Struktuur ja omadused

Materjaliteadus on üles ehitatud ühele seosele: struktuur määrab omadused, töötlemine määrab struktuuri ja jõudlus tuleneb omadustest. Peaaegu iga küsimus selles valdkonnas on selle ahela näide ja seda tasub sõnaselgelt välja öelda seetõttu, et see läheb vastuollu loomuliku eeldusega, nagu määraks materjali koostis selle, mida materjal suudab.

Süsinik on tavapärane näide. Grafiit ja teemant on sama element, ilma milletagi muuta. Grafiit seondub kihtideks, mida hoiab koos nõrk side, nii et kihid libisevad ja see töötab määrde ja pliiatsina. Teemant seob iga aatomi nelja naabriga jäigasse kolmemõõtmelisse võrgustikku ja on kõvim teadaolev looduslik materjal. Identne koostis, vastandlikud omadused — sest struktuur erineb.

Struktuuri tuleb lugeda korraga mitmel tasandil. Sideme tüüp seab lähtetaseme; kristalliline korrastus otsustab, kuidas aatomid laduvad; defektid — vakantsid, dislokatsioonid, terapiirid — juhivad mehaanilist käitumist; ja mikrostruktuur ehk terade ja faaside muster määrab kogu materjali jõudluse. Defektid väärivad erilist tähelepanu, sest "defekt" kõlab kahjustusena ja on tavaliselt vastupidine. Täiuslik metallikristall oleks ehitamiseks palju liiga pehme; dislokatsioonid lubavad sel deformeeruda purunemata ja nende tahtlik puntrasse ajamine ongi see, kuidas terast tugevdatakse. Kuumtöötlus ja külmtöötlus ei muuda koostises midagi ja muudavad täielikult seda, mida metall suudab — ja just selles ahel seisnebki.