材料与人类文明史.ppt

《材料与人类文明史.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料与人类文明史.ppt（82页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一讲第一讲 材料发展历史材料发展历史 1什么是材料？其重要意义是什么？什么是材料？其重要意义是什么？世世界界是是由由物物质质构构成成的的，材材料料就就是是人人们们用用来来制制成成各各种种机器、器件、结构等具有某种特性的物质实体机器、器件、结构等具有某种特性的物质实体。材材料料是是人人类类社社会会生生活活的的物物质质基基础础，材材料料的的发发展展引引起起时代的变迁，推动人类文明和社会进步。时代的变迁，推动人类文明和社会进步。在在知知识识经经济济新新时时代代，材材料料与与能能源源和和信信息息并并列列为为现现代代科学技术的三大支柱，其作用和意义尤为重要。科学技术的三大支柱，其作用和意义尤为重要。2

2、材料与人类社会的关系如何？材料与人类社会的关系如何？在人类社会的发展和进步过程中，材料在人类社会的发展和进步过程中，材料是一个带是一个带有时代和文明标志的基础。有时代和文明标志的基础。人类和材料的关系非常广泛、非常密切。也非常人类和材料的关系非常广泛、非常密切。也非常重要，在这点上很少能有其他领域与之相比。重要，在这点上很少能有其他领域与之相比。人类文明的发展史就是一部利用材料、制造材人类文明的发展史就是一部利用材料、制造材料和创造材料的历史。料和创造材料的历史。3材料是人类一切生产和生活活动的材料是人类一切生产和生活活动的物质基础物质基础，历，历来是来是生产力的标志生产力的标志，人类社会进步

3、的，人类社会进步的里程碑里程碑。对材料认识和利用的能力，决定社会形态和人类对材料认识和利用的能力，决定社会形态和人类生活质量生活质量，所以人类从没中断过追求更好的材料，所以人类从没中断过追求更好的材料，让材料具有更优异的性质或新的功能来满足人类让材料具有更优异的性质或新的功能来满足人类社会发展中层出不穷的新需要和追求。社会发展中层出不穷的新需要和追求。4 一一种种新新材材料料的的出出现现，常常常常引引起起生生产产力力大大发发展展推推动动社社会会进进步步。正正是是如如此此，才才有有了了今今天天人人类类丰丰富富多多彩彩、璀璨夺目的世界与文化。璀璨夺目的世界与文化。没没有有半半导导体体单单晶晶硅硅材

4、材料料，便便不不可可能能有有今今天天的的微微电电子工业；子工业；有有低低损损耗耗的的光光导导纤纤维维，当当今今世世界界蓬蓬勃勃发发展展的的光光纤纤通讯才得以实现。通讯才得以实现。单晶硅棒单晶硅片单晶芯片电子元件5天然材料天然材料 陶瓷陶瓷 青铜青铜 铁铁 钢钢 有色金属有色金属 高分子材料高分子材料 新型材料新型材料 材料发展的历史演进材料发展的历史演进6一部人类文明史，从某种意义上说，也可以一部人类文明史，从某种意义上说，也可以称之为世界材料发展史。称之为世界材料发展史。每一种新材料的发现，每一项新材料技术的每一种新材料的发现，每一项新材料技术的应用，都会给社会生产和人类生活带来巨大应用，都

5、会给社会生产和人类生活带来巨大改变，推动人类社会前进。改变，推动人类社会前进。7在人类发展的历史长河中，材料起着举足在人类发展的历史长河中，材料起着举足轻重的作用。轻重的作用。古代的古代的石器、青铜器、铁器石器、青铜器、铁器等的兴起和广等的兴起和广泛应用，极大改变了人们的生活和生产方式，泛应用，极大改变了人们的生活和生产方式，对社会进步起到关键性推动作用，对社会进步起到关键性推动作用，这些材料被历史学家作为划分某一个时代这些材料被历史学家作为划分某一个时代的重要标志：的重要标志：如如石器时代、青铜器时代、铁石器时代、青铜器时代、铁器时代器时代等。等。8（1 1）天然材料）天然材料包括竹、木、骨

6、、牙、皮、毛、石等材料。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自然界当中大量存在，人类可以直接从自然中获取。获取。经过简单的加工就可以为人类所利用。经过简单的加工就可以为人类所利用。竹筷骨针石制品皮毛制品9典型典型的天然材料的天然材料石器石器大约大约25000年前，人类就学会使用材料。年前，人类就学会使用材料。人类只能利用岩石、树木、兽皮、骨骼等天然材料并人类只能利用岩石、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。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，可从挖掘的人类当年所使用的各种用途的锋利石片，可

7、想象人类远祖的艰苦和聪明。想象人类远祖的艰苦和聪明。石刀石刀石斧石斧石针石针10他们能区别、选用各种石头创造出刀、斧、针各种他们能区别、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。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。当简单和粗俗的。石器工具11据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现，据考古学家分析，距今约一万年前就有陶器出现，人们人们用粘土或以粘土、长石、石英为主的混合物，用粘土或以粘土、长石

