作者序
序
作為學生是没有資格為先生的書作序的，但我有幸成為《宏觀材料學導論》這本書的第一個讀者，讀後頓覺豁然開朗，遂以此文抒發感想並致敬意。
《宏觀材料學導論》的結構完全不同於傳統的材料學專著，有着鮮明的時代特色。在我看來，這部著作映射着肖先生長期教學和科研成果的結晶，是60餘年知識和智慧的沉澱。將材料學的原理和應用、理論和實際緊密結合，是肖先生的治學體會，更是材料學的治學方法論。從中我們可以領悟到肖先生强烈的敬業精神、嚴謹的治學態度、精湛的學術造詣，以及在材料科學的發展和材料科學的教育事業中做出的巨大貢獻。
數十年來，肖先生博覽中外古今群書，博採衆家之長，將宏觀與微觀結合、自然科學與社會科學結合，創建了别具一格的學術體系。《宏觀材料學導論》就是其中的一部力作。《宏觀材料學導論》以方法論為主綫，精闢地論述了材料學中的邏輯思想方法、系統思維方法、簡易材料論的分析方法與歸納方法。此外，又以個論的形式，論述了宏觀材料學的結構及系統的分析方法，内容涉及生態材料、材料經濟、材料科研、材料教育、科技法律及材料的應用。
本書主要特色在於，體系新穎，思路獨特。在理論和應用，乃至經濟學和哲學等多方面都有獨到的論述和創見。理論概念嚴謹清楚，深入淺出，可讀性强。豐富的應用事例，學用結合，為讀者提供了一條學習和研究材料的高效方法。多學科的交叉與滲透是本書的又一大特色。肖先生運用了多種學科的原理，提出了各種材料問題的分析方法及共性通則，讀後大有餘味未盡之感，確實是一部難得的具有創新體系的科學著作。
我相信，肖先生的這部新作，將給予材料學界和科學界的專家學者以啟發。我同樣相信，本書一定會强有力地推進中國的研究生教育事業的發展，並成為當代材料學科類研究生“宏觀材料學”的入門教材。
衷心祝福肖先生健康長壽。
才鴻年
“學然後知不足，教然後知困。知不足然後能自反也，知困然
後能自强也。故曰：教學相長也。” (［C1］p1521)
1943年，著者在唐山交通大學礦冶工程係畢業後，在高中任數理化教師及鋼厰技術員。1948年1月赴美留學，1950年8月獲美國密蘇裏大學冶金學博士，在冶金及機械厰的研究部門工作7年後歸國。1957年至今，在北京科技大學任材料物理教授。一生都在“學”，大部分時間都任“教”；真是“知不足”、“知困”，期望“教學相長也”。
在長期教學與科研實踐的基礎上，編著出版了19部著作(見參考文獻A)，深感人生總會有幾次改行，為了適應21世紀的發展需要，必須藉助於廣泛的“類比交叉”。1986年，我在編著的關於材料科學與工程的20小時電視教材——《材料的應用與發展》(［A8］)中，提出“材料學”及“宏觀材料學”、“微觀材料學”，幷發表了60餘篇材料宏觀問題方面的論文(見參考文獻B)。
簡單回顧人類認知“材料”的歷程，大致可分為如下五個階段：
［Ⅰ］微觀材料學
(1)性能的測試 P(性能)
(2)相關法——P與S的相關關係 P←→ S (結構)
(3)過程法——從Z去理解和控制P e(環境)→S→Z(過程)→P
(4)能量法——E是控制因數
(說明見正文)
［Ⅱ］宏觀材料學
(5)在社會環境中，“經濟”是控制因數
撰著本書是一種新的嘗試，資料也采用新的方式組織。在“前言”之後，分3篇，共13章。
第Ⅰ篇總論，計4章。前三章依次運用“分析方法”——歷史、邏輯、系統，從整體上論述“宏觀材料學”的來龍去脈，明確它的定義和劃分，瞭解它的各部分和各部分之間的關係，期望讀者不僅學到宏觀材料學的基本内容，而且能初步理解分析問題的科學方法；第4章嘗試遵循《易傳》所雲的“簡易、變易、不易”三義，總結“微觀材料學”中性能、結構、環境、過程、能量五個命題的18種方法，提出“微觀材料學”的兩個基本方程：
P=f (e,S)
S=｛E,R｝
式中，P、e、S依次為材料的性能、環境和結構，而E是材料中“組元(Element)”的集合，R是組元之間“關係(Relationship)”的集合。這一章名曰“簡易材料論”，與前三章合倂，稱為“材料學的方法論”，運用它，不僅可認識材料這類“物”，推而廣之，還有助於分析其他的物、人、事，故稱之為本書的“總論”。
