材料科学导论 (重庆大学) 2002.10
材 料 科 学 导 论 (重庆大学) 2002.10
绪论 材料的发展过程 材料是人类用来制作各种产品的物质,是先于人类存在的, 是人类赖以生存和发展,征服自然和改造自然的物质基础;是 人类进步的里程碑。人类社会发展史表明,生产中使用材料性 质直接反映人类社会文明水平;每一种重要新材料的发展和应 用,都把人类支配自然能力提高到一个新的水平。材料科学技 术的每一次重大突破都会引起生产技术的革命,大大加速社会 发展的进程,给社会生产和人们生活带来巨大变化,把人类物 质文明推向前进
绪 论 材料的发展过程 材料是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的， 是人类赖以生存和发展，征服自然和改造自然的物质基础；是 人类进步的里程碑。人类社会发展史表明，生产中使用材料性 质直接反映人类社会文明水平；每一种重要新材料的发展和应 用，都把人类支配自然能力提高到一个新的水平。材料科学技 术的每一次重大突破都会引起生产技术的革命，大大加速社会 发展的进程，给社会生产和人们生活带来巨大变化，把人类物 质文明推向前进
▲天然材料自然界中动、植物和矿物,如兽皮、甲骨、羽毛、 树木、草叶、石块、泥土等。人们利用天然的石器、骨器为工 具,最多也进行切割、钻孔、雕刻等工序获得锐利的磨制石器。 ▲烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称,随着生产技术进 步,人类早已能够用天然的矿土烧制砖瓦和陶瓷,以后又制击 了玻璃和水泥,属于烧结材料。从各种天然矿石中提炼岀Cu、 Fe等金属则属于冾炼金属。陶器、瓷器制作:景泰兰(北京); 宜兴紫砂陶(江苏);景德镇瓷器(江西);醛陵瓷器(湖南);石湾 彩陶(广东);耀州青瓷(陕西)。青铜器:Cu与Sn、Pb等金属组 成的合金,与纯Cu相比,熔点降低,硬度增高,用于工具、兵 器、食器、如:司母戊鼎、越王勾剑、吴王夫差的宝剑等。铁 器:春秋战国时期开始大量使用铁器,西汉时期,采用煤为燃 料炼铁比欧州早1700多年
天然材料 自然界中动、植物和矿物，如兽皮、甲骨、羽毛、 树木、草叶、石块、泥土等。人们利用天然的石器、骨器为工 具，最多也进行切割、钻孔、雕刻等工序获得锐利的磨制石器。 烧炼材料 是烧结材料和冶炼材料的总称，随着生产技术进 步，人类早已能够用天然的矿土烧制砖瓦和陶瓷，以后又制击 了玻璃和水泥，属于烧结材料。从各种天然矿石中提炼出Cu、 Fe等金属则属于冶炼金属。陶器、瓷器制作： 景泰兰(北京)； 宜兴紫砂陶(江苏)；景德镇瓷器(江西)； 醛陵瓷器(湖南)；石湾 彩陶(广东) ；耀州青瓷(陕西)。青铜器：Cu与Sn、Pb等金属组 成的合金，与纯 Cu相比，熔点降低，硬度增高，用于工具、兵 器、食器、如：司母戊鼎、越王勾剑、吴王夫差的宝剑等。铁 器：春秋战国时期开始大量使用铁器，西汉时期，采用煤为燃 料炼铁比欧州早1700多年
▲合成材料20世纪初已出现化工合成产品,其中合成塑料、合 成橡胶、合成纤维已广泛用于生产生活中。1907年小型酚酯树 脂厂建立;1927年热塑性PVC塑料生产实现商品化; 1940~1957年研制成功合成橡胶、合成纤维、聚丙烯睛、聚酯 纤维、低压PE、PIFE,维尼龙等;1950~1980年工程塑料、聚 合物合金、功能聚合物材料的工业化应用;1990年分子设计、 高性能、高功能聚合物合成。 ▲可设计材料用新的物理、化学方法,根据实际需要去设计特 殊性能的材料,如金属陶瓷、铝塑薄膜等复合材料。古代:木 材、竹材、土砖、纤维增强复合材料;近代:软质复合材料 (各种纤维增强的橡胶)以及硬质复合材料(纤维增强树脂、 玻璃钢);先进:比强应大,比模量高的结构复合材料,促进 了航空、航天等高技术产业的发展,被公认为是当代科学技术 中的重大关键技术;
合成材料 20世纪初已出现化工合成产品，其中合成塑料、合 成橡胶、合成纤维已广泛用于生产生活中。1907年小型酚酯树 脂厂建立； 1927 年热塑性 PVC 塑 料 生 产 实 现 商 品 化 ； 1940~1957年研制成功合成橡胶、合成纤维、聚丙烯睛、聚酯 纤维、低压PE、PTFE，维尼龙等；1950~1980年 工程塑料、聚 合物合金、功能聚合物材料的工业化应用；1990年 分子设计、 高性能、高功能聚合物合成。 可设计材料 用新的物理、化学方法，根据实际需要去设计特 殊性能的材料，如金属陶瓷、铝塑薄膜等复合材料。古代：木 材、竹材、土砖、纤维增强复合材料；近代：软质复合材料 （各种纤维增强的橡胶）以及硬质复合材料（纤维增强树脂、 玻璃钢）；先进：比强应大，比模量高的结构复合材料，促进 了航空、航天等高技术产业的发展，被公认为是当代科学技术 中的重大关键技术；
▲智能材料近30年研制岀的一些新型功能材料,它们能随 环境,时间变化改变自己的性能式形状,好像具有智能, 其中形状记忆合金已崭露头角。智能材料是为21世纪准备 的尖端技术,现已成为材料科学的一个重要前沿领域,有 关研究及发展受到人们的很大重视。(Cr有自愈能力,Ni T合金为形状记忆合金)
智能材料 近30年研制出的一些新型功能材料，它们能随 环境，时间变化改变自己的性能式形状，好像具有智能， 其中形状记忆合金已崭露头角。智能材料是为21世纪准备 的尖端技术，现已成为材料科学的一个重要前沿领域，有 关研究及发展受到人们的很大重视。(Cr有自愈能力，Ni、 Ti合金为形状记忆合金)