8、、石英为主的混合物，经成型、干燥、烧制（烧制温度低于经成型、干燥、烧制（烧制温度低于1200），），得得到坚硬的陶器。到坚硬的陶器。陶是人类创造的第一种陶是人类创造的第一种“人造材料人造材料”，由于高温烧，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。制产生物理化学变化，得到和粘土不一样的新物质。新石器时代晚期新石器时代晚期(公元前公元前3000一前一前2800年年)黑陶豆黑陶豆陶体的黑色是因为渗入了碳陶体的黑色是因为渗入了碳（2）陶器（无机非金属材料）陶器（无机非金属材料）12我国陶器大约我国陶器大约出现在出现在8000年年前，具有悠久前，具有悠久的历史。的历史。半坡村出土的半坡村

9、出土的碗、钵、釜、碗、钵、釜、罐、瓶等，甚罐、瓶等，甚至还有吹气能至还有吹气能发声的陶埙。发声的陶埙。半坡变体鸟纹盆半坡变体鸟纹盆 半坡小口尖底瓶半坡小口尖底瓶 半坡陶盆半坡陶盆 陶埙陶埙13从著名的仰韶和龙山文化遗址出土的陶器中，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。和白色陶器的配方和技术。仰韶白陶瓶仰韶白陶瓶龙山黑陶瓶龙山黑陶瓶14闻名于世的闻名于世的秦始皇兵马俑秦始皇兵马俑是典型的陶制品；是典型的陶制品；著名的著名的唐三彩唐三彩创始于唐高宗时期，用白粘土作胎，以创始于唐高宗时期，用白粘土

10、作胎，以Cu、Fe、Co等矿物作釉的着色剂，两次烧制后成为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；绚丽多彩的陶器精品；江苏宜兴江苏宜兴紫砂壶紫砂壶(紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等组紫砂泥由粘土、云母、赤铁矿等组成，其中成，其中Fe2O3含量约含量约7-10，TiO21)制造技制造技术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。术精湛，色泽淳朴，造型独特，别具一格。兵马俑兵马俑 唐三彩马唐三彩马 方韵紫砂壶方韵紫砂壶15商 陶酒尊唐 三彩俑陶的出现，陶的出现，人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可人类可吃煮熟的谷物，喝煮开的水，可长时间储存食物长时间储存食物，促进人类进化促进人类进化。陶器也是最

11、初的耐火材料，陶器也是最初的耐火材料，为以后的铜、铁冶炼提为以后的铜、铁冶炼提供物质条件供物质条件。猪纹陶盆16陶器是人类创造的第一种无机非金属材料。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且具有全新性能的“新新”材料材料，从此人类能离开，从此人类能离开上天的赐予而进入自力创造材料的时代。上天的赐予而进入自力创造材料的时代。恩格斯论述恩格斯论述：人类从低级阶段向文明阶段的发展：人类从低级阶段向文明阶段的发展是从学会制陶开始的。是从学会制陶开始的。陶器的出现成为陶器的出现成为新石器时代开始的标志之一

12、新石器时代开始的标志之一。17陶器的不足是不致密、易渗陶器的不足是不致密、易渗漏、强度也不高。漏、强度也不高。3000多年前多年前的殷、周时期发的殷、周时期发明了釉瓷。明了釉瓷。炉窑温度达到炉窑温度达到1200，能能将将金属氧化物烧制成釉瓷，用金属氧化物烧制成釉瓷，用途更为广泛，质地比陶更为途更为广泛，质地比陶更为细腻、外观美观。细腻、外观美观。陶向瓷的过渡陶向瓷的过渡 商朝釉瓷商朝釉瓷18什么是瓷器？瓷土与陶土相比，瓷土与陶土相比，Fe2O3、CaO、MgO等助熔剂物等助熔剂物质明显减少，质明显减少，SiO2含量也降至含量也降至70以下，以下，Al2O3含量含量显著增加显著增加。瓷器制造工艺

13、水平有很大改进，瓷器制造工艺水平有很大改进，烧结温度提高到烧结温度提高到1200以上以上，反映人类改造自然能力的增强。，反映人类改造自然能力的增强。釉釉是用矿物是用矿物(长石、方解石、石英等长石、方解石、石英等)和颜料按一定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，并可调配表面，冷却后质地坚硬、光滑、不粘污，并可调配成各种颜色。成各种颜色。19瓷器中的材料知识宋五大名窑（官、哥、汝、宋五大名窑（官、哥、汝、定、柴窑）之一：哥窑瓷器定、柴窑）之一：哥窑瓷器 开片即是瓷器釉面出现裂纹的现象。开片主开片即是

14、瓷器釉面出现裂纹的现象。开片主要是两种因素造成的，一是成形时坯泥沿一定方要是两种因素造成的，一是成形时坯泥沿一定方向延伸，影响分子的排列；二是胎、釉材料的向延伸，影响分子的排列；二是胎、釉材料的膨膨胀系数不同胀系数不同，在冷却过程中收缩率也有差异，形，在冷却过程中收缩率也有差异，形成开片。因而，开片是瓷器烧成过程中的一种缺成开片。因而，开片是瓷器烧成过程中的一种缺陷，只是到了宋代才开始将开片作为装饰。陷，只是到了宋代才开始将开片作为装饰。青花瓷青花瓷青花瓷器以钴的化合物为发色剂，绘制在烧青花瓷器以钴的化合物为发色剂，绘制在烧制过的胎体上，挂釉后再经过一次烧制而最终制过的胎体上，挂釉后再经过一次

