无机非金属材料概论绪论
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石器工具
（2）陶器（无机非金属材料）
• 据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现， • 人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，
经成型、干燥、烧制（烧制温度低于1200℃），得 到坚硬的陶器。 • 陶是人类创造的第一种“人造材料”，由于高温烧 制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。
新石器时代晚期(公元前3000一前2800 年) 黑陶豆 陶体的黑色是因为渗入了碳
•恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发 展是从学会制陶开始的。
•陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
陶向瓷的过渡
• 陶器的不足是不致密、易渗 漏、强度也不高。
• 3000多年前的殷、周时期发 明了釉瓷。
• 炉窑温度达到1200℃，能将 金属氧化物烧制成釉瓷，用 途更为广泛，质地比陶更为 细腻、外观美观。
我国陶器大 约出现在8000 年前，具有悠 久的历史。 半坡村出土 的碗、钵、釜、 罐、瓶等，甚 至还有吹气能 发声的陶埙。
半坡变体鸟纹盆
半坡小口尖底瓶
半坡陶盆
陶埙
从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶器 中，人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑 色陶器和白色陶器的配方和技术。
仰韶白陶瓶
龙山黑陶瓶
以实现。
材料发展的历史演进
• 天然材料 陶瓷 青铜 铁 钢 有色金属 高分子材料 新型材料
（1）天然材料
• 包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。 • 自然界当中大量存在，人类可以直接从自然中
获取。 • 经过简单的加工就可以为人类所利用。
骨针
竹筷
石制品 皮毛制品
典型的天然材料—石器
• 大约25000年前，人类就学会使用材料。
陨铁
世界最早的铁器 赫梯铁器
• 青铜器到铁器并不是偶然的
铜的精炼带动铁的冶Leabharlann Baidu；
青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入氧化 铁作为熔剂，直接为铁矿石还原积累经验；
赤铁矿(Fe2O3)与赤铜矿(CuO)极为相似，青铜冶炼所需 的高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原金 属铁创造极为有利的条件；
• 闻名于世的秦始皇兵马俑是典型的陶制品；
• 著名的唐三彩创始于唐高宗时期，用白粘土作胎， 以Cu、Fe、Co等矿物作釉的着色剂，两次烧制后 成为绚丽多彩的陶器精品；
• 江苏宜兴紫砂壶 (紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等 组成，其中Fe2O3含量约7％-10％，TiO2＞1％) 制 造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。
无机非金属材料概论
• 教学内容
《无机非金属材料概论》是材料工程技术专业的一 门专业选修课，主要介绍无机非金属材料的成分与制 备工艺、组织结构、材料性能和使用性能四个要素， 以及它们之间的相互关系；
内容主要包括：玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等基 础知识及其应用。
材料发展历史
什么是材料？
材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。
• 现代科学技术发展中，可以看到， 每一项重大的发现，往往有赖于 新材料的发展
单晶硅棒 单晶硅片 单晶芯片
电子元件
• 一种新材料的出现，常常引起生产力大发展推动社会进
步。正是如此，才有了今天人类丰富多彩、璀璨夺目的世 界与文化。
•没有半导体单晶硅材料，便不可能有今天的微电子工业；
•有低损耗的光导纤维，当今世界蓬勃发展的光纤通讯才得
商朝釉瓷
什么是瓷器？
• 瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等助熔剂 物质明显减少，SiO2含量也降至70％以下， Al2O3含量显著增加。
• 瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高 到1200℃以上，反映人类改造自然能力的增强。
• 釉是用矿物(长石、方解石、石英等)和颜料按一 定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆盖
在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污， 并 可调配成各种颜色。
辉煌的瓷器之国
• 江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、 薄如纸、声如磐。
• 瓷器作为中华文明象征，大量流传。9世纪传至 阿拉伯国家，13世纪传到日本，15世纪传到欧洲， 以其精美绝伦征服西方。
