材料(金属)科学与人类文明课件.ppt

1、金属材料与人类文明 1，金属与中国古代文明大观 2，金属在人类文明发展作用 3，七种常见金属简介 4，金属在材料中的独特地位 5，现代金属材料与现代科技什么是材料？材料是人类社会所能接受的，可经济地制造有用物品的东西;Matiarials is a stuff from which a thing is madefor using.天然材料 人工材料 材料的分类用途:结构材料（受力，承载）功能材料（半导体，超导体）属性：金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料物理形态：晶体，非晶体，纳米几何形态：三维，二维，一维，零维发展:1，传统材料（钢铁，铝，水泥，陶瓷，塑料）2，新材料（纳米材料，金属间

2、化合物，低温超导草料，非晶态合金）1中国古代金属材料的应用；2金属简介：以材料划分下的的中国文明石器时代石器时代时间：时间：1.8万年前开始，万年前开始，至至公元前公元前5千年到千年到2千年千年前前成就：世界文明快速发展的早期成就：世界文明快速发展的早期,为人类社为人类社会发展提供了积极影响。会发展提供了积极影响。青铜器时代时间：夏，商，春秋，战国早期，约1700年；成就：礼乐器、兵器及杂器；司母戊方鼎，爵、角、斝、觯、觚、尊、方彝，鼎、豆，大克鼎，壶，还有敦。铁器时代时间：公元前1400年，至现代，成就：中国及世界古代发展最快速，成就最高的时代新材料时代时间：第一次工业革命后成就:金、银、铜

3、、铁、锡、铅、汞等金属材料和其他聚合材料，陶瓷，稀土，纤维，木材，化工材料；曾侯乙尊通高33.1厘米，口径25厘米，重约9公斤;曾侯乙盘通约高24厘米，口径57.6厘米，重19.2公斤。全套器物通高42厘米，口径58厘米，重约30公斤。曾侯乙尊盘装饰纷繁复杂，铜尊上是用34个部件，经过56处铸接、焊接而连成一体，尊体上装饰着28条蟠龙和32条蟠螭，是春秋战国时期最复杂、最精美的青铜器件。经专家鉴定，此系采用失蜡法铸造，尊与盘精美细腻的镂孔附饰，玲珑剔透，精巧华丽。其铸造上的高度技巧，有着鬼斧神工之妙。这一发现，证实了在二千四百年前的战国早期，中国的失蜡法铸造技术已经达到极高的水准。明朝时期我国

4、还有了金属材料方面的较为专业的书籍。像明朝宋应星著天工开物一书，内有冶铁，炼钢，铸钟，锻铁，淬火等各种金属加工方法，它是世界上有关 金属 加工工艺最早的科学著作之一，这充分反映了我国人民在金属加工工艺方面的卓越 成就。1 铁合金的定义和用途。铁合金是铁与一种或几种金属或非金属元素组成的合金。铁合金是炼钢和机械铸造业的主要原料之一，在炼钢和铸造时用作脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂。铁合金的品种很多，一般按照其所含元素分类。(1)硅铁：工业硅铁含硅95%、75%、45%等硅铁贫硅铁（含硅12%）硅铝合金硅钙合金(2)锰铁：高碳锰铁（含碳为7%）中碳锰铁（含碳1.01.5%）低碳锰铁（含碳0(3)铬铁：

5、高碳铬铁（含碳为48%）中碳铬铁（含碳为0.54%）低碳铬铁（含碳0.150.50%）微碳铬铁（含碳为0.06%）超微碳铬铁（含碳小于0.03%）(4)其它铁合金。除了以上几类铁合金外，还有钨铁、钼铁、钛铁、钒铁、磷铁、硼铁、镍铁、铌铁、锆铁、稀土合金等。其中七种常见金属的比较：金银。金的单质（游离态形式）通称黄金，是一种广受欢迎的贵金属，在很多世纪以来一直都被用作货币、保值物及珠宝。在自然界中，金以单质的形式出现在岩石中的金块或金粒、地下矿脉及冲积层中。黄金亦是货币金属之一。金的单质在室温下为固体，密度高、柔软、光亮、抗腐蚀，其展性及延性均是已知金属中最高的。银是一种化学元素，化学符号Ag（

6、来自拉丁语Argentum），原子序数47，是一种银白色的过渡金属。银在自然界中很少量以游离态单质存在，主要以含银化合物矿石存在。银的化学性质稳定，活跃性低，价格贵，导热、导电性能很好，不易受化学药品腐蚀，质软，铜铁铜元素是一种金属化学元素，也是人体所必须的一种微量元素，铜也是人类发现最早的金属之一，是人类广泛使用的一种金属，属于重金属。铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，铁是一种化学元素，为晶体，它的化学符号是Fe，原子序数是26，在化学元素周期表中位于第4周期、第VIII族，是铁族元素的代表。是最常用的金属。它是过渡金属的一种，是地壳含量第二高的金属元素。铁制物件

