材料绪论
合集下载
材料科学基础 绪论和第一章
11924B
一、材料科学的重要地位
表0-1 人类使用材料的
11924B
二、各种材料概况
1.金属材料 2.陶瓷材料 3.电子材料、光电子材料和超导材料
11924B
1.金属材料
图0-1 汽车中各种材料的大致比例
11924B
1.金属材料
图0-2 波音767飞机所用的各种材料比例
11924B
2.陶瓷材料
第二节 原子结合键
三、混合键 解：(1) MgO 据表1-2得电负性数据XMg=1.31；XO= 3.44，代入式(1-1)得： (2) GaAs 1)得 据表1-2得XGa=1.81；XAs=2.18，代入式(1表1-3 某些陶瓷化合物的混合键特征
11924B
第二节 原子结合键
图1-8 原子间结合力 a)原子间吸引力、排斥力、合力 b)原子间 作用位能与原子间距的关系
115.tif
图1-15 利用显微镜观察材料的 组织
11924B
第四节 晶体材料的组织
图1-16 单相组织的两种晶粒形状 a)等轴晶 b)柱状晶
11924B
第四节 晶体材料的组织
二、单相组织 三、多相组织
图1-17 两相组织的一些基本组织形态
11924B
第五节
材料的稳态结构与亚稳态结构
图1-18 激活能的物理意义
11924B
第三节 原子排列方式
二、原子排列的研究方法
图1-13 X射线在原子面AA′和BB′上的衍射
11924B
第三节 原子排列方式
图1-14 X射线衍射分析示意及衍射分布图 a) X射线衍射分析示意图 b) SiO2晶体及非晶体的衍射分布图
11924B
第四节 晶体材料的组织
材料导论第九章 材料概论绪论
航空、航天 金属＋高分子 结构材料 材料 生物材料
无机非金属 高分子
智能材料 功能材料 电子材料
陶瓷＋高分子
光学材料磁性材料能源材料
各种材料的典型强度:
2、按材料的功能分类
有机高分子 <无机非金属 <复合材料 <金属、合金
3、按材料的性能分类
按物理效应分为： 导电材料、半导体材料
绝缘材料、磁性材料 透光材料、高强度材料 高温材料、超硬材料等
体薄膜 ➢ 三维材料 块状材料。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、材料的四要素
性质/使用性能
组成
（工程）
结构
（化学）
（物理学）
合成与加工
探索这四个要素之间的关系覆盖从基础学科到 工程的全部内容。
2、结构
材料结构： 是影响材料性能的基本因素，
随化学组成及外界条件改变
宏观组织结构：
＞10-4 m 肉眼可见
显微组织结构： 10-4 ~10-8 m 显微镜观察
安全性的各种性能指标。
四、 材料科学与工程
1、材料科学与工程－关于材料成分、结构、工艺 和性能与应用之间有关知识开发和应用的科学。
是一个多学科的交叉领域，是从科学到工程的一 个专业连续领域
材料科学专注于理解材料成分、结构、工艺和 性能之间的关系。
材料工程则着重于将物质或原料转变成具有适当 结构、满足使用性能要求的材料——材料化过程。
➢ 合成是新技术开发的关键要素、人造材料的 唯一实现途径
4、性质/性能
性质 材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，
主要决定于材料的组成与结构。
力学性质 强度、硬度、钢度、塑性、韧性
物理性质 电学性质、磁学性质、光学性质、热学性质
材料科学基础_01绪论_12材料的分类_
材料的分类
分类依据
1.按材料的凝聚状态分类
2.按材料的维度分类
3.按材料的尺寸分类
4.按材料的结晶状态分类
5.按材料的使用领域分类
6.按材料的性能分类
7.按材料的化学组成（或基本组成）分类
1.按材料的凝聚状态分类
气态液态固态
2.按材料的维度分类
一维材料（纤维及晶须）零维材料
（量子点或纳米团簇）二维材料
（薄膜）三维材料（块体）
3.按材料的尺寸分类
宏观(Macro-):＞10-5m,肉眼可见上至无限介观(Meso-):10-10～10-6m,
出现量子相干现象,包括团
簇、纳米和亚微米体系。
纳米(Nano-)：
10-9～10-7m
（1～100nm）
微观(Micro-):
＜10-10m,原子分
子下至无限
4.按材料的结晶状态分类
单晶材料多晶材料准晶材料非晶态材料
液晶态材料
5.按材料的使用领域分类
建筑电子机械生物能源包装医学
航空航天。
材料力学课件第一章绪论
§１.３ 外力及其分类 ３ 一、外力 周围物体对构件的作用。 周围物体对构件的作用。 二、外力分类 按作用方式划分： １．按作用方式划分： 集中力 表面力 外力 线分布力 面分布力 体积力（ 重力，惯性力） 体积力（如：重力，惯性力）
2．按作用趋势划分： ．按作用趋势划分： 静载荷 主动力， 主动力，又称为载荷 动载荷 外力 约束力
∑ 由：
Fy = 0, F − FN = 0
o
∑M
= 0, Fa− M = 0
FN = F 得：
M = Fa
三、应力(stress) 应力 1 . 定义 截面内某一点处分布内力的集度称为该点的应力。 定义: 截面内某一点处分布内力的集度称为该点的应力。 2 . 定义式： 定义式：
∆F 平均应力： 平均应力： pm = ∆A
§1.6 杆件变形的基本形式
一、杆件(bar)的概念 杆件 的概念 1. 构件类型： 构件类型： 杆： 板： 壳： 块：
2. 杆件的两个要素： 杆件的两个要素： 轴线 3. 杆件分类： 杆件分类： 横截面 等截面直杆，变截面直杆，等截面曲杆，变截面曲杆。 等截面直杆，变截面直杆，等截面曲杆，变截面曲杆。 吊车图
MN → 0
M ′N ′ − MN ∆s = lim MN MN → 0 ∆ x
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
γ = lim
ML →0
π − ∠L′M ′N ′ MN →0 2
三、小变形问题的计算 1. 特点： 特点： 位移、变形和应变都是微小量。 位移、变形和应变都是微小量。 2. 采用简化计算： 采用简化计算： 原始尺寸法。 如：原始尺寸法。
∆F lim lim 应力： 应力： p = ∆A→0 pm = ∆A→0 ∆A
材料学概论1-绪论
《材料学概论》
材料是人类文明 发展的物质基础
内容：学习材料学的基本知识。主要涉及 到各种材料的组成、结构、性能、应用以 及它们之间的关系。 目的：材料类专业的入门课及专业基础课 之一。了解材料的基本知识，逐步扩大材 料的专业知识面，培养分析和解决有关材 料问题的初步能力。
第一章 绪论
1. 材料的定义与分类 2. 材料的地位和作用 3. 材料学的形成和发展
晶体管小到用 电子显微镜都 难以观察！
第三代半导体材料－宽禁带半导体
SiC, GaN, ZnO 等，半导体是一种宽禁带半导体材 料，是继第一代半导体材料硅（Si）和第二代半导 体材料砷化镓（GaAs）后，发展起来的第三代半导 体材料。 在高技术中，尤其是军用和光电子 领域有优势，可以应用于： 1）高温器件
2）高功率器件
3）高频高速 4）发光与激光
SiC与Si使用范围比较
击穿电压
SiC
电子漂移速度
Si
导热率
使用温度
