材料的發(fā)展史

材料的發(fā)展史1第1頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一劉穎教授/博士生導(dǎo)師1965年生,99年博士生畢業(yè)并獲博士學(xué)位材料學(xué)院副院長/納米材料技術(shù)研究中心副主任主要研究領(lǐng)域：金屬功能材料和納米材料主持國家863計劃和國家攻關(guān)計劃等課題二十余項主要榮譽(yù)和獎勵：享受國務(wù)院政府特殊津貼專家/四川省學(xué)術(shù)帶頭人/教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才四川杰出青年科技基金獲得者/四川省青年科技獎四川省有突出貢獻(xiàn)博士學(xué)位獲得者。國家科技進(jìn)步二等獎（2006年）四川省科技進(jìn)步獎一等獎（2004年）和二等獎（2000年）四川省教學(xué)成果獎二等獎和三等獎（2004年度）2第2頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一唐正華

1979-1983成都科技大學(xué)本科學(xué)習(xí)

1983-1985重慶儀表材料所工作

1985-1988成都科技大學(xué)碩士學(xué)習(xí)

1988-2002四川大學(xué)講師,副教授

2002-2006南非universityofpretoria博士

科研經(jīng)歷：一直從事鋼的質(zhì)量與加工方面的研究，曾經(jīng)擔(dān)任兩屆中國金屬學(xué)會夾雜物委員會理事兼秘書3第3頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一第一講材料發(fā)展歷史4第4頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一什么是材料？其重要意義是什么？世界是由物質(zhì)構(gòu)成的，材料就是人們用來制成各種機(jī)器、器件、結(jié)構(gòu)等具有某種特性的物質(zhì)實體。材料是人類社會生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料的發(fā)展引起時代的變遷，推動人類文明和社會的進(jìn)步。在知識經(jīng)濟(jì)時代，材料與能源和信息并列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，其作用和意義尤為突出。5第5頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一材料與人類社會的關(guān)系如何？

在人類社會的發(fā)展和進(jìn)步過程中，材料是一個帶有時代和文明標(biāo)志的基礎(chǔ)。人類和材料的關(guān)系非常廣泛、非常密切，也非常重要，在這點(diǎn)上很少能有其他領(lǐng)域與之相比。人類文明的發(fā)展史，就是一部利用材料、制造材料和創(chuàng)造材料的歷史。6第6頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一材料是人類一切生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，歷來是生產(chǎn)力的標(biāo)志，人類社會進(jìn)步的里程碑。對材料認(rèn)識和利用的能力，決定社會形態(tài)和人類生活質(zhì)量。人類從沒中斷過追求更好的材料，或使材料具有更優(yōu)異的性質(zhì)或新的功能，從而滿足人類社會發(fā)展中層出不窮的新需要。7第7頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

一種新材料的出現(xiàn)，常常引起生產(chǎn)力大發(fā)展，進(jìn)而推動社會進(jìn)步。正是如此，才有了今天人類豐富多彩、璀璨奪目的世界與文化。沒有半導(dǎo)體單晶硅，不可能有今天發(fā)達(dá)的微電子工業(yè)；沒有低損耗光纖，不可能有當(dāng)今蓬勃的光纖網(wǎng)絡(luò)社會。單晶硅棒單晶硅片單晶芯片電子元件8第8頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一天然材料陶瓷青銅鐵鋼有色金屬高分子材料新型材料

材料發(fā)展的歷史演進(jìn)9第9頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一一部人類文明史，從某種意義上說，也可稱為世界材料發(fā)展史。古代石器、青銅器、鐵器等的興起和廣泛應(yīng)用，極大改變了人們的生活和生產(chǎn)方式，對社會進(jìn)步起到關(guān)鍵性推動作用，這些材料被歷史學(xué)家作為劃分某一個時代的重要標(biāo)志：如石器時代、青銅器時代、鐵器時代等。每一種新材料的發(fā)現(xiàn)，每一項新材料技術(shù)的應(yīng)用，都會給社會生產(chǎn)和人類生活帶來巨大改變，推動人類社會前進(jìn)。