15、烧制而最终完成。完成。20江西景德镇的江西景德镇的薄胎瓷器薄胎瓷器被赞为洁如玉、明如镜、被赞为洁如玉、明如镜、薄如纸、声如磐。薄如纸、声如磐。瓷器作为中华文明象征，大量流传。瓷器作为中华文明象征，大量流传。9世纪世纪传传至阿拉伯国家，至阿拉伯国家，13世纪世纪传到日本，传到日本，15世纪世纪传到传到欧洲，欧洲，以其以其福美绝伦征服西方。福美绝伦征服西方。辉煌的瓷器之国景德镇四大名瓷景德镇四大名瓷青花、玲珑、颜色釉、粉彩青花、玲珑、颜色釉、粉彩2122（3）青）青铜铜我国我国青铜青铜的冶炼在的冶炼在公元前公元前2140-1711年开始，目前年开始，目前考察已可追溯到公元前考察已可追溯到公元前36

16、00年。年。晚于晚于埃及和西亚民族埃及和西亚民族（伊朗、伊拉克）。（伊朗、伊拉克）。发展快、水平高。发展快、水平高。到殷、西周时期已经发展到较高水平。到殷、西周时期已经发展到较高水平。青铜即铜锡合金，青铜即铜锡合金，其冶炼温度较低，制作其冶炼温度较低，制作器具的成型性好，是人器具的成型性好，是人类最早大规模利用的金类最早大规模利用的金属材料。属材料。苏美尔文明中的青铜塑像，出现苏美尔文明中的青铜塑像，出现年代年代-公元前公元前4000年年23铜爵铜爵高高30.5厘米、口径厘米、口径17-18厘米，距今厘米，距今3600年年河南堰师二里头文化河南堰师二里头文化青铜锛青铜锛越绝书越绝书载：禹载：禹

17、穴之时，以铜为兵，以凿伊穴之时，以铜为兵，以凿伊阙，通龙门，东注入海阙，通龙门，东注入海牛首兽面纹鼎牛首兽面纹鼎西周，器形西周，器形端庄，文饰在商代基础上进端庄，文饰在商代基础上进一步发展，是今已知我国最一步发展，是今已知我国最大青铜器之一，大青铜器之一，24青铜钱币青铜钱币刀币、布币、环钱、铜贝等刀币、布币、环钱、铜贝等25 四羊纹铜尊四羊纹铜尊 商商 青铜器的最大历史贡献在于社会秩序的建立青铜器的最大历史贡献在于社会秩序的建立。西周中晚期有严格的列鼎制度，用形状花纹相同而大西周中晚期有严格的列鼎制度，用形状花纹相同而大小依次递减的奇数组鼎来小依次递减的奇数组鼎来代表贵族身份代表贵族身份。春

18、秋公羊传春秋公羊传记载：天子用记载：天子用9鼎，诸侯用鼎，诸侯用7鼎，卿大鼎，卿大夫用夫用5鼎，士用鼎，士用3鼎或鼎或1鼎。鼎。人类文明第一次将人与工具二者的意义联系起来人类文明第一次将人与工具二者的意义联系起来。青铜礼器青铜礼器 鼎鼎 周周 26青铜武器青铜武器越王勾践剑越王勾践剑青铜戈青铜头盔青铜的一个重要用途就是青铜的一个重要用途就是铸造武器铸造武器，如钺、戈、，如钺、戈、矛、戟、刀、剑、弩、镞、盔等。矛、戟、刀、剑、弩、镞、盔等。青铜武器相对于石制和纯铜武器来说，其威力如同青铜武器相对于石制和纯铜武器来说，其威力如同枪炮对刀戟，当军队和战争成为一个国家的暴力机枪炮对刀戟，当军队和战争成

19、为一个国家的暴力机器和手段的时候，器和手段的时候，青铜以它青铜以它4.7倍于纯铜的硬度倍于纯铜的硬度频频频频向统治贵族领取赫赫战功。向统治贵族领取赫赫战功。27青铜工具青铜工具青铜斧青铜犁春秋初期，出现大量青铜工具（斧、锯、凿、锥等）春秋初期，出现大量青铜工具（斧、锯、凿、锥等）和青铜农具（锄、铲等）。和青铜农具（锄、铲等）。青铜工具极大促进农业技青铜工具极大促进农业技术的提高，术的提高，相关的冶铸技术获得飞速发展。相关的冶铸技术获得飞速发展。时代时代石器石器铜器铜器铁器铁器新石器时代晚期新石器时代晚期33夏商西周夏商西周2752春秋春秋153战国战国440青铜时代农具统计（青铜时代农具统计（

20、372件）件）28 铜三足鸟铜三足鸟 西周西周 铜奔马铜奔马(马踏飞燕马踏飞燕)汉汉 秦始皇陵铜车马秦始皇陵铜车马秦秦 爵爵 商商 其它青铜制品其它青铜制品29西汉长信宫灯的特点西汉长信宫灯的特点将铸造、表面处理、结构学、环境保护巧妙地将铸造、表面处理、结构学、环境保护巧妙地结合在一起；结合在一起；创创“技术精华技术精华”于一身，集于一身，集“优美实用优美实用”于一于一体；体；青铜表面处理工艺青铜表面处理工艺-鎏金鎏金,即即以热水银溶解金箔，然后涂以热水银溶解金箔，然后涂附在铜器表面并蒸干水银，附在铜器表面并蒸干水银，使一层薄金紧密地附着在器使一层薄金紧密地附着在器物表面，是一种防止铜器发物表

