多符合时代要求的新型材料构建，提升我国材料产业的核心竞争力。

参考文献

[1]王雪飞. 化工材料科学与工程的发展现状及趋势研究[J]. 建筑工程技术与设计， 2017（33）.

[2]孙玉祥， 陈中尉. 化工材料科学与工程的发展现状及趋势研究[J]. 环球市场， 2017， 000（013）：321-321.