10第10頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一（1）天然材料大約25000年前，人類就學(xué)會使用材料。自然界中大量存在，人類可以直接從自然中獲取，經(jīng)過簡單的加工就可為人類所用。主要是竹、木、骨、牙、皮、毛、石等天然材料，并進(jìn)行粗糙加工，除此之外別無他物。竹筷骨針石制品皮毛制品11第11頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一典型的天然材料—石器從挖掘的人類當(dāng)年所使用的各種用途的鋒利石片，可想象人類遠(yuǎn)祖的艱苦。他們能區(qū)別、選用各種石頭，創(chuàng)造出刀、斧、針各種器具，用于生產(chǎn)、生活和戰(zhàn)爭。

石刀石斧石針12第12頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一石器時代的生產(chǎn)工具極其落后，人類社會的生產(chǎn)力也極端低下，社會發(fā)展極其緩慢，人類文明也是相當(dāng)簡單和粗俗的。石器工具13第13頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一據(jù)考古學(xué)家分析，距今約一萬年前陶器開始出現(xiàn)，人們用粘土或以粘土、長石、石英為主的混合物，經(jīng)成型、干燥、燒制（燒制溫度低于1200℃），得到堅硬的陶器。陶是人類創(chuàng)造的第一種“人造材料”，由于高溫?zé)飘a(chǎn)生物理化學(xué)變化，得到和粘土不一樣的新物質(zhì)。

新石器時代晚期(公元前3000一前2800年)黑陶豆陶體的黑色是因為滲入了碳（2）陶器（無機(jī)非金屬材料）14第14頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一我國陶器大約出現(xiàn)在8000年前，具有悠久的歷史。半坡村出土的碗、缽、釜、罐、瓶等，甚至還有能吹氣發(fā)聲的陶塤。

半坡變體鳥紋盆

半坡小口尖底瓶

半坡陶盆

陶塤15第15頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一從著名的仰韶和龍山文化遺址出土的陶器中，人們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時祖先已經(jīng)掌握了燒制黑色陶器和白色陶器的配方和技術(shù)。

仰韶白陶瓶龍山黑陶瓶16第16頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一聞名于世的秦始皇兵馬俑是典型的陶制品；著名的唐三彩創(chuàng)始于唐高宗時期，用白粘土作胎，以Cu、Fe、Co等礦物作釉的著色劑，兩次燒制后成為絢麗多彩的陶器精品；江蘇宜興紫砂壺

(紫砂泥由粘土、云母、赤鐵礦等組成，其中Fe2O3含量約7％-10％，TiO2＞1％)制造技術(shù)精湛，色澤淳樸，造型獨(dú)特，別具一格。

兵馬俑

唐三彩馬

方韻紫砂壺17第17頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一商陶酒尊唐三彩俑陶的出現(xiàn)，人類可吃煮熟的谷物，喝煮開的水，可長時間儲存食物，促進(jìn)人類進(jìn)化。陶器也是最初的耐火材料，為以后的銅、鐵冶煉提供物質(zhì)條件。

豬紋陶盆陶器的現(xiàn)實意義18第18頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一陶器是人類創(chuàng)造的第一種無機(jī)非金屬材料。人類第一次有意識地創(chuàng)造發(fā)明出自然界沒有的，并且具有全新性能的“新”材料，標(biāo)志著人類能離開上天的賜予，開始進(jìn)入自力創(chuàng)造材料的時代。恩格斯論述：人類從低級階段向文明階段的發(fā)展就是從學(xué)會制陶開始的。陶器的出現(xiàn)成為新石器時代開始的標(biāo)志之一。陶器的理論意義19第19頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一陶器的不足是不致密、易滲漏、強(qiáng)度也不高。