21、面，是一种防止铜器发生氧化的表面处理工艺。生氧化的表面处理工艺。30长信宫灯的功能：长信宫灯的功能：灯座铸成灯座铸成跪姿跪姿的宫女状，跪坐的姿的宫女状，跪坐的姿态态端庄典雅；端庄典雅；宫女的宫女的左臂紧身左臂紧身，左手，左手紧握托座，紧握托座，右臂右臂高抬过顶，稳扶灯罩，出宫女高抬过顶，稳扶灯罩，出宫女尽职尽责尽职尽责的的逼真形象；逼真形象；油灯设计油灯设计别致，托座上装有别致，托座上装有灯碗，灯碗，灯碗上铸有灯碗上铸有油池、灯芯座、转动手油池、灯芯座、转动手柄柄及及半圈弧形壁。半圈弧形壁。31油灯的周边有油灯的周边有槽，槽，可使转门可使转门转动转动。拨动平板，可使拨动平板，可使灯碗以托座灯碗

22、以托座为轴，绕为轴，绕右袖圆口右袖圆口作近作近360度度转动，使转动，使光照光照方向转动方向转动，拉动拉动转门转门还能改变还能改变遮光角度遮光角度32有有巧妙的消烟灭尘装置。巧妙的消烟灭尘装置。宫灯是宫灯是空心的，空心的，壁厚均匀，壁厚均匀，而且较薄；而且较薄；宫女的右袖是连通空心的，宫女的右袖是连通空心的，形成一条形成一条烟道。烟道。油烟油烟及未完及未完全燃烧的全燃烧的残碳残碳由袖部进入头由袖部进入头腔内腔内,碰到腔壁冷却后附着在碰到腔壁冷却后附着在腔体内侧；腔体内侧；宫女的宫女的头部头部是可拆卸的，可是可拆卸的，可定期清除积垢。定期清除积垢。33下面再举几个有影响的青铜文物：下面再举几个有

23、影响的青铜文物：河南省安阳晚商遗址出河南省安阳晚商遗址出土司母戊土司母戊大方鼎大方鼎，商王文丁祭母所用，商王文丁祭母所用外形尺寸：高外形尺寸：高133cm，宽，宽78cm，长长110cm；重量：重量：857kg，是迄今为止世界是迄今为止世界上最古老的大型青铜器上最古老的大型青铜器。分别铸成鼎身、鼎耳、鼎足等部，分别铸成鼎身、鼎耳、鼎足等部，然后合铸成一个整体。然后合铸成一个整体。A.司母戊鼎司母戊鼎34B.B.湖北隋县出土的战国青铜编钟湖北隋县出土的战国青铜编钟 共有共有65个个，总重量，总重量2500kg；最大编钟重最大编钟重203kg；最小编钟重仅有最小编钟重仅有2.4kg；编钟编钟全部用

24、青铜铸造；全部用青铜铸造；编钟铸造水平相当高；编钟铸造水平相当高；音侓准确、音色优美；音侓准确、音色优美；曾侯乙编钟曾侯乙编钟35C.四川广汉三星堆遗址介绍四川广汉三星堆遗址介绍遗址位于广汉市南兴镇北遗址位于广汉市南兴镇北南距成都南距成都40公里公里遗址面积达遗址面积达12平方公里平方公里是是四四川川境境内内目目前前所所知知一一处处范范围围最最广广、延延续续时时间间最长、文化内涵最为丰富的古蜀文化遗址最长、文化内涵最为丰富的古蜀文化遗址三星堆博物馆三星堆博物馆361929年春天年春天，当地农民燕道诚掏水沟时发现一坑，当地农民燕道诚掏水沟时发现一坑精美的玉石器精美的玉石器1933年年，前华西大学

25、美籍教授葛维汉，林名均教，前华西大学美籍教授葛维汉，林名均教授组成考古发掘队首次对三星堆进行发掘，由此授组成考古发掘队首次对三星堆进行发掘，由此拉开了对三星堆半个世纪的发掘研究历程拉开了对三星堆半个世纪的发掘研究历程1988年年大规模发掘，大规模发掘，主要由四川大学师生参与主要由四川大学师生参与。37使三星堆遗址使三星堆遗址名扬四海的是名扬四海的是1986年年7-9月发现两个商代大型祭祀坑，月发现两个商代大型祭祀坑，遗址遗址两坑上千件两坑上千件国宝重器国宝重器轰然显世，震惊世界；轰然显世，震惊世界；被定性为被定性为“古文化、古国遗址古文化、古国遗址”。三星堆祭祀坑三星堆祭祀坑38三星堆遗址三星

26、堆遗址被誉为世界被誉为世界第第9大奇迹；大奇迹；发掘出大量文物，填补了中国考古学、青铜文化、发掘出大量文物，填补了中国考古学、青铜文化、青铜艺术史上的诸多空白，具有很高的历史价值和青铜艺术史上的诸多空白，具有很高的历史价值和艺术价值；艺术价值；向人们展示了早在三四千年古蜀丰富的物质文化遗向人们展示了早在三四千年古蜀丰富的物质文化遗存，揭示了存，揭示了“开国何茫然开国何茫然”的古代蜀国的文化面貌，的古代蜀国的文化面貌，把巴蜀早期历史向前推把巴蜀早期历史向前推1000多年；多年；揭示了中华民族起源的多元性；揭示了中华民族起源的多元性；39验验证证了了传传说说中中的的古古蜀蜀王王鱼鱼凫凫氏氏和和杜杜

