材料科学与人类文明--绪论 ppt课件

战国铁锄
铁的性能更好，原料更易得。在现代仍在大 规模应用。
科学技术的发展史，就是材料的发展史
科学原理的发现时间与其产业化时间的对照
原理
成品
发展时间
电机
1821
1886
65
真空管
1882
1915
33
无线电
1887
1922
35
X光
1895
1913
18
雷达
1935
1940
5
原子堆
1939
1942
3
半导体
从矿石中提炼铜 — 冶金业的黎明
青铜器时代
锡青铜（Bronze）—铜 - <25%锡合金+其它 元素，具备良好的强韧性、耐腐蚀性、良好 的加工性能等。
青铜：第一种合金
• 古称金或吉金，是紫铜与其它元素 （锡、镍、铅、磷等）的合金
• 中国青铜时代大致对应夏商周至秦 汉，时间跨度约两千年
夏钺
• 春秋战国时期，齐国工匠写成《考 工记》，提出[金有六齐]，是世界科 技史上最早的冶铜经验总结
• 铜禁，中国已知最早应用失蜡法 铸造的作品，春秋时代的楚国王 子午墓出土，年代为公元前6世纪
温文尔雅的四羊方尊
（战国）错金犀牛尊
战国曾侯乙青铜编钟
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
1000BC — 铁器时代 (Iron Age)
1450BC 铁制车轮
1500AD 廉价的冶铁业
战国铁犁头 湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
人和动物的本质区别? 人可以利用工具从事生产、生活，创造财富，积累经验，进而 制造更先进的工具； 在制造工具时，材料是必需的，但不是所有的物质都能用于制 造工具。
什么是材料？
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。简单地说，材料是人类可用来制造有用器件的物质。
材料是人类社会进步的里程碑
1948
1951
3
激光
1958
1960
2
轮子的发展与材料发展的关系
轮子的发展与材料发展的关系
车始于轮子的发明，是陆地交通变革的开始，是人类历史上最重要的发明之 一。车使人类活动范围变大，人际的交往和物质的交流也增多了。 木柱是轮子的雏型，据说5500多年前，生活在美索不达米亚平原的苏美人首 先发明了车。最原始的车轮就是圆木片，以后为了制作方便，采用木板拼接， 将木纹走向不同的木板交错着钉在一起，可以防止开裂。 据李约瑟考证，约在四千五百年到三千五百年前，中国出现了第一辆车子。 《左传》记载车是四千年前的夏代奚钟发明的。三千多年前殷代考古文物中 发现殉葬的车，由车厢、车辕和两个轮子构成，已是比较成熟的交通工具了。 公元前2000年，人类发明了有辐的车轮，比实体车轮轻便了许多，用马拉辐 式车轮的车子，速度快，运动轻巧灵活，被古人当作战车应用。 进入18世纪后，随着第一次产业革命的兴起，生产规模迅速扩大，人类开始 大量制造较耐用的金属轮子。 时至今日，汽车所用的轮子要求更高，金属轮子的外围更加上橡胶轮胎，以 作避震及增强附着摩擦力之用
• 据考古资料，中国 陶器制作历史至少 有8000年以上
西安半坡人面网纹陶盆
战国陶制四通水管
4,500 BC — 1,000 BC 青铜时代 (Bronze Age)
大量使用青铜工具及青铜礼器的时期
埃及古墓壁画 是人类冶金业的最早纪录之一 人类学会了用炭把铜加热以造出 纯度更高的铜, 而把铜和锡矿石 熔合后可得一种坚度高的合金 -青铜，以青铜来造出各种武器
材料与技术革命
第一次科技革命发生于18世纪中叶的英国，而后遍及欧洲和北美国家。这 次革命以纺织机械革新为起点，以蒸汽机的广泛使用为标志，实现了工业 生产从手工工具到机械化的转变，使以机器为主体的工厂制度化替了以手 工技术为基础的手工工场，从而把人类带进了蒸汽时代。 第一次科技革命发生的条件 当时英国正在开辟海外市场以及进行“圈地运动”, 具备大量资金、劳动力、 原料和广阔市场的基础，工场手工业迅速发展起来，技术水平的提高又促 进了操作过程专业化和熟练程度，为用机器代替人手操作提供了准备条件 在17~18世纪的英国，牛顿一批科学家掌握了力学理论，创办了各种学术 团体，广泛交流学术思想；促使科技革命的发生 从18世纪60年代起，棉纺织业中一系列新工具机的出现，制造能产生巨大、 稳定的动力的机械装置成了工业上的迫切需要。于是，以瓦特改进的蒸汽 机为代表的动力机就应运而生
材料科学与人类文明
何谓材料？
材料是人类社会可经济地制造有用物品的物质。
米-26直升机展示强悍起吊能力：采用8片16米长矩形桨叶旋翼，是 世界采用桨叶片数最多的单旋翼直升机，其桨毂由钛合金制成。
材料研究之美
材料研究之美
材料研究之美
200nm
绪论
材料和人类文明发展史概述 材料的定义分类 本课程的主要内容及目的Leabharlann Baidu
从远古的石器时代到铁器时代再到如今的新材料时代，先 后经过了七个不同时代
以材料区分的七个时代
公元前10万年
公元前3000年 公元前1000年 公元前0年 1800年 1950年 1990年
石器时代
青铜器时代 铁器时代 水泥时代 钢时代 硅时代 新材料时代
不同历史阶段各类材料的相对重要性
石器时代
2百万年前开始，人类有目的地在生产生活中利用 天然材料（石头、木头、黏土、动物皮毛等）。
400,000 BC — 4,500 BC 石器时代 (Stone Age) 人类主要以石头、骨头、 木制作简单的工具
燧石：神奇的石头
陶器(Pottery)
• 陶器的出现是人类 跨入新石器时代的 重要标志之一
戈
三星堆
三星堆立人像 铸于商代晚期，高1.72m，底座高0.9m， 通高2.62m，是世界上最大的青铜立人像
突目面具 铸于商代晚期，高64.5cm，宽 138cm，眼球柱状外突长达13.5cm
司母戊鼎
• 司母戊鼎，商代大鼎，1939年出 土，鼎高133cm，重875kg。为已 知的中国古代体量最大的青铜器
材料与人类文明发展
• 人类文明进程的划分依据是什么
所使用的、占主导地位的材料
—— 石器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁时代、合成 材料时代、复合材料时代、信息材料时代…… —— 发展得越来越快
人类文明与材料
✓公元前8世纪古希腊哲学家赫西奥德的《劳动与时令》诗篇里，把人类的发 展划分成黄金、白银、青铜、英雄和铁5个世纪； ✓ 中国东汉袁康所撰的《越绝书》中把人类使用的工具，分成石、玉、铜、 铁四个阶段； ✓ 1836年丹麦学者C. J. 汤姆森提出石器时代、青铜时代和铁器时代的分期。