北京化工大学材料化学讲稿第1章.pptVIP

欢迎大家进入一门新课程的学习！;材料化学;第一章;1.1 材料的发展历史及在现代社会中的重要地位;材料是社会进步的物质基础，是人类进步程度的主要标志，所以人类社会的进步以材料作为里程碑。 纵观人类发现和利用材料的历史，每一种重要材料的发现和广泛利用，都会把人类支配和改造然的能力提高到一个新水平。 给社会生产力和人类生活水平带来巨大的变化，把人类的物质文明和精神文明向前推进一步。 一百万年以前，人类开始用石头做工具，进入旧石器时代。 大约一万年以前，人类开始对石头进行加工制成精致的器皿或工具，人类进入新石器时代。;公元前2700年，中国已经使用青铜器，至今约5000年的历史，到商周(公元前17世纪到公元前3世纪)进入了鼎盛时期，如河南安阳出土的达875kg的鼎、湖北隋县的编钟、西安青铜车马都充分反映了当时中国冶金技术水平和制造工艺的高超。;公元前13~14世纪前，人类已开始用铁，3000年前铁工具比青铜工具更为普遍，人类开始进入了铁器时代。 中国最早出土的人工冶铁制品约在公元前9世纪。到春秋(公元前770~476年)末期，生铁技术有较大突破，遥遥领先于世界其他地区，如用生铁退火而制成韧性铸铁及以生铁炼钢技术的发明，促进了中国生产力的大发展，对战国和秦汉农业、水利和军事的发展起到很大作用。早在公元二世纪中国的钢和丝绸已驰名罗马帝国。 生铁技术在公元前5世纪即春秋末叶已经在黄河长江流域传播。 生铁技术于公元6~7世纪传人朝鲜半岛、日本和北欧，推动了整个世界文明的进步。;18世纪发明了蒸汽机，19世纪发明了电动机，对金属材料提出了更高要求，同时对钢铁冶金技术产生了更大的推动作用。1854年和1864年先后发明了转炉和平炉炼钢，使世界钢产量有一个飞速发展。1850年世界钢产量为6万吨，1890年达2800万吨，大大促进了机械制造、铁道交通及纺织工业的发展。 电炉冶炼开始，不同类型的特殊钢相继问世 1887年高锰钢 1900年18-4-1(W18Cr4V)高速钢 1903年硅钢及1910年奥氏体镍铬(Crl8Ni8)不锈钢，把人类带进了现代物质文明。 铜、铝得到大量应用，镁、钛和很多稀有金属也相继出现， 金属材料在整个20世纪占据了结构材料的主导地位。;有机化学的发展，19世纪末叶西方科学家仿制中国丝绸发明了人造丝，这是人类改造自然材料的又一里程碑。 20世纪初，人工合成有机高分子材料相继问世。 1909年的酚醛树脂(电木)， 1920年的聚苯乙烯， 1931年的聚氯乙烯 1941年的尼龙等， 性能优异，资源丰富、建设投资少、收效快而得到迅速发展。目前世界三大有机合成材料(树脂、纤维和橡胶)年产量逾亿吨。而且有机材料的性能不断提高，附加值大幅度增加，特别是特种聚合物正向功能材料各个领域进军，显示其巨大的潜力。;陶瓷本来用作建筑材料、容器或装饰品等。 由于其资源丰富、密度小、高模量、高硬度、耐腐蚀、膨胀系数小、耐高温、耐磨等特点，到了20世纪中叶，通过合成及其他制备方法，做出各种类型的先进陶瓷(如Si3N4、SiC、ZrO2等)，成为近几十年来材料中非常活跃的研究领域，有人甚至认为“新陶器时代’’即将到来。 由于其脆性问题难以解决，且价格过高，作为结构材料没有得到如钢铁或高分子材料一样的广泛应用。 复合材料是20世纪后期发展的另一类材料。天然材料很多是复合材料，如木材、皮革、竹子等。人类很早就制造复合材料，如泥巴中混入碎麻或麦秆用以建造房屋，钢筋水泥是脆性材料和韧性材料的复合。 近几十年来，利用树脂的易成型和金属韧性好，无机非金属的高模量、高强度、耐高温，做成了树脂基复合材料或金属基复合材料，前者已得到广泛应用，后者以其制作困难、价格高而受到一定限制。为了改善陶瓷的性能，也制成陶瓷基复合材料。 碳是使用温度最高的材料(可达2500℃ ), 为了克服热震性能差，并提高其力学性能而制出的碳—碳复合材料已广泛用于军工，并扩展到民用。;自19世纪中叶，现代炼钢技术出现以后，金属材料的重要性急剧增加，一直到20世纪中叶，人工合成有机材料、陶瓷材料及先进复合材料迅速发展，金属材料的重要性逐渐下降，但一直到21世纪上半叶，金属材料仍将占重要位置。 功能材料自古就受到重视，早在战国(公元前3世纪)已利用天然磁铁矿来制造司南，到宋代用钢针磁化制出了罗盘，为航海的发展提供了关键技术。 功能材料是信息技术及自动化的基础，特别是半导体材料出现以后，加速了现代文明的发展，1947年发明了第一只具有放大作用的晶体管，10余年后又研制成功集成电路，使以硅材料为主体的计算机的功能不断提高，体积不断缩小，价格不断下降，加之高性能的磁性材料不断涌现，激光材料与光导纤维的问世，使人类社会进入了信息时代。因为硅是微电子技术的关键材料，所以有人称之为“硅片为代表的电子材料时代”，