27、宇宇氏氏的的历历史史是是真实可信的；真实可信的；雄雄辩辩的的证证明明商商周周时时期期的的古古蜀蜀国国已已有有高高度度发发达达的的青青铜文化；铜文化；古蜀王杜宇古蜀王杜宇杜鹃暮春至，杜鹃暮春至，哀哀叫其间。哀哀叫其间。我见常再拜，我见常再拜，重是古帝魂。重是古帝魂。杜甫杜鹃杜甫杜鹃 40三星堆三星堆否定了古蜀国文化比中原文化发展缓慢否定了古蜀国文化比中原文化发展缓慢蜀蜀王王蚕蚕丛丛之之后后有有伯伯灌灌、凫凫氏氏、杜杜宇宇、开开明明等等诸诸侯侯系系的的统统治治王王朝朝。开开明明传传位位12世世，被被秦秦国国所所灭灭，至至此此古古蜀蜀国国灭灭亡亡，蜀蜀文文化化逐逐渐渐溶溶入入汉汉文文化化中中，为为秦

28、秦建立统一国家作出了卓越贡献。建立统一国家作出了卓越贡献。41三星堆青铜文物三星堆青铜文物文物品种多，铸造水平高；文物品种多，铸造水平高；有有的的文文物物只只有有4mm厚厚，在在当当时时需需要要有有相相当当高高的的冶冶铸铸技术；技术；文物出土文物出土轰动整个世界轰动整个世界青铜青铜冶铸技术冶铸技术和和文化艺术文化艺术相当发达相当发达42四川广汉三星堆青铜文物四川广汉三星堆青铜文物 商代晚期铸造商代晚期铸造金面平顶人头像金面平顶人头像 人头像人头像头上冠形物似遥感天线，是否头上冠形物似遥感天线，是否用来接收用来接收宇宙的神秘信号宇宙的神秘信号？青铜兽面青铜兽面43青铜龙夔柱形器青铜龙夔柱形器，高

29、高41.1cm,41.1cm,宽宽15.56cm15.56cm青铜人面具青铜人面具青铜鹰头铃青铜鹰头铃44青铜人立像青铜人立像国宝级文物，目前世界国宝级文物，目前世界上最大最完整的青铜人上最大最完整的青铜人立像，号称立像，号称“铜像之王铜像之王”青铜神树青铜神树造型巧夺天工，树干高造型巧夺天工，树干高384cm，是目前世界上最，是目前世界上最早、树株最高的青铜神树早、树株最高的青铜神树45（4 4）铁器）铁器铁铁是是地地球球上上储储量量居居于于第第三三的的元元素素（前前两两位位为为硅、铝），来源于大型恒星的聚变。硅、铝），来源于大型恒星的聚变。中中国国同同埃埃及及、美美索索不不达达米米亚亚等等

30、古古国国一一样样，对对铁的认识都是从铁的认识都是从陨铁陨铁开始的。开始的。陨铁陨铁世界最早的铁器世界最早的铁器赫梯铁器赫梯铁器46青铜器到铁器并不是偶然的青铜器到铁器并不是偶然的铜的精炼带动铁的冶炼；铜的精炼带动铁的冶炼；青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入青铜熔炼时，为造渣和降低熔点，古人往往加入氧化铁作为熔剂氧化铁作为熔剂，直接为铁矿石还原积累经验；，直接为铁矿石还原积累经验；赤铁矿赤铁矿(Fe2O3)与赤铜矿与赤铜矿(CuO)极为相似，青铜冶极为相似，青铜冶炼所需的炼所需的高温和还原气氛，为一氧化碳与铁矿石高温和还原气氛，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接触还原金

31、属铁创造极为有利的条件；47铁戈铁戈铁农具铁农具铁的铁制农具大面积推广应用；铁的铁制农具大面积推广应用；铁铁制制农农具具的的强强度度和和硬硬度度比比铜铜高高，铁铁制制农农具具更更加加耐耐用用；来来源源广广泛泛，价价格格便便宜宜，迅迅速速占占领领生生产产材材料料市市场场，对对农农业业生生产产有更大的促进作用。有更大的促进作用。铁铁制制盔盔甲甲比比铜铜制制盔盔甲甲轻轻，增增加加战战士士的的灵灵活活性性；铁铁制制兵兵器器比比铜铜制制兵兵器器锋锋利利、耐耐用用，因因而而铁铁制制武武器器装装备备大大大大提提高高军军队队的战斗力，迅速占领军备材料市场。的战斗力，迅速占领军备材料市场。48中国冶铁历史比欧洲

32、早中国冶铁历史比欧洲早1900年，春秋战国时期发明年，春秋战国时期发明了生铁冶铁技术，用铁水浇铸成农具、工具，大量使了生铁冶铁技术，用铁水浇铸成农具、工具，大量使用。用。中国最早关于使用铁制工具的文字记载，是中国最早关于使用铁制工具的文字记载，是左传左传中的晋国铸铁鼎。中的晋国铸铁鼎。晋国铁鼎晋国铁鼎左传昭公二十九年，晋赵秧、荀左传昭公二十九年，晋赵秧、荀寅率师城汝滨，以铸刑鼎，著范宣子寅率师城汝滨，以铸刑鼎，著范宣子所为刑书焉。所为刑书焉。秦始皇秦始皇收天下之兵聚之咸阳，销锋收天下之兵聚之咸阳，销锋铸以为金人十二铸以为金人十二49中国古代的大型铸铁件：中国古代的大型铸铁件：河北沧州铁狮河北沧