3000多年前的殷、周時期，發(fā)明了釉瓷。爐窯溫度達(dá)到1200℃，能將金屬氧化物燒制成釉瓷，用途更為廣泛，質(zhì)地比陶更為細(xì)膩，外觀美觀。

陶向瓷的過渡

商朝釉瓷20第20頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一什么是瓷器？瓷土與陶土相比，F(xiàn)e2O3、CaO、MgO等助熔劑物質(zhì)明顯減少，SiO2含量也降至70％以下，Al2O3含量顯著增加。

瓷器制造工藝水平有很大改進(jìn)，燒結(jié)溫度提高到1200℃以上，反映出人類改造自然的能力增強(qiáng)。釉料是用礦物(長石、方解石、石英等)和顏料按一定比例配制，高溫下釉料被熔融并均勻覆蓋在瓷器表面，冷卻后質(zhì)地堅硬、光滑、不粘污，并可調(diào)配成各種顏色。21第21頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一瓷器中的材料知識宋五大名窯（官、哥、汝、定、柴窯）之一：哥窯瓷器

開片即是瓷器釉面出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象。開片主要是兩種因素造成的，一是成形時坯泥沿一定方向延伸，影響分子的排列；二是胎、釉材料的膨脹系數(shù)不同，在冷卻過程中收縮率也有差異，形成開片。因而，開片是瓷器燒成過程中的一種缺陷，只是到了宋代才開始將開片作為裝飾。

青花瓷

青花瓷器以鈷的化合物為發(fā)色劑，繪制在燒制過的胎體上，掛釉后再經(jīng)過一次燒制而最終完成。22第22頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一江西景德鎮(zhèn)的薄胎瓷器被贊為潔如玉、明如鏡、薄如紙、聲如磐。瓷器作為中華文明象征，大量流傳。9世紀(jì)傳至阿拉伯國家，13世紀(jì)傳到日本，15世紀(jì)傳到歐洲，以其福美絕倫征服了西方。輝煌的瓷器之國景德鎮(zhèn)四大名瓷青花、玲瓏、顏色釉、粉彩23第23頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一24第24頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一25第25頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一（3）青銅

我國青銅的冶煉已可追溯到公元前3600年。晚于埃及和西亞民族（伊朗、伊拉克）。發(fā)展快、水平高。到殷、西周時期已經(jīng)發(fā)展到較高水平。

青銅即銅錫合金，其冶煉溫度較低，制作器具的成型性好，是人類最早大規(guī)模利用的金屬材料。蘇美爾文明中的青銅塑像，出現(xiàn)年代-公元前4000年26第26頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一銅爵—高30.5厘米、口徑17-18厘米，距今3600年

河南堰師二里頭文化青銅錛—《越絕書》載：禹穴之時，以銅為兵，以鑿伊闕，通龍門，東注入海牛首獸面紋鼎—西周，器形端莊，文飾在商代基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，是今已知我國最大青銅器之一，27第27頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一青銅錢幣—刀幣、布幣、環(huán)錢、銅貝等28第28頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

四羊紋銅尊商

青銅器的最大歷史貢獻(xiàn)在于社會秩序的建立。西周中晚期有嚴(yán)格的列鼎制度，用形狀花紋相同而大小依次遞減的奇數(shù)組鼎來代表貴族身份。《春秋公羊傳》記載：天子用9鼎，諸侯用7鼎，卿大夫用5鼎，士用3鼎或1鼎。人類文明第一次將人與工具二者的意義聯(lián)系起來。

青銅禮器鼎周29第29頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

青銅武器越王勾踐劍青銅戈青銅頭盔

青銅的一個重要用途就是鑄造武器，如鉞、戈、矛、戟、刀、劍、弩、鏃、盔等。青銅武器相對于石制和純銅武器來說，其威力如同槍炮對刀戟，當(dāng)軍隊和戰(zhàn)爭成為一個國家的暴力機(jī)器和手段的時候，青銅以它4.7倍于純銅的硬度頻頻向統(tǒng)治貴族領(lǐng)取赫赫戰(zhàn)功。第30頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

