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4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商 时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。
司母戊鼎
河南安阳晚商遗址出土 青铜铸造 高133厘米 重875kg 饰纹优美
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越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器 出土于湖北江陵楚墓 长55.7厘米 剑锷锋芒犀利 锋能割断头发
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古代剑刃制造中的特殊技术
陶瓷制品
陶瓷发动机 34
高分子材料
共
以分子键和共价键
价 键
为主
塑性、耐蚀性、电
绝缘性、减振性好，
密度小
分
子
包括塑料、橡胶及
键
合成纤维等
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高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮 船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业 中被广泛应用。
烯丙酰氯-苯乙烯
二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列， 称作现代文明的三大支柱之一。
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前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入
太空，令美国人震惊不已，认识到在导
弹火箭技术上落后了。因此在其后的十
前 苏
年里，在十多所大学中陆续建立了材料
联 第
一
科学研究中心，并把约2/3大学的冶金 颗
人
系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或 造
宋应星
生铁炒熟铁图
17
新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大 型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的 一亿吨。
攀钢夜景
鞍钢
原子弹、氢
中
弹的爆炸， 卫星、飞船
造 卫 星
国 第 一 颗
的上天等都
人
说明了我国
中
在材料的开
国 第
发、研究及
一 颗
应用等方面
原 子
有了飞跃的
弹 爆
发展。
梯
度
材
料
春秋战国时代的
古
已
青铜剑，剑身及
有
剑锋由不同成分
之
这 是 古 代 剑 刃 截 面 图
的青铜组成，是
复合材料很好的
例子
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黄石铜矿遗址
春秋晚期 矿井深达50m 炼铜炉渣多达40万吨 实属罕见
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我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学 家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳 热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国 在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。
机械工程材料
于永泗
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前言
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2
绪论
一、材料和材料科学 二、工程材料的分类 三、工程材料的应用和发展 四、机械工程材料课程的性质和任务
相 关 事 宜
3
绪论
哥 伦 比
亚
号
一、材料和材料科学
舟
”
四
号
飞
船
中国的航天事业-“神舟”五号载人飞 船
升 空
杨 利
伟
返 回
全人类共同的家园
飞天
返回舱
人类对材料的认识是逐步深入的。
1863年，光学显微镜首次应用 于金属研究，诞生了金相学，使 人们能够将材料的宏观性能与微 观组织联系起来。
光学显微镜
灰铸铁的显微组织
Pb-Sn共晶组织 23
1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于 晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识 从最初的假想到科学的现实。
铁器
石器
6
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步 的标志。
➢材料的发展与人类社会简图
没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前 的计算机技术。
龙芯
联想计算机
8
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航
空工业和宇航工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
9
没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。
卫
材料科学与工程系。其涉及的材料由金
星 及
属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。
其 运
载
可见，高技术需要先进材料的支持。 火
箭
11
中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出 过重大贡献。
早在公元前6000~ 5000年的新石器时代， 中华民族的先人就能 用黏土烧制成陶器， 到东汉时期又出现了 瓷器，并流传海外。
30
铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界 年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整 个用材的60%以上。
带材
异形材
板材
管材
金属材料制品
陶瓷材料
以共价键和离子键 为主
熔点高、硬度高、 耐腐蚀、脆性大
分为传统陶瓷、特 种陶瓷和金属陶瓷 三类
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传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石 英、长石等)为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的 陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。
金属钛中的位错
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材料发展的历程示意图
2、材料科学 材料科学是以材料为
研究对象的一门科学。
主要研究内容：
挑战者号爆炸瞬间
⑴ 研究材料的化学组成、结构与性能的关系；
⑵ 研究材料的形成机理和制取方法；
研究材料物理性能的测试方法和技术；
⑷ 分析材料的损坏机理；
⑸ 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案
炸
长 征 火 箭 大 家 族 中 国 第 一 颗 氢 弹 爆 炸
中国的航天事业-“神舟”号飞船
“神舟”一号
发射成功
“
神 舟 ” 一 号 飞 船
“ 神 往舟 发二 射号 工” 位飞 船 运
“神舟”二号发射成 功
中国的航天事业-“神舟”号飞
船
“神舟”三号
发射成功
“
神
舟
”
三
号
飞
船
“
“神舟”四号
神
发射成功
航
天
1、材料
飞 机
材料是指人类用以制造 各种有用器件的物质。
4
材料是人类生产和生活 所必须的物质基础。
“神舟”四号飞船成功返 回
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动5机
材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性， 历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。
石器时代
象形尊(西周)
青铜器时代
铁器时代
Si表面的重构图象
X-射线衍射仪
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1932年发明了电子 显微镜，把人们带 到了微观世界的更 深层次（10-7m）
光镜下
电镜下
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
1934年位错理论的提 出，解决了晶体理论 计算强度与实验测得 的实际强度之间存在 的巨大差别的矛盾， 对于人们认识材料的 力学性能及设计高强 度材料具有划时代的 意义。
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二、工程材料的分类
工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主 要要求力学性能的结构材料。
按组成与结合键分： 1、金属材料 2、高分子材料 3、陶瓷材料 4、复合材料
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金属材料
黑色金属 有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属
以金属键结合为主 良好的导电性、导
热性、延展性和金 属光泽 用量最大、应用最 广泛