材料的发展史及其要素

　　材料的发展史及其要素材料的发展伴随着人类的认识水平的提高，和生产力的发展。也就是说，人类的发展和进步离不开所使的工具，就像说的一样：“科学技术是第一生产力”。说到材料，就得先说材料的发展史人类发展的古代文化水准，以制造和利用石制工具为特点。根据工具的形状和使用的复杂程度，包括石器时代，青铜器时代，铁器时代，现材新材料等。石器时代指人们以石头作为工具使用的时代、这时因为科技不发达、人们只可以石头制造简单的工具。而随着时代的推进，人们对石器的研制也在不断改进。石器时代包含了人类进化过程中的第一次科技的大范围传播，以及人类从东非萨瓦纳地区（savannas）向世界其他地区的扩张。随着农业、畜牧以及冶铜技术的发展，石器时代结束了。“石器时代”的称呼被考古学家用来表示冶金时代以前的漫长时期，在这段时期中种石制工具的使用远比用（更软的）材料所制的工具来的多bat365正版唯一官网。事实上，在不同的地区（和文化）中，时代的更替彼此间有非常大的不同。而且，甚至在冶金时代中人类仍不断地向新的地区扩张，因此当被青铜是红铜(纯铜)与锡或铅的合金，熔点在700-900℃之间，比红铜的熔点(1083℃)低。含锡10％的青铜，硬度为红铜的4.7倍，性能良好。青铜出现后，对提高社会生产力起了划时代的作用。例如中国古代的青铜器，司母戊鼎。青铜时代处于铜石并用时代之后，早期铁器时代之前，在世界范围内的编年范围大约从公元前4000年至公元初年。世界各地进入这一时代的年代有早有晚。伊朗南部、土耳其和美索不达米亚一带在公元前4000-前3000年已使用青铜器，欧洲在公元前4000-前3000年、印度和埃及在公元前3000-前2000年，也有了青铜器。埃及、北非以外的非洲使用青铜较晚，大约不晚于公元前1000年-公元初年。美洲直到将近公元11世纪，才出现冶铜中心。在青铜器时代，世界上青铜铸造业形成几个重要的地区，这些地区成了人类古代文明形成的中心。但是也有一些地区，没有经过青铜时代便直接过渡到铁器时代。进入文明的地区在青铜时代已经产生了文字提及到时，我国最早的青铜器发现于河南偃师二里头遗址中，其所处年代约当公元前21世纪至前17世纪，相当于史籍所载夏王朝的时代，是为奴隶制国家建立时期。至商代，则为高度发达的青铜时代。我国的青铜时代结束于春秋时期，至战国时期始被铁器时代所取代，基本贯穿于奴隶制社会始终。约在公元前2000年左右，中国进入青铜器时代，经夏、商、西周、春秋、战国，大约发展了15个世纪。青铜是红铜和锡或铅的合金，熔点在700~900℃之间，具有优良的铸造性，很高的抗磨性和较好的化学稳定性。铸造青铜器必须解决采矿、熔炼、制模、翻范、铜锡铅合金成份的比例配制、熔炉和坩锅的制造等一系列技术问题。从使用石器到铸造青铜器是人类技术发展史上的飞跃，是社会变革和进步的巨大动力。青铜器时代的文化在世界各地发展不平衡。中国的青铜器时代以大量使用青铜礼器和生产工具、兵器为特征。古代先民对铜的认识历史非常悠久。西安半坡和临潼姜寨的仰韶文化遗址中都个别地发现了成份不纯的黄铜片；甘肃东乡林家和甘肃永登蒋家坪的马家窑文化遗址中，都出土了青铜小刀；山东省胶州市三里河龙山文化遗址中出土过两件铜锌合金锥。目前所知最早的中国典型青铜文化为夏代晚期的二里头文化，出土的生产工具、兵器、工具和乐器等青铜器，铸造技术相当成熟，已非初始的形态。经过商代早、中期的发展，到商晚期和西周早期，青铜冶铸业达到高峰，制作精湛的成套礼器和乐器数量、品种之多空前绝后。青铜器上所饰兽面纹和各种动物纹，体现了对自然力量的崇拜。从西周早期始，礼器上普遍铸有长篇铭文，内容涉及军事、、经济、文化、宗教等各方面，为重要的历史资料。走向铁器时代的春秋晚期和战国时代，早期封建社会生产力的发展，促进了青铜铸造技术的提高；旧礼制的衰落消除了种种束缚，呈现出式样精巧新奇，纹饰细密华丽的一代青铜器，其礼器特性逐渐消失，有相当一部分转化为日常生活器用。整个时代，青铜工农具的使用呈逐年增多的趋势，但未完全排除石器、木器等工具的使用。至汉代，青铜器为铁器、漆器所取代。没有一个确定统一的“石铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。人们最早知道的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物。在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。世界上最早制造铁器的,是小亚细亚(今土耳其境内）的赫梯人,时间在公元前１４００年左右。约在公元前１０００年代，古希腊和古罗马开始普遍使用铁制的工具和兵器。约在公元前５００年左右，欧洲普遍使用铁器。中国最早的关于使用铁制工具的文字记载，是《左传》中的晋国铸铁鼎。在春秋时期，中国已经在农业、手工业生产上广泛使用铁器。铁器坚硬、韧性高、锋利，胜过石器和青铜器。铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴新材料，又称先进材料（AdvancedMaterials），是指新近研究成功的和正在研制中的具有优异特性和功能，能满足高技术需求的新型材料。人类历史的发展表明，材料是社会发展的物质基础和先导，而新材料则是社会进步的基础。材料技术一直是世界各国科技发展规划之中的一个十分重要的领域，它与信息技术、生物技术、能源技术一起，被公认为是当今社会及今后相当长时间内总揽人类全局的高技术。材料高技术还是支撑当今人类文明的现代工业关键技术，也是一个国家国防力量最重要的物质基础。国防工业往往是新材料技术成果的优先使用者，新材料技术的研究和开发对国防工业和武器装备的发展起着决定性的作用。材料科学与工程”的任务是研究材料的结构.性能.加工和使用状况四者间的关系.这里所指材料,包括传统材料和各种新型材料.所谓结构,包括用肉眼或低倍放大镜观察到的宏观组织(粗视组织),用光学或电子显微镜观察到的微观组织,用场离子显微镜观察到的原子象,以及原子的电子结构,所谓性能,包括力学性能.物理性能.化学性能,以及冶金和加工性能等工艺性能,所谓加工,是指包括材料的制备.加工.后处理(再循环处理》在内的各项生产工艺,所谓使用状况,则是指材料的应用效果和反响(例如,有些材料在使用过程中组织结构不稳定,或易受环境的影响,使性能迅速下降).材料的结构.性能.加工和使用状况这四个因素称为材料科学与工程的四要素.因此,材料科学与工程就是研究四要素之间的关系的一门学科. 在四要素关系中,最基本的是结构和性能的关系,而“材料科学”这门课程的主要任 务就是研究材料的结构.性能及二者间的关系.研究的途径—是通过实验,二是总 结生产实践的经验,三是建立材料基础理论,从理论上预计材料的结构和性能.