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石 器 时代
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青铜器时代
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铁器时代及现代
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• 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
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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
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没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。
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。
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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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。
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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
梯
度
材
料
春秋战国时代的
古 已
青铜剑，剑身及
有 之
这 是 古 代 剑 刃 截 面
剑锋由不同成分
图
“神舟”六号飞船成功返 回
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动机7
材料是人类文明生活的物质基础，也是科 学与工业技术发展的基础。先进的材料已成为 当代文明的主要支柱之一。人类文明的发展史， 是一部学习利用材料、制造材料、创新材料的 历史。
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。
类比钢铁，其他材料也有很大潜力可挖。现代材 料逐步向高比强度、比模量方向发展。例如，20世纪 上半叶，材料科学家利用合金化和时效硬化两个手段， 把铝合金的强度提高到700MPa，铝的比强度是钢的比 强度的4倍有余。
美国1990年汽车平均质量为1020kg，2000年则为
820kg。铸铁的比例由11％减至8％。此时铝合金由9％
宋应星
生铁炒熟铁图
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在春秋时期，发明了生铁冶炼技术，开始大量使
用铁器做工具，铸造和热处理技术已普遍应用于制剑
中，这比欧洲国家早1800多年。我国还是世界上应用
焊接技术最早的国家之一。在河南辉县战国墓中出土
的铜器上，其本体、耳、足都是用锡钎焊和银钎焊连
接的，这比欧洲国家早2000多年。明朝科学家宋应星
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认识工具材料 制造工具 使用工具
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在远古时代，人类的祖先是以石器为主要工 具的。他们在不断改进石器和寻找石料的过程中 发现了天然铜块和铜矿石，并在用火烧制陶器的 生产中发现了冶铜术，后来又发现把锡矿石加到 红铜里一起熔炼，制成的物品更加坚韧耐磨，这 就是青铜。公元前5000年人类进入青铜器时代。 公元前1200年左右，人类进入铁器时代。开始使 用的是铸铁，后来制钢工业迅速发展，成为18世 纪产业革命的重要内容和物质基础。
增至15％；高分子材料由9％增至13％。美国新一代汽
车研究计划目标每100km 的油耗要减少到3L。汽车重
量减轻10%可使燃烧效率提高7%，并减少10%的污染。
各位同学
下午好！
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《工程材料》 授课教师：管锋
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本课程在专业培养中的地位和作用
本课程是机械专业学生的 一门技术基础课，是其它专业 课的基础。
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本课程教学的目的和要求
培养机械类专业学生需要 的和工程设计与制造紧密相关 的材料知识，以及如何在具体 零件的材料选择和加工工艺路 线中加以应用。
4
本课程教学内容
绪论 材料结构的基本知识
钢的热处理 工业用钢材料的晶Leabharlann 结构铸铁材料的制备过程
有色金属及其合金
合金的相结构及相图 常用非金属材料
材料的变形
工程材料的选用
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第一章 绪论
本章主要知识： 材料发展简史 材料的分类 材料的性能 材料成形技术概述及发展趋势*
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1.1 材料及其成型工艺发展简史
材料是指人类用以制造 各种有用器件的物质。
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我国又是一个钢的消费大国，2008年我国钢消费 4.53亿t。我国钢铁企业的能耗大，产品品质不高，许 多高附加值的优质钢材仍需进口，2008年就进口了1543 万t的优质钢材。为此，新一代钢铁材料的主要目标是 探索提高钢材强度和使用寿命。经研究证明，纯铁的理 论强度应能高于800MPa，而目前碳素钢为200MPa级，低 合金钢（如16Mn）约400MPa级，合金结构钢也只有 800MPa级。日本拟于2010年将钢的强度和寿命各提高1 倍，2030年再翻一番（即1t钢可相当于现在的4t），这 个超级钢计划展示了材料挖潜的前景。我国在这方面已 取得了显著的成绩，使碳钢和低合金钢强度提高1倍的 设想不仅在大生产线上经受了考验，而且已装车使用26。
攀钢夜景
鞍钢
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近年来，材料科学的发展极为迅速。以钢铁工业 为例，2008年，我国钢产量5亿t，是世界钢产量的38 ％，钢材出口量为5620万t，二者均为世界第一。从 1890年张之洞创办汉阳铁厂，直到1949年半个多世纪， 中国产钢总量只有760万t，不足现在一个大型钢铁厂 的年产量。1949年，全国产钢15.8万t，占世界钢产 量的0.1％，只相当于现在全国不到几小时的产量。 1996年至今，我国钢产量年年超过1亿t，成为世界第 一产钢大国。2006年起，又成为钢材出口第一大国。
编著的《天工开物》是举世公认的世界上有关金属加
工的最早的科学技术著作之一，书中记载冶铁、铸造、
锻造、焊接、淬火等金属加工的方法。至于我国古代
的陶瓷及天然高分子材料如丝绸，在世界文明史上也
占有光辉的一页。古代中国还将胶接技术、表面处理
技术用于器具、工艺品的制造。
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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 近5亿吨。