青銅工具青銅斧青銅犁春秋初期，出現(xiàn)大量青銅工具（斧、鋸、鑿、錐等）和青銅農(nóng)具（鋤、鏟等）。青銅工具極大促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)的提高，相關(guān)的冶鑄技術(shù)獲得飛速發(fā)展。時代石器銅器鐵器新石器時代晚期33夏商西周2752春秋153戰(zhàn)國440青銅時代農(nóng)具統(tǒng)計（372件）31第31頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

銅三足鳥西周

銅奔馬(馬踏飛燕)漢

秦始皇陵銅車馬秦

爵商

其它青銅制品32第32頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一西漢長信宮燈的特點(diǎn)將鑄造、表面處理、結(jié)構(gòu)學(xué)、環(huán)境保護(hù)巧妙地結(jié)合在一起；創(chuàng)“技術(shù)精華”于一身，集“優(yōu)美實用”于一體；青銅表面處理工藝-鎏金,即以熱水銀溶解金箔，然后涂附在銅器表面并蒸干水銀，使一層薄金緊密地附著在器物表面，是一種防止銅器發(fā)生氧化的表面處理工藝。33第33頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一長信宮燈的功能：燈座鑄成跪姿的宮女狀，跪坐的姿態(tài)端莊典雅；宮女的左臂緊身，左手緊握托座，右臂高抬過頂，穩(wěn)扶燈罩，刻畫出宮女盡職盡責(zé)的逼真形象；油燈設(shè)計別致，托座上裝有燈碗，燈碗上鑄有油池、燈芯座、轉(zhuǎn)動手柄及半圈弧形壁。34第34頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一油燈的周邊有槽，可使轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)動。撥動平板，可使燈碗以托座為軸，繞右袖圓口作近360度轉(zhuǎn)動，使光照方向轉(zhuǎn)動，拉動轉(zhuǎn)門還能改變遮光角度35第35頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一有巧妙的消煙滅塵裝置。宮燈是空心的，壁厚均勻，而且較??；宮女的右袖連通空心，形成一條煙道。油煙及未完全燃燒的殘?zhí)加尚洳窟M(jìn)入腔體內(nèi),碰到腔壁冷卻后附著在腔體內(nèi)側(cè)；宮女的頭部是可拆卸的，可定期清除積垢。36第36頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

下面再舉幾個有影響的青銅文物：

河南安陽晚商遺址出土的司母戊大方鼎，商王文丁祭母所用；外形尺寸：高133cm，寬78cm，長110cm；重量：857kg，是迄今為止世界上最古老的大型青銅器。分別鑄成鼎身、鼎耳、鼎足等部，然后合鑄成一個整體。A.

司母戊鼎37第37頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一B.湖北隋縣出土的戰(zhàn)國青銅編鐘

共有65個，總重量2500kg；最大編鐘重203kg；最小編鐘重僅有2.4kg；編鐘全部用青銅鑄造；編鐘鑄造水平相當(dāng)高；音侓準(zhǔn)確、音色優(yōu)美；曾侯乙編鐘38第38頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一C.四川廣漢三星堆遺址介紹