(使用温度>500 º C)
SiC研究和应用现状
高质量大尺寸的 SiC 晶体几乎被美国 Cree公司垄断。我国生产器件用的SiC 晶体全部依赖进口。 2英寸晶片售价为：500－800美元/片
1927~1937 1937~1966 1966~1975 1975~现在
采矿工程与冶金
采矿与冶金 冶金 冶金与材料科学 材料科学与工程
3.3 材料科学的内容
材料科学的内容可以用一个四面体来表示，也就 是材料科学是研究一种材料的成分（结构）、合
成（工艺）、性质与效能及它们之间的关系。
效能(performance)
2010
2020
在发动机上叶片材料应用的年份
合金晶粒结构的变化（约1970年代）
材料是人类文明 发展的物质基础
内容：学习材料学的基本知识。主要涉及 到各种材料的组成、结构、性能、应用以 及它们之间的关系。 目的：材料类专业的入门课及专业基础课 之一。了解材料的基本知识，逐步扩大材 料的专业知识面，培养分析和解决有关材 料问题的初步能力。
第一章 绪论
1. 材料的定义与分类 2. 材料的地位和作用 3. 材料学的形成和发展
晶体管小到用 电子显微镜都 难以观察！
第三代半导体材料－宽禁带半导体
SiC, GaN, ZnO 等，半导体是一种宽禁带半导体材 料，是继第一代半导体材料硅（Si）和第二代半导 体材料砷化镓（GaAs）后，发展起来的第三代半导 体材料。 在高技术中，尤其是军用和光电子 领域有优势，可以应用于： 1）高温器件
2）高功率器件
3）高频高速 4）发光与激光
SiC与Si使用范围比较
击穿电压
SiC
电子漂移速度
Si
导热率
使用温度
(使用温度>500 º C)
SiC研究和应用现状
高质量大尺寸的 SiC 晶体几乎被美国 Cree公司垄断。我国生产器件用的SiC 晶体全部依赖进口。 2英寸晶片售价为：500－800美元/片
1927~1937 1937~1966 1966~1975 1975~现在
采矿工程与冶金
采矿与冶金 冶金 冶金与材料科学 材料科学与工程
3.3 材料科学的内容
材料科学的内容可以用一个四面体来表示，也就 是材料科学是研究一种材料的成分（结构）、合
成（工艺）、性质与效能及它们之间的关系。
效能(performance)
2010
2020
在发动机上叶片材料应用的年份
合金晶粒结构的变化（约1970年代）
材料科学与工程基础教案第一章绪论
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
第一章 材料的结构 Structure of Material
❖材料的性能取决于材料的成分、加工工艺和结构。 ❖材料结构学是材料科学体系中最重要的学科之一。
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
第一节 结合键 Binding Bond
一、结合力与结合能 双原子模型：
材料科学与工程基础
The Fundamentals(Elements,Principles )of Materials Science & Engineering
An Introduction to Materials Science
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
绪论 Introduction
古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、 “天工开物”（明代宋应星）
明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。
一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破2亿吨大关 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭
金 属 材 料 － 金 属 学 陶 瓷 材 料 － 陶 瓷 学 材 料 科 学 基 础 突 出 材 料 共 性 教 学 高 分 子 材 料 － 高 分 子 物 理
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
材料科学与工程基础是研究材料的成分、 组织结构与性能之间关系
I ：材料结构学构 ：与 原键 子合 结、固晶 体体 结缺 构陷 、 II： 材 料 相 变 学相 ：图 凝、 固热 、处 理 II： I 材料变形学变 ：形 材与 料再 的结晶 V： I 材料学：金非 属金 材属 料材 、料、复合材料
宝钢高炉
材料科学与工程基础教案第一长章征绪三号运载火箭在发射架上的图片 论
第一章 材料的结构 Structure of Material
❖材料的性能取决于材料的成分、加工工艺和结构。 ❖材料结构学是材料科学体系中最重要的学科之一。
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
第一节 结合键 Binding Bond
一、结合力与结合能 双原子模型：
材料科学与工程基础
The Fundamentals(Elements,Principles )of Materials Science & Engineering
An Introduction to Materials Science
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
绪论 Introduction
古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、 “天工开物”（明代宋应星）
明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。
一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破2亿吨大关 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭
金 属 材 料 － 金 属 学 陶 瓷 材 料 － 陶 瓷 学 材 料 科 学 基 础 突 出 材 料 共 性 教 学 高 分 子 材 料 － 高 分 子 物 理
材料科学与工程基础教案第一章绪 论
材料科学与工程基础是研究材料的成分、 组织结构与性能之间关系
I ：材料结构学构 ：与 原键 子合 结、固晶 体体 结缺 构陷 、 II： 材 料 相 变 学相 ：图 凝、 固热 、处 理 II： I 材料变形学变 ：形 材与 料再 的结晶 V： I 材料学：金非 属金 材属 料材 、料、复合材料
宝钢高炉
材料科学与工程基础教案第一长章征绪三号运载火箭在发射架上的图片 论
材料
第一章绪论1.基本概念材料化学：化学与材料科学两者结合，从分子水平到宏观尺度认识与控制结构与性能或功能的基本关系；是关于材料制备、加工和分析的化学，它的作用是改进材料的组成、结构以及合成方法，开发具有突出性能或特殊功能的新型材料。
