Question

材料科学的四个基本要素

Answer 1

组成与结构、合成与生产过程、性质以及使用效能称之为材料科学与工程的四个基本要素。把四个要素联结在一起便构成了一个四面体。

四个要素是基本的，缺一不可的，对材料科学与工程的发展来说，这四个要素必须是整体的。材料的四要素反映了材料科学与工程研究的共性问题，其中合成和加工、使用性能是两个普遍的关键要素，这是在这四个要素上，各种材料相互借鉴、相互补充、相互渗透。

抓住了这四个要素，就抓住了材料科学与工程研究的本质。而各种材料，其特征所在，反映了该种材料与众不同的个性。如果这样去认识，则许多长期困扰科技工作者的问题都将迎刃而解。 

使用性能要素

使用性能通常是指材料在最终的使用过程中的行为和表现。是材料的固有性质与产品设计、工程能力和人类需要相融合在一起的一个要素，必须以使用性能为基础进行设计才能得到最佳的方案。因此，往往将材料的合成与加工、材料的性质看作是元器件或设备设计过程中不可少的一部分。

由于材料在使用中所处的条件和使用环境是复杂的，因此材料在使用过程中的表现和行为才是对材料最有效地考验，也是衡量材料使用价值的依据。

材料在使用环境下的表现和评价有时会对材料科学与工程产生非常大的知识性贡献。如断裂韧性、韧/脆转变温度、辐照脆化等都是材料在使用过程中出现问题后给人们一种知识性反馈和科学总结。只要材料是为某种目的在某种特殊条件下使用，这个要素将永远发展下去。

使用效能取决于材料基本性能。因此，建立使用效能与材料基本性能相关联的模型，了解失效模式，发展合理的仿真程序，开展可靠性、耐用性、预测寿命的研究，以最低代价延长使用期，对新材料研制、设计和工艺是至关重要的。