遺址位于廣漢市南興鎮(zhèn)北南距成都40公里遺址面積達(dá)12平方公里是四川境內(nèi)目前所知一處范圍最廣、延續(xù)時間最長、文化內(nèi)涵最為豐富的古蜀文化遺址三星堆博物館39第39頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一1929年春天，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民燕道誠掏水溝時發(fā)現(xiàn)一坑精美的玉石器；1933年，華西大學(xué)美籍教授葛維漢，林名均教授組成考古發(fā)掘隊，首次對三星堆進(jìn)行發(fā)掘，由此拉開了對三星堆的發(fā)掘研究歷程1988年大規(guī)模發(fā)掘，主要由四川大學(xué)師生參與。使三星堆遺址名揚(yáng)四海的是1986年7-9月發(fā)現(xiàn)兩個商代大型祭祀坑，遺址兩坑上千件國寶重器轟然顯世，震驚世界；被定性為“古文化、古國遺址”。40第40頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一三星堆遺址被譽(yù)為世界第9大奇跡；發(fā)掘出大量文物，填補(bǔ)了中國考古學(xué)、青銅文化、青銅藝術(shù)史上的諸多空白，具有很高的歷史價值和藝術(shù)價值；向人們展示了早在三四千年古蜀豐富的物質(zhì)文化遺存，揭示了“開國何茫然”的古代蜀國的文化面貌，把巴蜀早期歷史向前推1000多年；揭示了中華民族起源的多元性；41第41頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一驗證了傳說中的古蜀王魚鳧氏和杜宇氏的歷史是真實可信的；雄辯的證明商周時期的古蜀國已有高度發(fā)達(dá)的青銅文化；古蜀王杜宇杜鵑暮春至，哀哀叫其間。我見常再拜，重是古帝魂。杜甫《杜鵑》

42第42頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一三星堆青銅文物文物出土轟動整個世界，品種多，鑄造水平高；有的文物只有4mm厚，在當(dāng)時需要有相當(dāng)高的冶鑄技術(shù)；青銅冶鑄技術(shù)和文化藝術(shù)相當(dāng)發(fā)達(dá)，否定了古蜀國文化比中原文化發(fā)展緩慢；43第43頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

四川廣漢三星堆青銅文物

商代晚期鑄造

金面平頂人頭像

人頭像頭上冠形物似遙感天線，是否用來接收宇宙的神秘信號？青銅獸面44第44頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