2.材料的分类（1）按组成、结构特点分：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料（2）按使用性能分：结构材料（主要利用材料的力学性能）功能材料（主要利用材料的物理和化学性能）（3）按状态分：单晶材料、多晶材料、非晶态材料、复合材料3.材料的构成要素当一种材料被创造、发现和生产出来时，该材料所表现出来的性质和现象是人们关心的中心问题，而材料的性质和现象取决于成分和各种层次上的结构，材料的结构又是合成和加工的结果，最终得到的材料制品必须能够、并且以经济和社会可以接受的方式完成某一指定的任务。
习题：1.什么是材料化学，应该从哪些角度来认识材料？2．你如何认识材料的结构与性能之间的关系？举例说明。
第二章材料化学的理论基础1.晶体的宏观特征：规则的几何外形、晶面角守恒、物理性质的各向异性、有固定的熔点。
2.晶体与非晶体之间的转化a 热力学：非晶态的吉布斯自由能高,是一种亚稳状态。
b 动力学：动力学上难以转化，（势垒高）如金刚石和石墨。
c 转化方法：机械能使晶体非晶化。
3.点阵：按连结任意两点所得向量进行平移后能够复原的一组点。
4.点阵的二个必要条件：（1）点数无限多；（2）各点所处环境完全相同。
5.平面点阵（晶面）指标（h k l）定义：一平面点阵在三个晶轴的倒易截数之比。
意义：用来标记一组互相平行且间距相等的平面点阵面与晶轴的趋向关系。
6.晶面间距d（hkl）定义：晶面指标为（h k l）的一组平面点阵中相邻的两平面点阵面间的垂直距离。
意义：每一种晶体物质都有一套特征d（hkl），是晶体物相分析的重要依据。
7.群：在一非空集合G中，当某种代数运算规定后，若集合同时满足封闭性、单位元素、逆元素、结合规律四个条件，则G构成一个群。
材料科学基础(上海交大)--绪论.答案
复合材料的种类繁多，目前还没有统一的分
类方法，下面根据复合材料的三要素来分类。按 基体材料分类，有金属基复合材料，陶瓷基复合 材料，水泥、混凝土基复合材料，塑料基复合材 料，橡胶基复合材料等；按增强剂形状可分为粒 子、纤维及层状复合材料；依据复合材料的性能 可分为结构复合材料和功能复合材料。
0.1.2 根据材料的性能分类
功能材料是具有优良的电学、磁学、光
学、热学、声学、力学、化学和生物学
功能及其相互转化的功能，被用于非结 构目的的高技术材料。
0.1.3 材料按服役的领域来分类
根据材料服役的技术领域可分为信息 材料、航空航天材料、能源材料、生物 医用材料等。
0.1.4 材料按结晶状态分类
单晶材料是由一个比较完整的晶粒构成的材
陈善华 教授 材料与化学化工学院
绪论 INTRODUCTION
什么是材料?
材料与人类文明
什么是材料科学？
0.1 材料分类
0.2 组成-结构-性质-工艺过程之间的关系
什么是材料?
世界万物，凡于我有用者，皆谓之材料。
材料是具有一定性能，可以用来制作器件、
构件、工具、装置等物品的物质。材料存
组成-结构-性质-工艺过程之间关系示意图
材料的性质是指材料对电、磁、光、热、机械载荷的
反应，主要决定于材料的组成与结构。
使用效能是材料在使用状态下表现的行为，它与材料
设计、工程环境密切相关。实用性能包括可靠性、耐用性、
寿命预测及延寿措施等。
合成与制备过程包括传统的冶炼、铸锭、制粉、压力
加工、焊接等，也包括新发展的真空溅射、气相沉积等新
粘土、硅石、菱镁矿、白云母等）为原料制造的。
材料学基础-绪论
本课件全面系统地介绍了材料科学的基本问题， 以金属材料为主，分析金属材料的成分、组织结 构、加工工艺与性能之间的关系及其变化规律， 其主要内容包括：晶体结构、晶体缺陷、塑性变 形、相图、扩散、凝固以及回复再结晶等，着重 于基本概念和基本理论。在此基础上又介绍了陶 瓷材料、高分子材料以及复合材料，为学习和研 究各种材料提供了必要的基础知识。
《材料科学基础》 的地位
学习《材料科学基础》 的意义
《材料科学基础》 的基本概念
绪论
如何学好 《材料科学基础》
《材料科学基础》 的内容
《材料科学基础》的基本概念
材料是指人类社会能接受地，经济地 的制造有用物品的物质。
材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、加工工艺、 材料的性能与材料应用之间的相互关系的科学。材料科学是当 代科学技术发展的基础、工业生产的支柱，是当今世界的带头 学科之一。纳米材料科学与技术是20世纪80年代发展起来的新 兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。
实例
材料
强度范 围 MPa 比强度 MPa
压气机叶 压气机 飞机尾翼 硼纤维铝合
片
机匣
金板和管
铝合金
钛合金 碳纤维复合 硼纤维增强
材料
铝合金
150－ 450
350－ 1000－1200 1500（顺 1100 （顺纤维方向）纤维方向）
55－160 80－ 625－750 570 245
美国待升空的航天飞机
材料科学 ：是一门科学，它从事与材料本质的发现、 分析和了解方面的研究，其目的在于提供材料结构的统 一描绘或模型，以及解释这种结构与性能之间的关系。 它包括下面的三个环节，核心是结构和性能。
工艺
材料科学
性能
材料化学基础知识
“夕阳”材料工业：钢铁
• 钢铁工业在发达国家已进入衰退阶段，原因是有许多新材料 来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企业 放在第三世界国家。
• 1996年中国粗钢产量首次突破1亿吨大关，中国粗钢产量跃居 世界第一以来，中国粗钢产量随后呈连年增长的趋势，并且 钢产量一直位居世界第一。中国的不锈钢产业则在近十年里 取得了飞速增长，2001年，中国不锈钢粗钢产量仅为73万吨， 占全球当年产量的3.8%，随后中国的不锈钢产量连续10年呈 现超过20%的年均增长率。2006年，中国不锈钢粗钢产量561 万吨，首次位居世界第一，至今，中国的不锈钢粗钢产量也 已经占据世界总产量的近一半。
材料化学基础知识
第一章 绪 论
1.1 材料的定义、分类和作用
一、材料的定义
1.《辞海》:人们把自然界经过开采而获得的劳动对象 称为原料。自然界自然存在而未经过人类任何劳动 输入的就不能称为原料。例如，开采出来的矿物是 冶金的原料，种植出来的小麦是制造面粉的原料， 单采掘工业中就没有原料。在加工工业中，一般把 来自采掘工业和农业的劳动对象称为原料，把经过 工业加工的原料（如钢铁、水泥）称为材料。
• 近年来的研究表明石棉是一种致癌物质，欧美 国家许多癌症的病因，都曾与石棉污染有关。 目前这种状况正在向发展中国家转移。据保守 估计，今后30年中死于石棉污染者将达到100 万，其中大多数是制造含石棉的地板、天花板、 屋顶材料、接合剂和自动闸的工人。若进行大 规模楼层定向爆破、拆除等工作时，现场附近 人员不采取防护措施，也极可能被伤害。
10000
9690
8000
6000 4000 2000
1700 700
2755 2082
2500
0 1952年
材料科学基础绪论
0.1 什么是材料？
所谓材料，是指经过某种加工，具有一定 结构、组分和性能，并可应用于 一定用途 的物质。
而材料科学就是就是研究各种材料的成分、 工艺、组织和性能之间相互关系的科学。