第Ⅱ篇分論，從第5至第12章，計8章。第5章在我國1996至2010年的15年大局的兩個基本戰略的指引下，簡介隨後七章之間的關係；第6章以生態材料為例，闡明可持續發展戰略的實施；第7章討論宏觀材料學的核心問題——材料經濟，第8章簡述材料經濟活動的保证——科技法律；第9章的材料科研及第10章的材料教育涉及落實我國第二個戰略——“科教興國”；第11章材料選用及第12章材料展望分别論述材料的現時及未來的問題。
第Ⅲ篇結論，僅含第13章，分3節。本章簡單小結前面12章的主要内容之後，依次介
紹和平發展時期的處事三論：算計論，生態論，適中論。
全書的圗、表以篇計數，如圗Ⅰ.4為第Ⅰ篇第4圗，表Ⅱ.2為第Ⅱ篇第2表，餘類推。方程式、引語、韵言則合倂以章計數，如(7.3)為第7章第3式(或引語，或韵言)。注意，不加括號的7.3表示第7章第3節。
為了有助於閱讀、選讀、查閱、查覈，本書試采用下列方式：
(1)用較詳細的正文、圗、表目錄，替代索引；
(2)在每章之首，以斜體字選警句，供重視；
(3)在每頁書眉，以短句標明本頁重點；
(4)提供較詳細的參考文獻目錄，以便查覈或進一步閱覽。
成稿時，回憶70餘年學海拾貝往事，如有所獲，要特别感謝師友們的指點和幫助，老伴洪鏡純在國内外的風雨同舟。
本書初探，如有謬誤，敬請批評指正。
肖紀美
序
作為學生是没有資格為先生的書作序的，但我有幸成為《宏觀材料學導論》這本書的第一個讀者，讀後頓覺豁然開朗，遂以此文抒發感想並致敬意。
《宏觀材料學導論》的結構完全不同於傳統的材料學專著，有着鮮明的時代特色。在我看來，這部著作映射着肖先生長期教學和科研成果的結晶，是60餘年知識和智慧的沉澱。將材料學的原理和應用、理論和實際緊密結合，是肖先生的治學體會，更是材料學的治學方法論。從中我們可以領悟到肖先生强烈的敬業精神、嚴謹的治學態度、精湛的學術造詣，以及在材料科學的發展和材料科學的教育事業中做出的巨大貢獻...
目錄
第Ⅰ篇 總論 1
第1章 歷史分析 1
1 材料與人類社會 2
1.1 人類超越其他動物的歷史 2
1.2 新技術革命與材料科技 2
2 材料學的進化 5
2.1 實踐 5
2.2 認知 7
2.2.1 美國MIT礦冶及材料係名稱的演變 7
2.2.2 簡論材料 7
2.2.3 微觀材料學體系的建立歷程 11
2.2.4 宏觀材料學體系的建立歷程 13
第2章 邏輯分析 16
1 概念 16
1.1 形式邏輯的規則 17
1.2 辯證邏輯中的概念 18
1.3 在“材料”中的應用 22
1.4 在“材料學科”中的應用 22
1.4.1 定義 22
1.4.2 材料學的劃分 23
2 推理 23
2.1 概述 24
2.2 第三種推理方法——類比法 24
2.3 類比法的廣泛應用30案例 28
2.4 材料學與生物學的類比與交叉 29
2.4.1 環境 29
2.4.2 性能 30
2.4.3 結構 31
2.4.4 過程和能量 32
2.4.5 結語 32
2.4.6 附錄 33
2.5 應用學科的宏觀分支 33
2.5.1 實踐與反思 33
2.5.2 共鳴和啟示 35
2.5.3 共性特點 37
2.5.4 總結和前瞻 38
3 因果 39
3.1 引言 39
3.2 分析 39
3.2.1 亞氏的應用 39
3.2.2 亞氏困境和緩解 40
3.3 結語 41
4 辯證思維的示例 42
4.1 引言 42
4.2 氫對材料的有益作用 42
4.2.1 氫對材料工藝的影響 42
4.2.2 氫對材料性能的影響 43
4.3 陽極溶解的有益作用 43
4.3.1 浸蝕 43
4.3.2 化學加工 44
4.3.3 抛光 44
4.4 腐蝕廣論 46
4.4.1 環境 46
4.4.2 腐蝕廣論 47
第3章 系統分析 49
1 系統的定義 49
2 系統分析 50
2.1 定義和内容 50
2.2 作用和重要性 51
2.3 模型化技術 51
2.4 最優化技術 52
3 模型化與結構設計 52
4 反饋的應用 53
4.1 概貌 53
4.2 學術實踐的慎思 53
4.2.1 合金鋼的研究 53
4.2.2 斷裂機理的研究 54
