本系始建于1954年8月的北航航空冶金系的金属材料与热处理专业，已经走过了四十六个春秋。四十六年来，根据学校的整体布局规划和学科调整，金属材料与热处理专业于1978年建立硕士点，1990年建立博士点，博士后流动站批准于1998年。1999年批准设置长江学者特聘教授岗位。2001年正式成立为材料科学系。
本系拥有一流的学术梯队：现有教授8名，其中包括中国工程院院士一名，长江学者特聘教授一名，博士生导师7名。副教授（或相当专业技术职务）14名，学科内具有博士学位者13人，且绝大多数都在45岁以下，已形成一支具有高学术水平、学术思想活跃、青年骨干力量突出的稳定学科梯队。
目前设置有材料失效分析与预测预防，新型高强、高温、低密度结构材料，功能材料与表面技术，电子信息材料与计算材料学，金属与陶瓷材料等五个研究方向。近五年来，在211工程重点建设项目、总装备部、航空工业总公司、国防科工委的支持下，已建立扫描电镜、透射电镜、MTS实验室、X-射线衍射实验室、高能束流表面工程实验室、材料结构与性能分析实验室等，为本科生培养、研究生培养和科学研究提供了最先进的实验设备和研究基地。科研中承担有国家杰出青年基金、国家“973”、国防“973”、国家自然科学基金重点基金、重大基金、国家自然科学基金、航空基金、国防预研等数十项课题，并获得国家科技进步二等奖1项、省部级奖20余项，发表论文500余篇，其中有多篇被SCI和EI收录，所发表的论文有极高的引用率。本系学术水平在主要研究方向上已达到或接近国际一流水平。材料科学系本科生、硕士生、博士生都按一级材料大类学科培养，课程教学体系具有多学科交叉、专业基础宽广、实践环节较强的特点。所培养的人才是具有创造思维和创新能力、实践能力强、知识面广的综合性人才。
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