我们通常说成分--工艺--组织--性能是材料 科学的一条主线。
材料科学与材料工程的关系
材料科学的形成：“材料”早存在，“材料科学”提出于 20世纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震动很大， 在大学相继建立十余个材料科学研究中心，自此开始， “材料科学”一词广泛应用。
1980 年，美国的电子工业产值已经超过了钢铁和纺 织工业，仅次于化工和汽车工业 。
日本通过 冶炼等技术的改进来大幅度提高传统金属 材料性能，如超级钢计划就是要在本 世纪末将钢的 性能提高一倍，实质上就是节约了一倍的资源，使 得产品更具竞 争力，保持日本经济的持续发展。
材料科学与经济发展
生物医用材料
一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工程是解决 “怎么做”的学问。材料科学的基础理论，为材料工程指 明方向，为更好地选择、使用材料，发挥现有材料的潜力、 发展新材料提供理论基础。
材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或 者说各自强调的中心不同，它们之间并没有一条明确的界 线，因此，后来人们常常将二者放在一起，采用一个复合 名词－材料科学与工程（MSE，Material Science and Engineering）
原来使用专用的汞合金， 为防止金属合金的分解已经 开发出一种可以满足口腔中 特殊的物理及化学环境的新 型陶瓷。具体来讲，它需要 满足下列要求：耐口腔中的 酸；低热导率（这对你吃冷 饮有好处）；尽得住数年的 咀嚼力；耐骤冷骤热；当然 还要口感舒适。
Titanic的沉没是必然还是偶然？
所谓材料，是指经过某种加工，具有一定 结构、组分和性能，并可应用于 一定用途 的物质。
而材料科学就是就是研究各种材料的成分、 工艺、组织和性能之间相互关系的科学。
我们通常说成分--工艺--组织--性能是材料 科学的一条主线。
材料科学与材料工程的关系
材料科学的形成：“材料”早存在，“材料科学”提出于 20世纪60年代，1957年苏联卫星上天，美国震动很大， 在大学相继建立十余个材料科学研究中心，自此开始， “材料科学”一词广泛应用。
1980 年，美国的电子工业产值已经超过了钢铁和纺 织工业，仅次于化工和汽车工业 。
日本通过 冶炼等技术的改进来大幅度提高传统金属 材料性能，如超级钢计划就是要在本 世纪末将钢的 性能提高一倍，实质上就是节约了一倍的资源，使 得产品更具竞 争力，保持日本经济的持续发展。
材料科学与经济发展
生物医用材料
一般来讲，科学是研究“为什么”的学问，而工程是解决 “怎么做”的学问。材料科学的基础理论，为材料工程指 明方向，为更好地选择、使用材料，发挥现有材料的潜力、 发展新材料提供理论基础。
材料科学和材料工程之间的区别主要在于着眼点的不同或 者说各自强调的中心不同，它们之间并没有一条明确的界 线，因此，后来人们常常将二者放在一起，采用一个复合 名词－材料科学与工程（MSE，Material Science and Engineering）
原来使用专用的汞合金， 为防止金属合金的分解已经 开发出一种可以满足口腔中 特殊的物理及化学环境的新 型陶瓷。具体来讲，它需要 满足下列要求：耐口腔中的 酸；低热导率（这对你吃冷 饮有好处）；尽得住数年的 咀嚼力；耐骤冷骤热；当然 还要口感舒适。
Titanic的沉没是必然还是偶然？
建筑材料 绪论
14
绪论
学习本课程时，应注意以材料性质为主，以决定材料性质的内在因素和影 响材料性质的外界因素为线索，必须了解事物本质的内在联系，即材料的性质 与建筑工程之间的关系，才能把握材料的性质。
学习本课程时，还应注意充分利用实践课，加深对知识的认知和掌握，结 合工程实际，将理论学习与工程实践和材料试验结合起来。这样不仅增强感性 认识，同时可在实践中验证和补充材料的特性、使用方法、使用效果，以及使 用中存在的问题等方面的知识。
9
绪论
用砖砌、石砌、砖石混合砌的方法建造的万里长城，绵延起伏、气势磅礴， 总计长度达 21 196. 18 km，被视为世界建筑史上一大奇迹，使用的砖、石材料 多达 1 亿 m3 。
古埃及是历史悠久的文明古国之一。
万里长城
金字塔
10
绪论
赵州桥又称安济桥，是世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥， 全长 64. 4 m，跨径 37. 02 m，拱顶宽 9 m，拱矢高 7. 23 m，是一座空腹式的圆 弧形石拱桥。
7
绪论
为了促进技术进步，提高产品质量，扩大对外贸易和提高标准化水平，我 国也采用国际标准和国外先进标准。
对于建筑材料的标准化，世界范围有统一使用的 “ ISO” 国际标准，各 国均有自己的标准，如美国的 “ ASTM” 标准、德国的 “ DIM” 标准、日本 的 “ JSI” 标准和英国的 “ BS” 标准等。
5
绪论
二、建筑材料的标准
建筑材料生产的现代化、管理的科学化，要求对材料产品的各项技术制定 统一的执行标准。
建筑材料的标准是衡量企业产品质量是否合格的技术依据，也是供需双方 对产品质量进行验收的依据。这些标准一般包括产品的规格、分类、技术性能 检验方法、验收规则、包装、储存及运输等方面的要求。
绪论
学习本课程时，应注意以材料性质为主，以决定材料性质的内在因素和影 响材料性质的外界因素为线索，必须了解事物本质的内在联系，即材料的性质 与建筑工程之间的关系，才能把握材料的性质。
学习本课程时，还应注意充分利用实践课，加深对知识的认知和掌握，结 合工程实际，将理论学习与工程实践和材料试验结合起来。这样不仅增强感性 认识，同时可在实践中验证和补充材料的特性、使用方法、使用效果，以及使 用中存在的问题等方面的知识。
9
绪论
用砖砌、石砌、砖石混合砌的方法建造的万里长城，绵延起伏、气势磅礴， 总计长度达 21 196. 18 km，被视为世界建筑史上一大奇迹，使用的砖、石材料 多达 1 亿 m3 。
古埃及是历史悠久的文明古国之一。
万里长城
金字塔
10
绪论
赵州桥又称安济桥，是世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥， 全长 64. 4 m，跨径 37. 02 m，拱顶宽 9 m，拱矢高 7. 23 m，是一座空腹式的圆 弧形石拱桥。
7
绪论
为了促进技术进步，提高产品质量，扩大对外贸易和提高标准化水平，我 国也采用国际标准和国外先进标准。
对于建筑材料的标准化，世界范围有统一使用的 “ ISO” 国际标准，各 国均有自己的标准，如美国的 “ ASTM” 标准、德国的 “ DIM” 标准、日本 的 “ JSI” 标准和英国的 “ BS” 标准等。
5
绪论
二、建筑材料的标准
建筑材料生产的现代化、管理的科学化，要求对材料产品的各项技术制定 统一的执行标准。
建筑材料的标准是衡量企业产品质量是否合格的技术依据，也是供需双方 对产品质量进行验收的依据。这些标准一般包括产品的规格、分类、技术性能 检验方法、验收规则、包装、储存及运输等方面的要求。