7、发现于公元前3500年的古埃及。它们包含7.5%的镍，表明它们来自流星。古代小亚细亚半岛（也就是现今的土耳其）的赫梯人在3500年前（公元前1500年前）是第一个从铁矿石中熔炼铁的，这种新的、坚硬的金属给了他们经济和政治上的力量，铁器时代开始了。中国也是最早发现和掌握炼铁技术的国家之一。1973年在中国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺，表明3300多年以前中国人认识了铁，熟悉了铁的锻造性能，识别了铁与青铜在性质上的差别其中七种常见金属的比较：4，锡铅1锡是排列在白金、黄金、白银之后的第四种稀有金属，对人体无害，被称为绿色金属。纯锡制品主要有餐具(碗、盘、碟等)、酒具（酒壶、酒杯、温酒具等）、茶具

8、(茶壶、茶杯、茶叶罐等)、祭具（烛台、香炉、香台等）、文具（笔筒、笔洗等）；而铅与锡恰恰相反，2铅是一种金属元素，可用作耐硫酸腐蚀、防丙种射线、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮等之用，还可做体育运动器材铅球，早在7000年前人类就已经认识铅了5，汞汞是化学元素，元素周期表第80位。俗称水银。还有“白澒、姹女、澒、神胶、元水、铅精、流珠、元珠、赤汞、砂汞、灵液、活宝、子明”等别称。元素符号Hg，汞在自然界中分布量极小，被认为是稀有金属，但是人们很早就发现了水银。天然的硫化汞又称为朱砂，由于具有鲜红的色泽，因而很早就被人们用作红色颜料。根据殷虚出土的甲骨文上涂有丹砂，可以证明中国在有

9、史以前就使用了天然的硫化汞。现代金属材料；现代金属材料的发展及成就；金属是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础是构成现代文明社会的支撑材料。金属是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础是构成现代文明社会的支撑材料。因此,要求与之相关的有色金属材料也同步向高精 度、高性能、低能耗、低成本方向发展。如,在发达国家,水箱铜带材与汽车工业的技术进步同步发展,汽车水箱普遍使用管带式水箱。水箱铜带的厚度已减薄到 0.0380.045mm,最薄达到0.025mm。由于采用了较薄的铜带制作水箱,使水箱的散热性能更好,结构也更加紧凑,材料消耗比管片式水箱低 30汽车水箱图片如下图：下新材料节能汽车：概念？材料是汽

10、车工业的基础。简而言之，汽车应用材料包括了制造汽车各种零部件用的汽车工程材料，以及汽车在使用过程中使用的燃料和工业液等汽车运行材料。达到了节能和环保的要求，在质量和能耗方面有很大的进步。汽车应用新材料后减能对比金属材料在航空业的发展及应用：材料制备与材料表面加工特种技术由于在优化传统材料、开发新型产品，提高材料使用功能和性能 方面具有独特优势，因而在国民经济和国防建设中发挥着越来越重要的作用。近年来中科院力学所利用自身的学科优势，加强其与材料学科的交叉和融合，针对国家 急需开发了一系列新型材料制备与材料表面加工特种技术。利用高温气动雾化技术可以制备各种超细微粉材料。譬如：作为军工（用作固体火箭

11、燃料）、化工（用作 催化剂）和汽车制造（用作金属车身）；金属材料在国防建设中起着重要的作用，复合材料在飞机上的应用：1，应用部位由次承力结构向主承力结构过渡。2，复合材料在飞机上的用量日益增多。图为歼15飞机在辽宁舰上起飞；浩大的物质世界中有色金属材料是一个光彩夺目、五彩斑斓的金属王国。在目前已发现的109种元素中有93种元素被称为金属(包括半金属),其余16种为非金属。在这93种金属元素中除铁以外的92种金属(含半金属)统称为有色金属或非铁金属。金属是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础是构成现代文明社会的支撑材料。历史文脉上研究金属及其工艺具有挖掘、开发、繁荣金属文化的重要意义和学术价值金

12、属及其工艺是人类进入文明社会的重要标青铜的发明是文明划时代的伟大创造引领人类进入青铜时代人类在文明进程中所经历的农业文明、工业文明金属及其工艺都是其重要的文化表征并在近、现代新科技的迅猛发展中延续着其表征意义在世界文明的未来走向中有着起重大的推动作用的可能性。材料总述:材料的开发与应用在人类社会进步上起了极为关键的作用。人类文明史上的石器时代、铜器时代、铁器时代的划分就是以所用材料命名的。材料、能源、信息是当代技术的三大支柱，其中信息与能源技术的发展离不开材料技术的支持。材料是人类生存和生活必不可少的部分是人类文明的物质基础和先导。总而言之人类文明的发展和社会的进步与金属材料的关系十分密切。继石器时代之后出现了铜器时代、铁器时代，其均以金属材料的应用为其时代的显著标志。金属材料的应用伴随人类整个发展史并随着科技的发展越来越频繁地应用于现代建设中。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。