景德镇四大名瓷 青花、玲珑、颜色釉、粉彩
•青铜锛—《越绝书》载：禹穴 之时，以铜为兵，以凿伊阙，通 龙门，东注入海
•牛首兽面纹鼎—西周，器形端 庄，文饰在商代基础上进一步 发展，是今已知我国最大青铜 器之一，
（4）铁器
• 铁是地球上储量居于第三的元素（前两位 为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。
• 中国同埃及、美索不达米亚等古国一样， 对铁的认识都是从陨铁开始的。
• 人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并 进行粗糙加工，除此之外别无他物。
• 从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，可 想象人类远祖的艰苦和聪明。
石刀
石斧
石针
•他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、 针各种器具，用于生产、生活和战争。 •石器时代的生产工具极其落后，人类社会的 生产力也极端低下，社会发展极其缓慢，人 类文化也是相当简单和粗俗的。
兵马俑
唐三彩马
方韵紫砂壶
猪纹陶盆
商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可 长时间储存食物，促进人类进化。
陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提 供物质条件。
•陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。
•人类第一次有意识地创造发明自然界没有的， 并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离 开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。
（3）青 铜
• 我国青铜的冶炼在公元前2140--1711年开始， 目前考察已可追溯到公元前3600年。
• 到殷、西周时期已经发展到较高水平。
苏美尔文明中的青铜塑像，出 现年代-公元前4000年
青铜即铜锡合金， 其冶炼温度较低，制作 器具的成型性好，是人 类最早大规模利用的金 属材料。
•铜爵—高30.5厘米、口径 17-18厘米，距今3600年 河南堰师二里头文化
（人类制造的第一种材料：陶）
• 材料是具有一定配比的若干相互作用的元 素组成、具有一定结构层次和确定性能， 并能用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的物质。
• 材料是物质，但不表示所有物质都可以称 为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不算是材料。
• 材料和人类社会的发展密切相关， 当前国际公认，材料、能源和信 息技术是现代文明的三大支柱。
（2）陶器（无机非金属材料）
• 据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现， • 人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，
经成型、干燥、烧制（烧制温度低于1200℃），得 到坚硬的陶器。 • 陶是人类创造的第一种“人造材料”，由于高温烧 制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。
新石器时代晚期(公元前3000一前2800 年) 黑陶豆 陶体的黑色是因为渗入了碳
•恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发 展是从学会制陶开始的。
•陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一。
陶向瓷的过渡
• 陶器的不足是不致密、易渗 漏、强度也不高。
• 3000多年前的殷、周时期发 明了釉瓷。
• 炉窑温度达到1200℃，能将 金属氧化物烧制成釉瓷，用 途更为广泛，质地比陶更为 细腻、外观美观。
我国陶器大 约出现在8000 年前，具有悠 久的历史。 半坡村出土 的碗、钵、釜、 罐、瓶等，甚 至还有吹气能 发声的陶埙。
半坡变体鸟纹盆
半坡小口尖底瓶
半坡陶盆
陶埙
从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶器 中，人们发现当时祖先已经掌握了烧制黑 色陶器和白色陶器的配方和技术。
仰韶白陶瓶
龙山黑陶瓶
以实现。
材料发展的历史演进
• 天然材料 陶瓷 青铜 铁 钢 有色金属 高分子材料 新型材料
（1）天然材料
• 包括竹、木、骨、牙、皮、毛、石等材料。 • 自然界当中大量存在，人类可以直接从自然中
获取。 • 经过简单的加工就可以为人类所利用。
骨针
竹筷
石制品 皮毛制品
典型的天然材料—石器
• 大约25000年前，人类就学会使用材料。
陨铁
世界最早的铁器 赫梯铁器
• 青铜器到铁器并不是偶然的
铜的精炼带动铁的冶Leabharlann Baidu；
青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入氧化 铁作为熔剂，直接为铁矿石还原积累经验；
赤铁矿(Fe2O3)与赤铜矿(CuO)极为相似，青铜冶炼所需 的高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石接触还原金 属铁创造极为有利的条件；