第一章材料科学与工程基础绪论
• 1-1 材料的定义和分类 材料的定义和分类(Definition and Classfication) • 1-1-1定义 定义 • 1. 材料 Materials • Material：材料科学 （工科） • 物质科学 （理科） • Webster编者“New International Dictionary（1971年）” 中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造 某些有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整 体或部分）的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维 等） • 迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料 迈尔《新百科全书》 中取得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始 物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然 纤维和化学纤维等等。 • 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和 物理性状的物质。 物理性状的物质。
3. 高分子材料 polymers, Marcomolecules
(1) 分类 • 碳链 –C–C–C 按主链结构 杂链 –C–N–C=O –C–O–C– backebone 元素 Si 、P、B 通用塑料、工程塑料； 热塑性、热固性 橡胶 Ruber 天然、合成 人造、合成 按使用性质 纤维 Fiber 粘合剂 Adhesive 涂料 Coating 塑料 Plastics
•
•
function
应用领域分类
•
application
1. 金属材料 metals (1) 黑色金属材料 • 化学成分——碳素钢、合金钢
• • Stell • 品质——普通、优质、高级优质钢 用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢 冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢 灰铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 特殊性能铸铁
《建筑材料》绪论及基本性质
《建筑材料》绪论及基本性质模板一：学术型文档绪论本文档主要介绍建筑材料的绪论及基本性质。
建筑材料作为建筑领域的重要组成部分，对于建筑结构的稳定性、耐久性以及美观性都起着至关重要的作用。
因此，了解建筑材料的基本性质对于建筑师和工程师在设计和施工过程中具有重要的指导意义。
本文将通过以下几个方面来介绍建筑材料的基本知识。
一、建筑材料的分类及特点1.1 建筑材料的分类1.1.1 金属材料1.1.2 无机非金属材料1.1.3 有机材料1.1.4 複合材料1.2 建筑材料的特点1.2.1 物理性能1.2.2 化学性能1.2.3 热性能1.2.4 力学性能二、常用建筑材料及其特性2.1 水泥砂浆2.1.1 水泥的种类及其特点2.1.2 砂浆的制备及其特性2.2 石材2.2.1 天然石材2.2.2 人造石材2.2.3 石材的特点及应用2.3 钢材2.3.1 普通钢材的分类及特性2.3.2 不锈钢的特性及应用2.4 木材2.4.1 常见木材的分类及特性2.4.2 木材的处理及保护方法三、建筑材料的性能测试方法3.1 物理性能测试方法3.1.1 密度的测定方法3.1.2 抗压强度的测试方法3.2 化学性能测试方法3.2.1 pH值的测定方法3.2.2 酸碱抗性的测试方法3.3 热性能测试方法3.3.1 热传导率的测定方法3.3.2 热膨胀系数的测试方法3.4 力学性能测试方法3.4.1 抗弯强度的测定方法3.4.2 拉伸强度的测试方法附件：建筑材料相关实验数据和图片法律名词及注释：1.建筑材料安全生产法：指为了加强建筑材料生产过程中的安全管理，保障生产过程中的人身安全和财产安全，规定了建筑材料生产企业的安全生产要求和责任。
2.建筑材料标准化法：指为了统一建筑材料行业的生产标准，保障建筑材料质量的一致性和可靠性，制定了一系列标准化的法律法规。
3.建筑材料质量检验法：指为了确保建筑材料的质量符合相关标准和要求，保障建筑工程的质量和安全，规定了建筑材料质量检验的程序和要求。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
尼龙纤维 碳纤维
文明的发展历程
人类的文明进程是依据什 么而划分的？ 材料应用的发展是人类 发展的里程碑： ——石器时代、铜器时代、 铁器时代……。 ——发展得越来越快。
木、 石 铜
铸铁 合成材料
钢
铝
I 石器时代（Stone Age） 400,000BC—4,500BC
• 燧石：神奇的容易 制成工具的石头
飞机发动机
水冷式 （1‘st war） 300F 气冷式 （30’s） 涡扇式喷气 1，200F 涡轮喷气 燃烧冲压 （超音速） 2，000F 600F
发动机温度（华氏度）
3，500F
高温合金
718合金——一种掺镍化合 物，由Icon国际公司于30年 前开发。广泛地用于飞机发 动机压缩机和涡轮部件等。
图示为GE 90-92B 发动机在车间 起重机上接受最后的检查。这种 发动即将装备在新型的波音777 客机上。
轻质材料
实例 材料 强度范围 MPa 比强度 MPa
铝合金
压气机叶片
150-450
55－160
钛合金
压气机机匣
350-1100
80－245
飞机尾翼
碳纤维 复合材 料
1000－ 625－ 1200（顺 750 纤维方向）
从矿石中提炼铜——冶金 业的黎明 (3500 BC)
铜绿山冶矿遗址 炼铜竖炉 (炉后为炉渣） 这张埃及古墓壁画是人类 冶金业的最早纪录之一
青铜：冶炼
炼铜竖炉复原图
冶铜过程：熔炼—浇注—移范—锻造
青铜：第一种合金
青铜，古称金或吉金，是红铜与其它化学元素（锡、镍、
铅、磷等）的合金。
纯铜相比，熔点较低，硬度增强，因而具有较好的铸造性
金属的出现
天然金与铜被用作工具与武器，开 始了人类金属的使用。 熔炼和锤击改变了铜的性能－材料 开始发展
金属铸造工艺－人们得到了他们需 要的形状。
金箔
铜块
用天然铜片卷成的铜珠 （7000-8000BC，伊朗西 部艾利库什(Ali Kosh) ）
II 青铜时代（Bronze Age） 3,500BC—1,000BC
问鼎中原——礼器
司母戊鼎
商代大鼎，1939年出土 鼎高133厘米，重875公斤。
为已知的中国古代体量最大
的青铜器。也是世界上已出 土的最大古青銅器。
古蜀青铜文明——三星堆祭祀坑
突目面具铸于商代晚期，原件高64.5厘米，
宽138厘米，眼球柱状外突长达13.5厘米，其 造型在世界上亦属首见。
生产规模和技术水平与当时的英法等国相比并不逊色，各
领风骚。
冶金术的三次大发展
1. 2. 3.
