1.1 HISTORICAL PERSPECTIVE 材料发展简史
人类发展的历史证明，材料是社会进步的物质基础 和先导，是人类进步的里程碑。可分为以下几个时代：
石器时代 Stone Age
青铜时代 Bronze Age
铁器时代 Iron Age
材料发展的现代史： 金属材料 无机非金属材料 高分子材料 新材料时代（1990年）
探索智力
高技术体 系示意图
探索物质结构
新材料科 学技术
空间科学技术
探索海洋奥秘
环境科学技术
探索宇宙空间
新材料技术是高科技技术发展的基础
新材料的特点、趋势
特点:1.特殊性（超强度、超塑性、超导性等）
2.制备和生产和新技术、新工艺紧密相关
3.更新换代快，式样多变
4.发展和理论的关系比传统材料更密切
趋势： 1.从均质材料
1700 1500
陶瓷复合材料 碳-碳
隔热涂层
材料的表面温度(℃)
1300
1100 普通铸件
900 1950 1960
纤维增强超级合金 弥散强化超级合金 共晶合金 单晶合金 定向凝固超级合金
1970 1980 1990 2000 2010 2020
叶片材料的发展历程
30年代教练机 二次大战战斗机
发展最快和最有前途的电子信息材料。 ➢ 新型功能材料及其应用技术面临新的突破（超导材料、智能
新材料技术是工业革命和产业发展的先导
第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展 为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。
第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅 材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。
10 68
现代先进材料的强度密 度比已比原始材料提高 了约50倍
芳香族酰胺纤维
碳纤维
强度/密度（ln×10 ）
6
比 强
4
复合材料
2
木材
钢
石料 青铜 铸铁
铝
度
0
1600
1700
1800
1900
年份
2000
1400 1200
现代涡轮喷气发动机
发动机工作温度（℃）
1000
800
年代气冷 式航空发动机
0
1900 1920 1940 1960 1980 2000
年份
19世纪内现代材料使发动机工作温度急剧上升， 因而发动机的理论效率大大提高
1.1.4 iron age —铁器时代
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隶制的枷 锁而进入了封建社会。
长沙战国凹形铁锄
湖北当阳宋代铁塔
沧州铁狮
1.2 STATUS AND INFLUENCE OF MATERAIS
材料是人类社会发展的基础和先 导，是人类社会进步的里程碑和划 时代的标志。材料和能源、信息被 称为人类社会的“三大支柱”。
复合材料
2.由结构材料
功能材料,多功能材料并重
3.材料结构的尺度向越来越小的方向发展
4.由被动性材料
具有主动性的智能材料
5.通过仿生途径来发展新材料
新材料技术出现群体性突破，将对21世纪基础科 学和几乎所有工业领域产生革命性影响
➢ 纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的重点领域之一 ➢ 电子信息材料技术进展迅速，光电子材料、光子材料将成为
旧石器时代—早在100万年以前，人类开始以石头做工具
1.1.1 stone age 石器时代
新石器时代—1万年前，人类对石头进行加工
金坛三星村新石 器时代遗址
孟津妯娌新石器 时代聚落遗址
1.1.2 pottery age—陶器时代
新石器后期，人类发明了用粘土成型，再火烧固 化而制成陶器，从而进入陶器时代 。 亚洲: （公元前8000年左右）
釉陶
1.1.3 bronze age —青铜时代
烧制陶器过程中还原出金属铜和锡，创造了炼铜技 术，生产出各种青铜器物，进入了青铜时代。古希腊 大约在公元前3000年以前，埃及是公元前2500年前， 中国是夏代（公元前2000年左右），欧洲是公元前 1800年前后进入青铜器时代。这是人类大量利用金属 的开始，是人类文明发展的重要里程碑。
江西省万年县大源乡仙人洞 日本最早的绳纹陶； 欧洲：（公元前6000至5000年） 希腊半岛 美洲：公元前6000年前左右。
1.1.2 pottery age—陶器时代
陶器时代是人类文明史上的重要飞跃，陶器的发 明不仅成为这一阶段的最重要的物质文明的创造，同 时也成为这一时期最重要的生产工具。
彩陶
lg[切削速度 （m/min.）]
3
2.8
多晶金刚石
2.6
立方氮化硼
2.4
陶瓷
2.2
金属陶瓷
2
1.8
烧结碳化钨
1.6
钨钴铬硬质合金
1.4
1.2 碳素工具钢
高速钢
1 1750
1800
1850
1900
1950
2000
年份
探索生命本质
六大 技术 群体
新能源与再生能源
生物科学技术 信息科学技术 人
海洋科学技术
主要讲述内容
1.1 Historical perspective （材料发展简史） 1.2 Status and influence of materials
（材料的地位与作用） 1.3 Objectives of materials science and
engineering （材料科学与工程研究内容） 1.4 Classification of materials （材料的分类）
80年代截击机 航天飞机
东方快车号
490C 不同类型的飞行器蒙皮温度 93.30C 4270C 10930C 16490C
538
1093 1649
温度（0C）
+595 +390 +175
导弹射程
金属
Km 玻璃纤维 KavlarC/C复合材料
火箭壳体材料与导弹射程
各种切削刀具材料的切削速度的发展趋势
材料是人类社会进步的里程碑
人类使用材料的七个时代的开始时间
公元前 10 万年 公元前 3000 年 公元前 1000 年
公元 0 年 公元 1800 年 公元 1950 年 公元 1990 年
石器时代
青铜时代
铁器时代
水泥时代
钢时代
新
硅时代
材
料
先进材料时代
时
代
1.1.1 stone age 石器时代
1.1.4 iron age —铁器时代
人们开始使用铁来制造工具和武器的时代。
炼铜技术
冶炼铁的技术
世界上最早小亚细亚的赫梯人在公元前1400年左右
古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000年
中国最早在春秋战国－晋国（大致公元前700年）
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。