33、州铁狮五代后周广顺三年（公元五代后周广顺三年（公元953年）铸造。年）铸造。总高总高5.4米，身高米，身高3.9米，头高米，头高1.5米。米。身长身长6.8米，宽米，宽3米，总重量米，总重量40吨吨。50湖北当阳铁塔湖北当阳铁塔宋朝嘉祐六年（公元宋朝嘉祐六年（公元1061年）铸年）铸造。造。铁塔，高七丈，重铁塔，高七丈，重106600斤，由斤，由基座、塔身及塔顶组成。基座、塔身及塔顶组成。塔身塔身13层层,除第一层外，每层均除第一层外，每层均有平座、塔身和腰檐。腰檐上铸有平座、塔身和腰檐。腰檐上铸有瓦垄、屋檐、檐角上铸有凌空有瓦垄、屋檐、檐角上铸有凌空的龙首。的龙首。铁塔的基座和塔身上铸有许多

34、神铁塔的基座和塔身上铸有许多神态各异的佛像及纹饰，基座八角态各异的佛像及纹饰，基座八角各立一金刚武士。各立一金刚武士。51山西晋祠铁人山西晋祠铁人北宋绍圣四年（公元北宋绍圣四年（公元1097年）铸造年）铸造铸造属于分节、叠铸而成铸造属于分节、叠铸而成高高2米以上米以上河南南阳瓦房庄汉代冶铁遗址出土的河南南阳瓦房庄汉代冶铁遗址出土的铁斧铁斧直径直径2米左右米左右隋朝铸造的隋朝铸造的大铁佛像大铁佛像，高，高70尺尺河南登封大铁人河南登封大铁人铁人铸于公元铁人铸于公元1064年年每尊铁人高达十一尺余每尊铁人高达十一尺余52铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全铁器的广泛使用，使人类的工具制造进

35、入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。新的领域，生产力得到极大的提高。铁器使一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推铁器使一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动一些民族脱离奴隶制的枷锁而进入封建社会。动一些民族脱离奴隶制的枷锁而进入封建社会。战国初期，中农食五人；战国晚期，中农食七人；战国初期，中农食五人；战国晚期，中农食七人；人口：夏朝人口：夏朝-1355万，西汉万，西汉-5959万万粮食亩产：战国粮食亩产：战国-85斤，西汉斤，西汉-120斤，斤，粮食年产：以人均口粮粮食年产：以人均口粮500斤计算，西汉粮食年产量达到斤计算，西汉粮食年产量达到300亿斤。亿斤。强汉盛唐强汉盛唐坚实的农

36、业基础，很大程度依靠铁制农具和工坚实的农业基础，很大程度依靠铁制农具和工具的推广使用。具的推广使用。53（5）钢）钢含含碳碳量量在在0.0218%-2.11%之之间间的的铁铁碳碳合合金金称称为钢，强度较高，用途更广。为钢，强度较高，用途更广。距距今今1800年年前前出出现现两两步步炼炼钢钢技技术术，即即先先炼炼成成铁铁，再再炼炼成成钢钢，并并一一直直沿沿用用至至今今。但但其其工工艺艺复复杂杂，未未能能大大面面积积推推广广。一一直直到到19世世纪纪前前半半期，人类始终生活在期，人类始终生活在“铁器时代铁器时代”。54我国古代最早炼钢法可追溯到我国古代最早炼钢法可追溯到春秋战国时期春秋战国时期，以

37、海，以海绵状块炼铁为原料再经加热渗碳，碳由表及里渗入，绵状块炼铁为原料再经加热渗碳，碳由表及里渗入，然后反复进行锻打，形成然后反复进行锻打，形成渗碳钢渗碳钢。这种方法不要特殊设备，也不要复杂的技术，易于这种方法不要特殊设备，也不要复杂的技术，易于实现，成为中国最早的炼钢方法。实现，成为中国最早的炼钢方法。河北易县燕下都出土的一些渗碳钢器物，如剑、戟、河北易县燕下都出土的一些渗碳钢器物，如剑、戟、矛等，经检验均为含碳量不同的钢制成。矛等，经检验均为含碳量不同的钢制成。燕下都遗址，今保定市燕下都遗址，今保定市易县城东南易县城东南 55两汉是中国古代炼钢技术的大发展时期，如生铁脱两汉是中国古代炼钢技

38、术的大发展时期，如生铁脱碳钢、炒钢、碳钢、炒钢、百炼钢百炼钢等都是在这个时期发展的。等都是在这个时期发展的。“何意百炼刚，化为绕指柔何意百炼刚，化为绕指柔”(晋刘琨诗，慷慨激晋刘琨诗，慷慨激昂的韵调中透出无限凄凉的意绪，将英雄失落的百昂的韵调中透出无限凄凉的意绪，将英雄失落的百端感慨表达得感人至深端感慨表达得感人至深)汉军主战兵器汉军主战兵器-环首长刀（环首长刀（百炼钢打制）百炼钢打制）56现代炼钢起始于现代炼钢起始于1856年英国人年英国人HBessemer发明的发明的酸性底吹转炉酸性底吹转炉炼钢法，该法首次解决大规模生产液炼钢法，该法首次解决大规模生产液态钢的问题，奠定近代炼钢工艺方法的基

