组成、工艺和结构影响材料的性能，而材料的性能决定其用途。比如，我们用金刚石而不是金属刀具来切割硬而脆的玻璃，这是因为金刚石非常硬。其高硬度主要是来自C—C共价键这种结构。结构是一定组成的物质在加工过程中形成的。金刚石与石墨都是由C元素组成的，但由于形成条件不同而产生了不同的结构。以上关系可用一条主线来表示：

材料学科的本科教学即是在四要素或五要素的基础上，按照以上主线进行的。化学组成和工艺的内容，读者主要在化学课、加工设备和工艺课中学习；在材料物理性能和力学性能课中学习性能部分的内容；在材料科学基础和结构表征课中学习结构部分内容。

本书主要针对结构部分做介绍，但不涉及结构表征。材料学科的结构主要是指原子电子结构、晶体结构和显微结构三个层次。无论对材料性质的理解，还是对材料性能的表征，材料学科都必须深入到微观层次才能阐明材料结构与性能的本质联系。而且，材料科学家Robert W.Cahn（1924—2007年）还将原子和晶体学说、相平衡及显微组织的研究看成材料科学得以诞生的三个必要条件。由于读者在化学课中学习过原子电子结构，故本书主要介绍材料的晶体结构和显微结构。接下来我们从原子堆砌的晶体结构开始本课的学习。

推荐读物

［1］Cahn R W.The history of physical metallurgy and materials science［J］.Acta Metallurgica Sinica，1997，33（2）：157-164.(www.daowen.com)

［2］严东生.高性能无机材料——现状与展望［J］.世界科技研究与发展，1996（3）：27-30.

［3］Lu K.The future of metals［J］.Science，2010，328：391-320.

［4］师昌绪.中国材料科学技术现状与展望［J］.功能材料信息，2009（3）：11-13.

［5］赵继成.材料基因组计划简介［J］.自然杂志，2014，36（2）：89-104.