青铜冶炼 冶铁和生铁炼钢 欧洲近代冶金技术
近代炼钢技术的发展
达比父子发明焦碳炼 铁法 凯利和贝塞麦同时发 现炼钢的空气沸腾法
贝塞麦发明酸性转炉
托玛斯发明酸性转炉 炼钢法 西门子及马丁平炉炼 钢法 贝塞麦转炉 高炉
铜禁 中国已知最早
应用失蜡法铸造的作 品，春秋時代的楚國 王子午墓出土的，年 代为公元前6世紀。
形体很大，结构复杂，造型瑰奇。 长103厘米、宽46厘米，高14 厘米。 四周由五层粗细不同的铜梗套結而成，外层呈 悬浮狀的卷草形，捲曲盘绕又互不连接，造成扑 朔迷离的视觉印象。四周攀附有12只有镂空华冠 的怪兽，禁下又有12只虎形足承托，构成活泼、 神奇而又庄严的外观。 由24块失蜡模铸型和两块泥范组装浇铸而成的。 怪兽与虎形足是分铸后焊接上去的。
立人像铸于商代晚期，人像高172厘米，底
座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的 青铜立人像，被尊称为“世界铜像之王”。
钟鸣鼎食——贵族的生活
青铜编钟
目前器型最完整，数量最多的一组，长10.79米， 高2.7米，共有大小编钟65件，分八个音域。战国 早期湖北随县出土。
钟鸣鼎食——贵族的生活
生铁应用的普及
春秋末叶起生铁在中国得到了日益广泛 的应用。战国中期以后，铁器已取代铜 器成为主要的生产工具。 汉代大高炉容积已达50立方米左右 河南古滎镇汉代钢铁场遗址出土的两座
高炉，炉缸呈椭圆形，長径4米，短径2.7 米，高约6米。积铁每块重在20吨以上，场 址面积达12公顷。
汉代铁器
在当时的世界上，这种炼铁技术是先进的，规模也最宏大。 与当时中国以外地区區使用块炼铁技术比较，生铁产量大，成 本低，生铁的铸件制作容易，因而在日常生活中得到广泛使用。
能和机械性能。
青铜作为生产的工具，大大地提高了农耕、狩猎的效率；
同时作为战争的武器，它又是古代最重要的战略物资。
青铜农具与青铜兵器
锛(bēn)
耜(sì ) 戈
越王勾践青铜剑
《考工记》
到春秋战国时期，齐国工匠总结科技经验写成的《考工记》
一书中，提出了「金有六齊」，这是世界科技史上最早的冶
铜经验总结。即青铜器物六种不同的合金配伍比例： 钟鼎类：六分其金而锡占一分（即铜佔6/7，锡佔1/7）； 斧斤类工具：五分其金而锡占一分（1/6）； 戈戟类兵器：四分其金而锡占一分（1/5）；
绪
论
航天飞机
在美国卡拉维纳 尔角航天基地待升空 的（，特别是一些高 技术的新型材料（本 照片选自美国 Kennedy Space Center 的 Tourbook）。
铸铁柔化术 中国对世界冶金技术的杰出贡献
铸铁柔化术 铸铁加热锻打脱碳或经过长时 间加热退火，得到韧性更好的白心或黑心可 锻铸铁。这在冶金史上又是一个划时代的事 件。它加快了铁器代替铜器为生产工具的历 史过程。
而欧洲的铸铁柔化术是在17世纪下期才出现 的，我国的铸铁柔化技术比他们早发明了两千多 年。 中国陆续发现了汉魏时期的球墨铸铁工具多 件，而球墨铸铁是现代科技的产物，是1949年由
钢的出现1 —— 块炼铁渗碳钢
第一种在严格意义下可以被称为“钢” 的铁制品——伍氏钢(Wootz) ，用坩堝 冶炼超高碳钢(含碳 1.5～2％) 年代稍后一点, 在大马士革出现了用 滲碳的高碳钢和低碳钢叠打﹐经淬火后 获得硬的钢制刀剑。 这两种工艺形成的时间大致均在 BC500前后。 在中国目前出土的最早的钢制品是来 自长沙杨家山楚墓的钢剑, 其年代为春 秋晚期。（块炼铁＋渗碳锻造）
陶器
• 陶器的出現是人类跨入新石器时代
的重要标志之一， • 据目前已知的考古资料，中国的陶 器制作至少已有8000年以上的历史。 秦兵马俑
西安半坡人面网纹陶盆
战国陶制四通水管
华夏文明的独特贡献 瓷器——是中国先民的伟大发
明，要比国外出現早1500 年 以上，它是中华民族的宝贵历 史遗产之一. – 世界四大文明古国对于掌握 制陶技术与生产陶器都是独 立发明的，发展时间上也相 差不远。 – 从原始瓷器到成熟瓷器的提 高几乎经历了1500 年之久， 至迟在東汉晚期，中国已 成熟青瓷的代表作——江 能烧制出成熟的青瓷，完成 蘇南京出土的吳國青瓷羊 了由原始瓷器向标准瓷器的 过渡。
增多﹐表明加工量加大，晶粒和夹
杂进一步细化，质量提高。
错金铭文
五十炼钢剑
B.西晋南北朝时，新的灌钢技术出现。
灌钢 利用液态生铁对熟铁进行扩散渗碳炼钢的方法。
它是将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于 生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便 “灌”入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢。这种方法 比生产炒钢容易掌握，也使钢铁技术较为完备，成 为南北朝以后的主要方法。