• 闻名于世的秦始皇兵马俑是典型的陶制品；
• 著名的唐三彩创始于唐高宗时期，用白粘土作胎， 以Cu、Fe、Co等矿物作釉的着色剂，两次烧制后 成为绚丽多彩的陶器精品；
• 江苏宜兴紫砂壶 (紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等 组成，其中Fe2O3含量约7％-10％，TiO2＞1％) 制 造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。
无机非金属材料概论
• 教学内容
《无机非金属材料概论》是材料工程技术专业的一 门专业选修课，主要介绍无机非金属材料的成分与制 备工艺、组织结构、材料性能和使用性能四个要素， 以及它们之间的相互关系；
内容主要包括：玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等基 础知识及其应用。
材料发展历史
什么是材料？
材料是人类赖以生 存和发展的物质基础，是人类 进步的一个重要里程碑。
• 现代科学技术发展中，可以看到， 每一项重大的发现，往往有赖于 新材料的发展
单晶硅棒 单晶硅片 单晶芯片
电子元件
• 一种新材料的出现，常常引起生产力大发展推动社会进
步。正是如此，才有了今天人类丰富多彩、璀璨夺目的世 界与文化。
•没有半导体单晶硅材料，便不可能有今天的微电子工业；
•有低损耗的光导纤维，当今世界蓬勃发展的光纤通讯才得
商朝釉瓷
什么是瓷器？
• 瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等助熔剂 物质明显减少，SiO2含量也降至70％以下， Al2O3含量显著增加。
• 瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高 到1200℃以上，反映人类改造自然能力的增强。
• 釉是用矿物(长石、方解石、石英等)和颜料按一 定比例配制，高温下釉料被熔融并均匀地覆盖
在瓷器表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污， 并 可调配成各种颜色。
辉煌的瓷器之国
• 江西景德镇的薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、 薄如纸、声如磐。
• 瓷器作为中华文明象征，大量流传。9世纪传至 阿拉伯国家，13世纪传到日本，15世纪传到欧洲， 以其精美绝伦征服西方。
景德镇四大名瓷 青花、玲珑、颜色釉、粉彩
•青铜锛—《越绝书》载：禹穴 之时，以铜为兵，以凿伊阙，通 龙门，东注入海
•牛首兽面纹鼎—西周，器形端 庄，文饰在商代基础上进一步 发展，是今已知我国最大青铜 器之一，
（4）铁器
• 铁是地球上储量居于第三的元素（前两位 为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。
• 中国同埃及、美索不达米亚等古国一样， 对铁的认识都是从陨铁开始的。
• 人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并 进行粗糙加工，除此之外别无他物。
• 从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，可 想象人类远祖的艰苦和聪明。
石刀
石斧
石针
•他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、 针各种器具，用于生产、生活和战争。 •石器时代的生产工具极其落后，人类社会的 生产力也极端低下，社会发展极其缓慢，人 类文化也是相当简单和粗俗的。
兵马俑
唐三彩马
方韵紫砂壶
猪纹陶盆
商 陶酒尊
唐 三彩俑
陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可 长时间储存食物，促进人类进化。
陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提 供物质条件。
•陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。
•人类第一次有意识地创造发明自然界没有的， 并且具有全新性能的“新”材料，从此人类能离 开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。
（3）青 铜
• 我国青铜的冶炼在公元前2140--1711年开始， 目前考察已可追溯到公元前3600年。
• 到殷、西周时期已经发展到较高水平。
苏美尔文明中的青铜塑像，出 现年代-公元前4000年
青铜即铜锡合金， 其冶炼温度较低，制作 器具的成型性好，是人 类最早大规模利用的金 属材料。
•铜爵—高30.5厘米、口径 17-18厘米，距今3600年 河南堰师二里头文化
（人类制造的第一种材料：陶）
• 材料是具有一定配比的若干相互作用的元 素组成、具有一定结构层次和确定性能， 并能用于制造物品、器件、构件、机器或 其他产品的物质。
• 材料是物质，但不表示所有物质都可以称 为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、 食物和药物，一般都不算是材料。
• 材料和人类社会的发展密切相关， 当前国际公认，材料、能源和信 息技术是现代文明的三大支柱。