4.2.3 耗散結構理論的啟示 55
4.2.4 材料微觀現象的新反饋 55
第4章 簡易材料論 57
1 引言 57
2 分論 58
2.1 性能——一個符號 58
2.2 結構——一個方程 59
2.3 環境——五個對待 59
2.4 過程——三條原理 61
2.5 能量——八個分析 62
3 結語 63
第Ⅱ篇 分論 64
第5章 引論——書的結構 64
1 材料學的劃分 64
2 宏觀材料學的結構 65
第6章 生態材料 67
1 歷史回顧 67
2 邏輯思考 68
2.1 環境與材料 68
2.2 發展與增長 69
2.3 材料的定義和判據 70
2.4 生態 71
2.4.1 顧名思義或望文生義 71
2.4.2 溯源及定義 71
2.4.3 劃分及引申 72
2.5 生態材料 72
2.6 外延和研究領域 73
2.6.1 環境 73
2.6.2 人文社科問題 74
2.6.3 科學技術問題 76
3 系統分析 78
3.1 模型化 78
3.2 最優化 79
4 未結束語 80
4.1 可持續發展法則 81
4.2 廣義生態 81
第7章 材料經濟 84
1 引言 84
2 經濟體制 85
2.1 基本類型 85
2.2 我國經濟體制改革歷程 86
2.2.1 功能 87
2.2.2 環境 88
2.2.3 結構 90
3 經濟學的基本規律 92
3.1 收益遞减律 93
3.2 商品價格律 94
4 材料經濟學 97
4.1 定義和内容 97
4.2 物質與信息的流動與循環 97
4.2.1 物質循環 98
4.2.2 材料企業的信息循環和反饋 101
4.3 材料生產的經濟分析 101
4.3.1 成本分析 101
4.3.2 生產要素的最優組合 103
4.3.3 社會分工的經濟效益 104
5 結語 104
第8章 科技法律 106
1 概述 106
1.1 邏輯分析 106
1.1.1 定義 106
1.1.2 劃分 106
1.2 系統分析 107
1.2.1 科技發展對法律的影響 108
1.2.2 法律對科技發展的影響 109
1.2.3 科技法律内的系統分析 109
2 功能 109
2.1 規範功能 109
2.2 社會功能 111
3 結構 111
3.1 縱向結構 112
3.2 横向結構 113
3.2.1 科技法與民法之間的關係 113
3.2.2 科技法與行政法之間的關係 113
3.2.3 科技法與環境法之間的關係 114
3.2.4 科技法與經濟法之間的關係 114
3.2.5 科技法内的横向結構 114
4 環境 115
4.1 社會環境 116
4.2 科技環境 117
5 過程 117
5.1 概念 117
5.2 特點 118
5.3 兩個階段 118
5.3.1 第一階段 118
5.3.2 第二階段 119
5.4 利益 119
5.4.1 利益與科技法形成的關係 119
5.4.2 利益與科技法實施的關係 120
6 能量 121
6.1 含義 121
6.2 作用 121
第9章 材料科研 123
1 引言 123
2 類型 124
3 選題 125
4 方法 128
4.1 系統分析法 128
4.1.1 尋求韌性最佳的工藝 128
4.1.2 尋求滿足性能要求的材料和工藝 129
4.1.3 材料理論問題的研究 130
4.2 假說法 130
4.2.1 假說法在形式邏輯中的位置 132
4.2.2 提出假說的方法 134
4.3 直覺法及機遇法 137
5 科研水平 137
6 評價和管理 138
6.1 科研效益 138
6.2 科研效率 139
第10章 材料教育 141
1 簡言中國的人才 141
1.1 定義 141
1.2 才能 141
1.3 知識結構 142
1.4 環境 142
1.5 過程 142
1.6 能量 143
2 初論人文素質教育 144
2.1 破題 144
2.2 概念 144
2.2.1 素質 145
2.2.2 人文及人文學 148
2.2.3 人文素質 149
2.3 人文素質教育 149