杨家山楚墓钢剑
铁冶炼2——生铁冶炼 中国对世界冶金技术的杰出贡献
中国铸铁的发明——生铁的出現是
因为中国冶炉炉温较高，具备了高温 冶铁的条件，得到含碳達到3－4％的 液态生铁。可用于直接浇铸成型。
长沙杨家山楚墓的白口 铁鼎(600BC春秋晚期)
欧洲一些国家，虽很早出现块炼铁但出现生铁则是公元 十三世纪末到十四世纪初。一直要到14世纪发明了水力 鼓风炉以后才能冶炼铸铁，比我国晚了1900多年。
大刃类兵器：三分其金而锡占一分（1/4）；
削杀矢类兵器或远射兵器：五分其金而锡占二分（2/7） 鉴（镜）、阳燧（聚太阳光取火）类器物：金锡各半。
青铜时代——辉煌的青铜文明
中国史学上所称的“青铜时代”
是指大量使用青铜工具及青铜礼
器的时期。保守的估计，这一时 期主要从夏、商、周直至秦、汉， 时间跨度约为两千年左右，这也 是青铜器从发展、成熟乃至鼎盛 的辉煌期。 河南登封出土的铜器残片 (2100BC～1600BC） 夏钺
现代炼钢技术
20世纪电炉炼钢法诞生，合金钢生产成为可能。
IV 当代材料
1855AD——当代钢铁冶炼 的出现。 1886AD——电化学方法冶 炼铝—使铝成为一种常 用金属。 1939AD——尼龙的发明与 商业发展，合成高分子 材料发展的关键时期。
木、 石 铜 铸铁 尼龙纤维 碳纤维
合成材料
钢
铝
材料应用的发展是人类发展的里程碑！
向熔化的生铁鼓风，同时进行搅拌促使生铁中的碳
氧化。用这种方法可将生铁制成熟铁，再经过渗碳 锻打成钢。 炒钢技術的發明是煉鋼史上的一次革命 在欧洲，炒钢始于18世纪的英国，比中国要晚1600
多年。
3. 百炼钢 用炒钢反复叠打变形，细化晶粒和
夹杂物而成的，甚至可以用不同含
碳钢材复合組成。炼数大致相当于 反复折叠锻打后最后的层数。炼数
铁的发现
“天石”—埃及人对铁的称谓。人们最早认识的铁是从陨石 开始的。 目前最早的陨铁器是公元前四千纪的铁珠和匕首(含 镍 7.5－10.9％)﹐出土于於尼罗河流域的格泽(Gerzeh) 和幼发拉底河流域乌尔(Ur)地方。 中国的最早陨铁文物是商代中期(约約公元前13世紀 中叶)的藁(gao)城铁刃铜钺。
1.1.2
材料还将如何影响我们的生活与未来？
I 材料是发展高科技的先导和基石
文明的发展历程
人类的文明进程是依据什 么而划分的？ 材料应用的发展是人类 发展的里程碑： ——石器时代、铜器时代、 铁器时代……。 ——发展得越来越快。
木、 石 铜
铸铁 合成材料
钢
铝
I 石器时代（Stone Age） 400,000BC—4,500BC
• 燧石：神奇的容易 制成工具的石头
飞机发动机
水冷式 （1‘st war） 300F 气冷式 （30’s） 涡扇式喷气 1，200F 涡轮喷气 燃烧冲压 （超音速） 2，000F 600F
发动机温度（华氏度）
3，500F
高温合金
718合金——一种掺镍化合 物，由Icon国际公司于30年 前开发。广泛地用于飞机发 动机压缩机和涡轮部件等。
图示为GE 90-92B 发动机在车间 起重机上接受最后的检查。这种 发动即将装备在新型的波音777 客机上。
轻质材料
实例 材料 强度范围 MPa 比强度 MPa
铝合金
压气机叶片
150-450
55－160
钛合金
压气机机匣
350-1100
80－245
飞机尾翼
碳纤维 复合材 料
1000－ 625－ 1200（顺 750 纤维方向）
从矿石中提炼铜——冶金 业的黎明 (3500 BC)
铜绿山冶矿遗址 炼铜竖炉 (炉后为炉渣） 这张埃及古墓壁画是人类 冶金业的最早纪录之一
青铜：冶炼
炼铜竖炉复原图
冶铜过程：熔炼—浇注—移范—锻造
青铜：第一种合金
青铜，古称金或吉金，是红铜与其它化学元素（锡、镍、
铅、磷等）的合金。
纯铜相比，熔点较低，硬度增强，因而具有较好的铸造性
金属的出现
天然金与铜被用作工具与武器，开 始了人类金属的使用。 熔炼和锤击改变了铜的性能－材料 开始发展
金属铸造工艺－人们得到了他们需 要的形状。
金箔
铜块
用天然铜片卷成的铜珠 （7000-8000BC，伊朗西 部艾利库什(Ali Kosh) ）
II 青铜时代（Bronze Age） 3,500BC—1,000BC
问鼎中原——礼器
司母戊鼎
商代大鼎，1939年出土 鼎高133厘米，重875公斤。
为已知的中国古代体量最大
的青铜器。也是世界上已出 土的最大古青銅器。
古蜀青铜文明——三星堆祭祀坑
突目面具铸于商代晚期，原件高64.5厘米，
宽138厘米，眼球柱状外突长达13.5厘米，其 造型在世界上亦属首见。
生产规模和技术水平与当时的英法等国相比并不逊色，各
领风骚。
冶金术的三次大发展
1. 2. 3.