青銅龍夔柱形器，高41.1cm,寬15.56cm青銅人面具青銅鷹頭鈴45第45頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一迄今為止發(fā)現(xiàn)的世界上最大的青銅面具是1986年從三星堆2號祭祀坑內(nèi)出土的，重約100公斤、高約80厘米、寬138厘米。46第46頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一青銅人立像國寶級文物，目前世界上最大最完整的青銅人立像，號稱“銅像之王”青銅神樹造型巧奪天工，樹干高384cm，是目前世界上最早、樹株最高的青銅神樹47第47頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一（4）鐵器鐵是地球上儲量居于第三的元素（前兩位為硅、鋁），來源于大型恒星的聚變。中國同埃及、美索不達(dá)米亞等古國一樣，對鐵的認(rèn)識都是從隕鐵開始的。隕鐵世界最早的鐵器赫梯鐵器48第48頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一青銅器到鐵器并不是偶然的銅的精煉帶動鐵的冶煉；赤鐵礦(Fe2O3)與赤銅礦(CuO)極為相似，青銅冶煉所需的高溫和還原氣氛，為一氧化碳與鐵礦石接觸還原金屬鐵創(chuàng)造極為有利的條件；青銅熔煉時，為造渣和降低熔點(diǎn)，往往加入氧化鐵作為熔劑，直接為鐵礦石還原積累經(jīng)驗；49第49頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一鐵戈鐵農(nóng)具鐵器的崛起宣告青銅退出歷史舞臺：鐵制農(nóng)具的強(qiáng)度和硬度比銅高，更加耐用；鐵制農(nóng)具來源廣泛，價格便宜，迅速占領(lǐng)生產(chǎn)資料市場，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有更大的促進(jìn)作用。鐵制盔甲比銅制盔甲輕，增加戰(zhàn)士的靈活性；鐵制兵器比銅制兵器輕巧、鋒利和耐用，因而鐵制裝備大大提高軍隊的戰(zhàn)斗力，迅速占領(lǐng)軍備材料市場。50第50頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一中國在春秋戰(zhàn)國時期發(fā)明了生鐵冶鐵技術(shù)，用鐵水澆鑄農(nóng)具、工具，大量使用。中國最早關(guān)于使用鐵制工具的文字記載是《左傳》中的晉國鑄鐵鼎。晉國鐵鼎《左傳》昭公二十九年，晉趙秧、荀寅率師城汝濱，以鑄刑鼎，著范宣子所為《刑書》焉。秦始皇—收天下之兵聚之咸陽，銷鋒鑄以為金人十二。51第51頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一中國古代的大型鑄鐵件：河北滄州鐵獅五代后周廣順三年（公元953年）鑄造?？偢?.4米，頭高1.5米。身長6.8米，寬3米，總重量達(dá)40噸。52第52頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一湖北當(dāng)陽鐵塔宋朝嘉祐六年(公元1061年)鑄造。鐵塔高七丈，重106600斤，由基座、塔身及塔頂組成。塔身13層，每層均有平座、塔身和腰檐；腰檐上鑄有瓦壟、屋檐；檐角上鑄有凌空的龍首。鐵塔的基座和塔身上鑄有許多神態(tài)各異的佛像及紋飾，基座八角各立一金剛武士。53第53頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一山西晉祠鐵人北宋紹圣四年（公元1097年）鑄造鑄造屬于分節(jié)、疊鑄而成高2米以上河南南陽漢代冶鐵遺址出土的鐵斧直徑2米左右隋朝鑄造的大鐵佛像，高70尺河南登封大鐵人鐵人鑄于公元1064年每尊鐵人高達(dá)十一尺余54第54頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一鐵器的廣泛使用使人類的工具制造進(jìn)入了一個全新的領(lǐng)域，生產(chǎn)力得到極大提高。戰(zhàn)國初期，中農(nóng)食五人；戰(zhàn)國晚期，中農(nóng)食七人；人口：夏朝-1355萬，西漢-5959萬；糧食畝產(chǎn)：戰(zhàn)國-85斤，西漢-120斤；糧食年產(chǎn)：以人均口糧500斤計算，西漢糧食年產(chǎn)量達(dá)到300億斤；強(qiáng)漢盛唐—堅實的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，很大程度依靠鐵制農(nóng)具和鐵制工具的推廣使用。鐵器使一些民族從原始社會發(fā)展到奴隸社會，也推動一些民族脫離奴隸制的枷鎖而進(jìn)入封建社會。

鐵器應(yīng)用的意義55第55頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一含碳量在P-E之間的鐵碳合金為鋼。距今1800年前出現(xiàn)兩步煉鋼技術(shù)，即先煉成鐵，再煉成鋼。直到19世紀(jì)前半期，人類始終生活在“鐵器時代”。

Fe-C合金相圖（5）鋼56第56頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一我國古代最早煉鋼法可追溯到春秋戰(zhàn)國時期，以海綿狀塊煉鐵為原料經(jīng)加熱滲碳，碳由表及里滲入，然后反復(fù)進(jìn)行鍛打，形成滲碳鋼。這種方法不要特殊設(shè)備，也不要復(fù)雜技術(shù)，易于實現(xiàn)，成為中國最早的煉鋼方法。河北易縣燕下都出土一些滲碳鋼器物，如劍、戟、矛等，經(jīng)檢驗均為含碳量不同的鋼制成。燕下都遺址，今保定市易縣城東南

57第57頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一兩漢是中國古代煉鋼技術(shù)的大發(fā)展時期，如生鐵脫碳鋼、炒鋼、百煉鋼等都是在這個時期發(fā)展的?！昂我獍贌拕?，化為繞指柔”(晉劉琨詩，慷慨激昂的韻調(diào)中透出無限凄涼的意緒，將英雄失落的百端感慨表達(dá)得感人至深)漢軍主戰(zhàn)兵器-環(huán)首長刀（百煉鋼打制）58第58頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)代煉鋼起始于1856年英國人H．Bessemer發(fā)明的酸性底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法，該法首次解決大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)鋼的問題，奠定近代煉鋼工藝方法的基礎(chǔ)。由于空氣與鐵水直接作用，Bessemer法具有很快的冶煉速度，成為當(dāng)時主要的煉鋼方法。