39、础。态钢的问题，奠定近代炼钢工艺方法的基础。由于空气与铁水直接作用，由于空气与铁水直接作用，Bessemer法具有很快法具有很快的冶炼速度，成为当时主要的炼钢方法。的冶炼速度，成为当时主要的炼钢方法。HBessemer贝塞麦在舍菲尔德开办的炼钢厂贝塞麦在舍菲尔德开办的炼钢厂 57Fe-CFe-C合金相图合金相图纯铁纯铁钢钢铸铁铸铁Bessemer设计了设计了空气吹入法，在空气吹入法，在铁水排出之前吹铁水排出之前吹入空气，让其中入空气，让其中的氧气与铁水中的氧气与铁水中的碳进行反应，的碳进行反应，降低碳含量，达降低碳含量，达到钢的含碳量标到钢的含碳量标准准(小于小于2.11%)。581879年年

40、12月月29日，一列火车经过曾被称为世界工程日，一列火车经过曾被称为世界工程奇迹之一的苏格兰泰河大铁桥时，大桥坍塌，奇迹之一的苏格兰泰河大铁桥时，大桥坍塌，78人人丧生。桥断的主要原因是铸造缺陷和材质问题。丧生。桥断的主要原因是铸造缺陷和材质问题。血的教训使人们正视到当时已能大规模生产的血的教训使人们正视到当时已能大规模生产的钢是钢是更适合的工程材料更适合的工程材料，于是，钢轨、钢桥、钢船、钢，于是，钢轨、钢桥、钢船、钢枪、钢炮等逐步取代了铸铁。枪、钢炮等逐步取代了铸铁。泰河大桥泰河大桥591910年发明的年发明的工具钢工具钢W18Cr4V有很高的硬度即使有很高的硬度即使温度达到温度达到600

41、也不下降，大大提高刀具耐用度，也不下降，大大提高刀具耐用度，使机床切削速度成倍增长，被誉为使机床切削速度成倍增长，被誉为“高速钢高速钢”，对，对机械工业的发展起了极其重要的推动作用。机械工业的发展起了极其重要的推动作用。不锈钢不锈钢的发明是材料发展史上又一项重大成就，从的发明是材料发展史上又一项重大成就，从20世纪世纪20年代开始工业规模生产，为化学工业的发年代开始工业规模生产，为化学工业的发展做出重大贡献。展做出重大贡献。高速钢刀具高速钢刀具不锈钢容器不锈钢容器60艾菲尔铁塔艾菲尔铁塔钢的应用钢的应用旧金山金门大桥旧金山金门大桥建筑建筑设备设备61（6 6）有色金属）有色金属近代以来，人们除

42、了发展钢铁材料以外，还进一步近代以来，人们除了发展钢铁材料以外，还进一步发展了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金属及发展了金、银、铜、钛、铝、镁、钼等有色金属及其合金材料。全世界每年金属材料总产量约达八亿其合金材料。全世界每年金属材料总产量约达八亿吨，其中黑色金属约占吨，其中黑色金属约占95，有色金属只占，有色金属只占5。有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料的有色金属资源的开发和利用，不只是对钢铁材料的补充，更重要的是可发挥和开发钢铁材料不具备的补充，更重要的是可发挥和开发钢铁材料不具备的各种特殊性能。各种特殊性能。在特定领域中，还必须采用有色金属才能最大限度在特定领域中，还必须采用有色

43、金属才能最大限度满足现代科学技术对各种材科性能所提出的要求。满足现代科学技术对各种材科性能所提出的要求。62铝合金：铝合金：20世纪上半叶，材料学家用合金化和时效世纪上半叶，材料学家用合金化和时效强化，把强化，把Al合金强度提高到合金强度提高到700MPa，其比强度为，其比强度为(强度强度/密度密度)2.64106cm，是钢，是钢(0.61106cm)的的4倍多，这意味着达到同样强度倍多，这意味着达到同样强度Al合金用量只有钢合金用量只有钢的的1/4，这为，这为Al合金作为一种结构材料带来极大优合金作为一种结构材料带来极大优势，对于结构材料来说无疑是一个飞跃。势，对于结构材料来说无疑是一个飞跃

44、。没有高比没有高比强度的强度的Al合金，就没有现代的航天航空成就。合金，就没有现代的航天航空成就。63铝合金车体铝合金材料铝合金航空材料铝合金轮毂64有色金属重要用途。有色金属重要用途。喷气发动机、火箭、煤炭、石油化工等现代化工业技术喷气发动机、火箭、煤炭、石油化工等现代化工业技术所需要的超耐热合金所需要的超耐热合金(Ni基合金基合金)；电力、电工、电子工业所需要的导体材料、电阻和仪表电力、电工、电子工业所需要的导体材料、电阻和仪表材料材料(Cu基合金基合金)；原子能发电和核技术所需要的原子能发电和核技术所需要的核燃料核燃料和和稀有金属稀有金属Be、Nb、Zr、Hf、V等等；大规模集成电路和计