青铜冶炼 冶铁和生铁炼钢 欧洲近代冶金技术
近代炼钢技术的发展
达比父子发明焦碳炼 铁法 凯利和贝塞麦同时发 现炼钢的空气沸腾法
贝塞麦发明酸性转炉
托玛斯发明酸性转炉 炼钢法 西门子及马丁平炉炼 钢法 贝塞麦转炉 高炉
铜禁 中国已知最早
应用失蜡法铸造的作 品，春秋時代的楚國 王子午墓出土的，年 代为公元前6世紀。
形体很大，结构复杂，造型瑰奇。 长103厘米、宽46厘米，高14 厘米。 四周由五层粗细不同的铜梗套結而成，外层呈 悬浮狀的卷草形，捲曲盘绕又互不连接，造成扑 朔迷离的视觉印象。四周攀附有12只有镂空华冠 的怪兽，禁下又有12只虎形足承托，构成活泼、 神奇而又庄严的外观。 由24块失蜡模铸型和两块泥范组装浇铸而成的。 怪兽与虎形足是分铸后焊接上去的。
立人像铸于商代晚期，人像高172厘米，底
座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的 青铜立人像，被尊称为“世界铜像之王”。
钟鸣鼎食——贵族的生活
青铜编钟
目前器型最完整，数量最多的一组，长10.79米， 高2.7米，共有大小编钟65件，分八个音域。战国 早期湖北随县出土。
钟鸣鼎食——贵族的生活
生铁应用的普及
春秋末叶起生铁在中国得到了日益广泛 的应用。战国中期以后，铁器已取代铜 器成为主要的生产工具。 汉代大高炉容积已达50立方米左右 河南古滎镇汉代钢铁场遗址出土的两座
高炉，炉缸呈椭圆形，長径4米，短径2.7 米，高约6米。积铁每块重在20吨以上，场 址面积达12公顷。
汉代铁器
在当时的世界上，这种炼铁技术是先进的，规模也最宏大。 与当时中国以外地区區使用块炼铁技术比较，生铁产量大，成 本低，生铁的铸件制作容易，因而在日常生活中得到广泛使用。
能和机械性能。
青铜作为生产的工具，大大地提高了农耕、狩猎的效率；
同时作为战争的武器，它又是古代最重要的战略物资。
青铜农具与青铜兵器
锛(bēn)
耜(sì ) 戈
越王勾践青铜剑
《考工记》
到春秋战国时期，齐国工匠总结科技经验写成的《考工记》
一书中，提出了「金有六齊」，这是世界科技史上最早的冶
铜经验总结。即青铜器物六种不同的合金配伍比例： 钟鼎类：六分其金而锡占一分（即铜佔6/7，锡佔1/7）； 斧斤类工具：五分其金而锡占一分（1/6）； 戈戟类兵器：四分其金而锡占一分（1/5）；
绪
论
航天飞机
在美国卡拉维纳 尔角航天基地待升空 的（，特别是一些高 技术的新型材料（本 照片选自美国 Kennedy Space Center 的 Tourbook）。
铸铁柔化术 中国对世界冶金技术的杰出贡献
铸铁柔化术 铸铁加热锻打脱碳或经过长时 间加热退火，得到韧性更好的白心或黑心可 锻铸铁。这在冶金史上又是一个划时代的事 件。它加快了铁器代替铜器为生产工具的历 史过程。
而欧洲的铸铁柔化术是在17世纪下期才出现 的，我国的铸铁柔化技术比他们早发明了两千多 年。 中国陆续发现了汉魏时期的球墨铸铁工具多 件，而球墨铸铁是现代科技的产物，是1949年由
钢的出现1 —— 块炼铁渗碳钢
第一种在严格意义下可以被称为“钢” 的铁制品——伍氏钢(Wootz) ，用坩堝 冶炼超高碳钢(含碳 1.5～2％) 年代稍后一点, 在大马士革出现了用 滲碳的高碳钢和低碳钢叠打﹐经淬火后 获得硬的钢制刀剑。 这两种工艺形成的时间大致均在 BC500前后。 在中国目前出土的最早的钢制品是来 自长沙杨家山楚墓的钢剑, 其年代为春 秋晚期。（块炼铁＋渗碳锻造）
陶器
• 陶器的出現是人类跨入新石器时代
的重要标志之一， • 据目前已知的考古资料，中国的陶 器制作至少已有8000年以上的历史。 秦兵马俑
西安半坡人面网纹陶盆
战国陶制四通水管
华夏文明的独特贡献 瓷器——是中国先民的伟大发
明，要比国外出現早1500 年 以上，它是中华民族的宝贵历 史遗产之一. – 世界四大文明古国对于掌握 制陶技术与生产陶器都是独 立发明的，发展时间上也相 差不远。 – 从原始瓷器到成熟瓷器的提 高几乎经历了1500 年之久， 至迟在東汉晚期，中国已 成熟青瓷的代表作——江 能烧制出成熟的青瓷，完成 蘇南京出土的吳國青瓷羊 了由原始瓷器向标准瓷器的 过渡。
增多﹐表明加工量加大，晶粒和夹
杂进一步细化，质量提高。
错金铭文
五十炼钢剑
B.西晋南北朝时，新的灌钢技术出现。
灌钢 利用液态生铁对熟铁进行扩散渗碳炼钢的方法。
它是将生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，由于 生铁的熔点低，易于熔化，待生铁熔化后，它便 “灌”入熟铁中，使熟铁增碳而得到钢。这种方法 比生产炒钢容易掌握，也使钢铁技术较为完备，成 为南北朝以后的主要方法。
杨家山楚墓钢剑
铁冶炼2——生铁冶炼 中国对世界冶金技术的杰出贡献
中国铸铁的发明——生铁的出現是
因为中国冶炉炉温较高，具备了高温 冶铁的条件，得到含碳達到3－4％的 液态生铁。可用于直接浇铸成型。
长沙杨家山楚墓的白口 铁鼎(600BC春秋晚期)
欧洲一些国家，虽很早出现块炼铁但出现生铁则是公元 十三世纪末到十四世纪初。一直要到14世纪发明了水力 鼓风炉以后才能冶炼铸铁，比我国晚了1900多年。
大刃类兵器：三分其金而锡占一分（1/4）；
削杀矢类兵器或远射兵器：五分其金而锡占二分（2/7） 鉴（镜）、阳燧（聚太阳光取火）类器物：金锡各半。
青铜时代——辉煌的青铜文明
中国史学上所称的“青铜时代”
是指大量使用青铜工具及青铜礼
器的时期。保守的估计，这一时 期主要从夏、商、周直至秦、汉， 时间跨度约为两千年左右，这也 是青铜器从发展、成熟乃至鼎盛 的辉煌期。 河南登封出土的铜器残片 (2100BC～1600BC） 夏钺
现代炼钢技术
20世纪电炉炼钢法诞生，合金钢生产成为可能。
IV 当代材料
1855AD——当代钢铁冶炼 的出现。 1886AD——电化学方法冶 炼铝—使铝成为一种常 用金属。 1939AD——尼龙的发明与 商业发展，合成高分子 材料发展的关键时期。
木、 石 铜 铸铁 尼龙纤维 碳纤维
合成材料
钢
铝
材料应用的发展是人类发展的里程碑！
向熔化的生铁鼓风，同时进行搅拌促使生铁中的碳
氧化。用这种方法可将生铁制成熟铁，再经过渗碳 锻打成钢。 炒钢技術的發明是煉鋼史上的一次革命 在欧洲，炒钢始于18世纪的英国，比中国要晚1600
多年。
3. 百炼钢 用炒钢反复叠打变形，细化晶粒和
夹杂物而成的，甚至可以用不同含
碳钢材复合組成。炼数大致相当于 反复折叠锻打后最后的层数。炼数
铁的发现
“天石”—埃及人对铁的称谓。人们最早认识的铁是从陨石 开始的。 目前最早的陨铁器是公元前四千纪的铁珠和匕首(含 镍 7.5－10.9％)﹐出土于於尼罗河流域的格泽(Gerzeh) 和幼发拉底河流域乌尔(Ur)地方。 中国的最早陨铁文物是商代中期(约約公元前13世紀 中叶)的藁(gao)城铁刃铜钺。
1.1.2
材料还将如何影响我们的生活与未来？
I 材料是发展高科技的先导和基石