H．BessemerBessemer在舍菲爾德開辦的煉鋼廠

59第59頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一1879年12月29日，一列火車經(jīng)過蘇格蘭泰河大鐵橋時，大橋坍塌，78人喪生。橋斷的主要原因是所用鑄鐵存在的鑄造缺陷和材質(zhì)問題等。血的教訓(xùn)使人們正視到當(dāng)時已能大規(guī)模生產(chǎn)的鋼是更適合的工程材料，于是，鋼軌、鋼橋、鋼船、鋼槍、鋼炮等逐步取代了鑄鐵。泰河大橋60第60頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一1910年發(fā)明的工具鋼W18Cr4V有很高的硬度．溫度達(dá)到600℃也不下降，大大提高刀具耐用度，使機(jī)床切削速度成倍增長，被譽(yù)為“高速鋼”，對機(jī)械工業(yè)的發(fā)展起了極其重要的推動作用。不銹鋼的發(fā)明是鋼鐵發(fā)展史上又一項重大成就，從20世紀(jì)20年代開始工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)，為化學(xué)工業(yè)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。高速鋼刀具不銹鋼容器61第61頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一艾菲爾鐵塔鋼的應(yīng)用舊金山金門大橋建筑設(shè)備62第62頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一（6）有色金屬近代以來，人們除發(fā)展鋼鐵材料以外，還進(jìn)一步發(fā)展金、銀、銅、鈦、鋁、鎂、鉬等有色金屬及其合金材料。有色金屬資源的開發(fā)和利用，不只是對鋼鐵材料的補(bǔ)充，更重要的是可發(fā)揮和開發(fā)鋼鐵材料不具備的各種特殊性能。在特定領(lǐng)域中，還必須采用有色金屬才能最大限度滿足現(xiàn)代科技對材科性能提出的要求。63第63頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一20世紀(jì)上半葉，Al合金強(qiáng)度提高到700MPa(合金化和時效強(qiáng)化)，其比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)為2.64×106cm，是鋼(0.61×106cm)的4倍多(達(dá)到同樣強(qiáng)度Al合金用量只需鋼的1/4)

，這對結(jié)構(gòu)材料來說無疑是一個飛躍。沒有高比強(qiáng)度Al合金，就沒有現(xiàn)代航天航空成就。

鋁合金64第64頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一鋁合金車體鋁合金材料鋁合金航空材料鋁合金輪轂……65第65頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一有色金屬重要用途。噴氣發(fā)動機(jī)、火箭、煤炭、石油化工等現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)所需超耐熱合金(高溫Ni基合金)；電力、電工、電子工業(yè)所需要的導(dǎo)體材料、電阻和儀表材料(Cu基合金)

；原子能發(fā)電和核技術(shù)所需要的核燃料和稀有金屬Be、Nb、Zr、Hf、V等；大規(guī)模集成電路和計算機(jī)所需要的Au、Ag等良導(dǎo)體和Ga、In、Ge等半導(dǎo)體；高性能永磁材料所需要的Nd、Pr、Dy等稀土金屬，這些都需要有色金屬材料，其具有的特殊物理效應(yīng)是鋼鐵材料無法替代的。66第66頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一銅襯電路板稀土NdFeB永磁合金鋯殼核燃料管鎂合金發(fā)動機(jī)部件67第67頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一（7)高分子材料人類文明出現(xiàn)以來，高分子材料就一直陪伴人們。天然高分子(絲、皮、毛等)從遠(yuǎn)古就被人發(fā)現(xiàn)利用。不斷改進(jìn)加工技術(shù)，將棉、麻、絲、皮、毛等用于建筑、工具、紡織、造紙、制衣制革等；把植物體內(nèi)的“樹脂”(樹流出的油脂)用于涂料、粘合劑、藥物和溶劑等。