45、算机所需要的大规模集成电路和计算机所需要的Au、Ag等良导体等良导体和和Ga、In、Ge等半导体等半导体；高性能永磁材料所需要的高性能永磁材料所需要的Nd、Pr、Dy等稀土金属等稀土金属，这些都需要有色金属材料，其性能是钢铁材料无法这些都需要有色金属材料，其性能是钢铁材料无法替代的。替代的。65铜衬电路板稀土NdFeB永磁合金锆壳核燃料管镁合金发动机部件66（7)高分子材料高分子材料从人类文明出现以来，高分子材料就一直陪伴着人们。从人类文明出现以来，高分子材料就一直陪伴着人们。天然高分子，如丝、皮、毛等从远古开始就被人们发现天然高分子，如丝、皮、毛等从远古开始就被人们发现并利用。人们不断改进加

46、工技术，将木、棉、麻、丝、皮、并利用。人们不断改进加工技术，将木、棉、麻、丝、皮、毛等用于建筑、工具、用品、纺织、造纸、制衣制革、防毛等用于建筑、工具、用品、纺织、造纸、制衣制革、防寒制品；寒制品；把植物体内的把植物体内的“树脂树脂”(树流出的油脂树流出的油脂)用于涂料、粘合用于涂料、粘合剂、药物和溶剂等。剂、药物和溶剂等。天然橡胶丝绸67质量轻、自重小质量轻、自重小穿梭于太空的宇宙飞船、射程上万公里的战略导弹除要求穿梭于太空的宇宙飞船、射程上万公里的战略导弹除要求有强大的推力系统外，质轻、耐烧蚀、高强度的壳体材料有强大的推力系统外，质轻、耐烧蚀、高强度的壳体材料也十分重要。也十分重要。高分子

47、材料的密度在高分子材料的密度在3之间，对要求减轻自重的飞机、导弹、之间，对要求减轻自重的飞机、导弹、人造卫星、宇宙飞船有特别重要的意义。人造卫星、宇宙飞船有特别重要的意义。由高分子粘合剂与聚丙烯晴制成的由高分子粘合剂与聚丙烯晴制成的高强度、高模量碳纤维高强度、高模量碳纤维复合材料复合材料成为这些飞行器理想的壳体成为这些飞行器理想的壳体。波音波音787是世界上首款主体结构采用是世界上首款主体结构采用碳纤维复合材料制造的大型客机碳纤维复合材料制造的大型客机奔驰奔驰SLR跑车车身由碳纤维复合材跑车车身由碳纤维复合材料制成，车速可达料制成，车速可达334公里公里/小时小时 68良好的电绝缘性能良好的电

48、绝缘性能常用塑料的体积电阻率高达常用塑料的体积电阻率高达1016-1020.cm，低，低密度密度聚乙烯聚乙烯的介电强度高达的介电强度高达1000V/mil，在电子和电工技在电子和电工技术中合成高分子材料已大量取代了出天然橡胶制作术中合成高分子材料已大量取代了出天然橡胶制作的绝缘材料的绝缘材料。酚醛树脂酚醛树脂绝缘层压材料绝缘层压材料69 低的热导性能低的热导性能高分子材料具有低的热导系数，比金属小上百倍甚至近高分子材料具有低的热导系数，比金属小上百倍甚至近千倍，其所制成的泡沫材料是十分理想的隔热体。千倍，其所制成的泡沫材料是十分理想的隔热体。在冷藏、建筑、节能装置中广泛用作保温材料，在有高在冷

49、藏、建筑、节能装置中广泛用作保温材料，在有高温冲击的飞行器如火箭、导弹、字亩飞船中是优良的热温冲击的飞行器如火箭、导弹、字亩飞船中是优良的热防护材料。防护材料。良好的化学稳定性良好的化学稳定性部分高分子材料可抵抗酸、碱、盐溶液和蒸汽等腐蚀的部分高分子材料可抵抗酸、碱、盐溶液和蒸汽等腐蚀的功能，如功能，如聚四氟乙烯聚四氟乙烯，可抵御王水的腐蚀。，可抵御王水的腐蚀。PTFE材料材料70宽范围内的力学可选择性宽范围内的力学可选择性高分子材料有很宽的力学可选择性，如高分子材料有很宽的力学可选择性，如聚醚醚酮聚醚醚酮，无填，无填料时抗拉强度达料时抗拉强度达70MPa，当以，当以30的碳纤维增强时，高的碳

50、纤维增强时，高达达233MPa，其比强度是金属材料难以比拟的。，其比强度是金属材料难以比拟的。良好的耐磨、耐疲劳性质良好的耐磨、耐疲劳性质密度只有铜密度只有铜1/7的的尼龙尼龙1010，其耐磨性为铜的，其耐磨性为铜的8倍，而倍，而氟氟塑料塑料的摩擦系数更低，这些塑料有优异的自润滑功能的摩擦系数更低，这些塑料有优异的自润滑功能是制作齿轮、轴套、滑块和运动密封件的良好材料。是制作齿轮、轴套、滑块和运动密封件的良好材料。尼龙产品及器件尼龙产品及器件71高分子材料发展之迅速，对人类生活各领域影响之高分子材料发展之迅速，对人类生活各领域影响之深入和广泛在当前各高新技术中发挥作用之重大，深入和广泛在当前各