2.3.1 目的和内容 149
2.3.2 方式與方法 150
2.4 結語 151
3 學習論 151
3.1 引論 151
3.2 概念 152
3.3 環境 153
3.4 目的——提高才能 153
3.5 内容——知識結構 155
3.6 方法——學習過程 156
3.6.1 認真地學 156
3.6.2 學、思、問的結合 156
3.6.3 博學之 157
3.6.4 學以致用 157
3.6.5 專與博 158
3.6.6 整理資料 158
3.7 結語 158
第11章 材料選用 160
1 提出問題 160
2 性能選材法 162
2.1 使用性能 162
2.2 工藝性能 162
2.2.1 淬裂過程 162
2.2.2 鋼種選擇 165
2.3 性能遞增選材法 165
3 成本選材法 168
3.1 材料成本法 168
3.2 生產成本法 172
4 多目標選材法 173
4.1 問題和目標 173
4.2 評價技術 174
4.2.1 分級法 174
4.2.2 優化法 175
5 决策論 177
5.1 概念——决策與問題 177
5.2 决策技術 178
5.3 問題的劃分與分析 179
6 材料的管理 180
第12章 材料展望 182
1 引言 182
2 預測方法 182
2.1 分類 183
2.1.1 直觀預測法 183
2.1.2 探索預測法 184
2.1.3 目標預測法 184
2.1.4 反饋預測法 185
2.2 外推法 185
2.3 特爾菲法 187
3 未來材料 189
3.1 總的趨勢 189
3.1.1 材料生命曲綫 189
3.1.2 競争與替代 190
3.2 傳統材料的改進 192
3.2.1 調整成分 192
3.2.2 改進工藝 193
3.3 新材料的研製 195
3.3.1 需要與滿足 195
3.3.2 引進和創新 197
［例］納米材料 198
(1)哲理 198
(2)邏輯思考 199
(3)歷史進程 200
(4)微觀分析——科技問題 201
(5)宏觀控制——市場問題 203
(6)現况與展望 204
(7)結語 204
3.3.3 系統和環境 205
第Ⅲ篇 結論 207
第13章 結論 207
1 算計論 208
1.1 引子 208
1.2 分析 208
1.2.1 區别 208
1.2.2 關係 209
1.2.3 假算出假計 209
1.2.4 錯算出錯計 210
1.3 結語 210
2 生態論 211
2.1 自然環境 211
2.2 社會環境 211
3 適中論 212
3.1 破題 212
3.2 人文思考 212
3.2.1 哲理 212
3.2.2 歷史 213
3.3 社會評價 214
3.3.1 政治運動 214
3.3.2 經濟改革的宣傳導向 214
3.3.3 經濟體制的改革 215
3.3.4 經濟規模和收益遞减律 215
3.4 科技分析 217
3.4.1 數學的極值問題 217
3.4.2 系統工程的最優化 218
3.4.3 材料物理問題 219
3.4.4 功能過剩 219
3.5 結語 220
參考文獻
A 肖紀美著或編著的學術著作 221
B 肖紀美的材料宏觀問題論文 222
C 其他文獻 224
圗目錄 227
表目錄 231
第Ⅰ篇 總論 1
第1章 歷史分析 1
1 材料與人類社會 2
1.1 人類超越其他動物的歷史 2
1.2 新技術革命與材料科技 2
2 材料學的進化 5
2.1 實踐 5
2.2 認知 7
2.2.1 美國MIT礦冶及材料係名稱的演變 7
2.2.2 簡論材料 7
2.2.3 微觀材料學體系的建立歷程 11
2.2.4 宏觀材料學體系的建立歷程 13
第2章 邏輯分析 16
1 概念 16
1.1 形式邏輯的規則 17
1.2 辯證邏輯中的概念 18
1.3 在“材料”中的應用 22
1.4 在“材料學科”中的應用 22
1.4.1 定義 22
1.4.2 材料學...
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