天然橡膠絲綢68第68頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一質(zhì)量輕、自重小穿梭于太空的宇宙飛船、射程上萬公里的戰(zhàn)略導(dǎo)彈除要求有強(qiáng)大的推力系統(tǒng)外，質(zhì)輕、耐燒蝕、高強(qiáng)度的殼體材料也十分重要。高分子材料的密度在0.9-2.3g/cm3之間，對要求減輕自重的飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船有特殊意義。由高分子粘合劑與聚丙烯晴制成的高強(qiáng)度、高模量碳纖維復(fù)合材料成為這些飛行器理想的殼體。波音787是世界上首款主體結(jié)構(gòu)采用碳纖維復(fù)合材料制造的大型客機(jī)奔馳SLR跑車車身由碳纖維復(fù)合材料制成，車速可達(dá)334公里/小時

69第69頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一良好的電絕緣性能常用塑料的體積電阻率高達(dá)1016-1020Ω.cm，低密度聚乙烯的介電強(qiáng)度高達(dá)1000V/mil，在電子和電工技術(shù)中合成高分子材料已大量取代天然橡膠制作絕緣材料。酚醛樹脂絕緣層壓材料70第70頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一

低的熱導(dǎo)性能高分子材料具有低的熱導(dǎo)系數(shù)，比金屬小上百倍甚至近千倍，其所制成的泡沫材料是十分理想的隔熱體。在冷藏、建筑、節(jié)能裝置中廣泛用作保溫材料，在有高溫沖擊的飛行器如火箭、導(dǎo)彈、字畝飛船中是優(yōu)良的熱防護(hù)材料。良好的化學(xué)穩(wěn)定性部分高分子材料可抵抗酸、堿、鹽溶液和蒸汽等腐蝕的功能，如聚四氟乙烯，可抵御王水的腐蝕。PTFE材料71第71頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一高分子材料發(fā)展之迅速，對人類生活影響之深入和廣泛．在當(dāng)前各高新技術(shù)中發(fā)揮作用之重大，是一般傳統(tǒng)材料難以比擬的。沒有高分子材料，探測宇宙的空間飛船、高密度存儲光盤、飛機(jī)跨越太平洋的不停站飛行、飛行器的紅外隱身，都只能是停留在腦子里的幻想?？梢灶A(yù)言，在人類面臨能源和資源挑戰(zhàn)的21世紀(jì)，高分子材料將為人類社會做出更大的貢獻(xiàn)。72第72頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一復(fù)合材料20世紀(jì)人類進(jìn)入新材料時代，衣、食、住、行以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都離不開新材料，同時出現(xiàn)了各種材料的復(fù)合技術(shù)。金屬與無機(jī)材料的復(fù)合金屬與高分子材料的復(fù)合無機(jī)材料與高分子材料的復(fù)合金屬/高分子復(fù)合材料-粘結(jié)NdFeB磁體金屬/無機(jī)復(fù)合材料-景泰藍(lán)高分子/無機(jī)復(fù)合材料-絕緣板材73第73頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一材料發(fā)展歷史小結(jié)20世紀(jì)前材料進(jìn)步主要依靠人們經(jīng)驗積累和技巧，發(fā)展緩慢在于人們還沒能對材料有深刻的認(rèn)識和理解，缺乏科學(xué)對材料發(fā)展的指導(dǎo)。20世紀(jì)科學(xué)成功揭示了微觀世界的基本規(guī)律，加深了人們對電、磁、聲、光、熱等物理現(xiàn)象以及材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，這既促使多種新材料的誕生，也開辟了一系列重大科學(xué)技術(shù)突破?？茖W(xué)引導(dǎo)和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展推動的雙重作用，誕生各種各樣的新材料，構(gòu)成21世紀(jì)人類文明的基礎(chǔ)。74第74頁，共85頁，2023年，2月20日，星期一什么是新型材料？主要有什么特點(diǎn)？