【正文】 （ 3） ? 鐵器時(shí)代 被認(rèn)為是始于 2022多年前，由鐵制作的農(nóng)具、手工工具及各種兵器得以廣泛應(yīng)用，大大促進(jìn)了當(dāng)時(shí)社會(huì)的發(fā)展。 什么是材料？ 1 材料概述 一 什么是材料？ 1 材料概述 一 ? 鋼鐵、水泥等材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，人類社會(huì)開始從 農(nóng)業(yè)和手工業(yè)社會(huì) 進(jìn)入了 工業(yè)社會(huì) 。 ? 本世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，則把人類由 工業(yè)社會(huì) 推向 信息和知識(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì) 。 什么是材料？ 1 材料概述 一 一方面，材料是人類生存和生活必不可缺少的部分，是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是直接推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的動(dòng)力。 另一方面，隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及自然資源和能源的 逐漸減少， 人們所關(guān)注的、所使用的材料種類也在發(fā)生著變化 …… 什么是材料？ 1 材料概述 一 因此材料的定義可以發(fā)展為： 人類社會(huì)所能夠接受的經(jīng)濟(jì)地制造有用器件的物質(zhì) 什么是材料？ 1 材料概述 一 一個(gè)例子 1 材料概述 一 高比強(qiáng)鋁合金給 20 世紀(jì)的“新”材料帶來了第一個(gè)突破 比強(qiáng)：比強(qiáng)度，也就是材料的 強(qiáng)度與密度之比 。具有高強(qiáng)度、低密度的材料無疑具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。 鋼的比強(qiáng)度為： ? 106 cm 鋁合金的比強(qiáng)度為： ? 106 cm 后者是前者的 4 倍，這對(duì)于結(jié)構(gòu)材料來說是幾千年來的一個(gè)飛躍。 一個(gè)例子 1 材料概述 一 鋁 ?鋁是一種輕金屬，密度 g/cm3,大約是鐵的 1/3。純鋁的拉伸強(qiáng)度只有 48 MPa，只有鋼的 1/10 左右。因此在早期并未得到重視。 ?Al 在地殼中含量豐富，占 1/12，但主要以 Al2O3的狀態(tài)存在。 18 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了 Al 元素的存在，1825 年丹麥物理學(xué)家 Hans Oersted 第一次成功地提煉出金屬鋁，但是提煉方法比較復(fù)雜，產(chǎn)量很低，使得其價(jià)格極為昂貴。 鋁曾經(jīng)比金銀還要珍貴 …… ?100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，英國皇家學(xué)會(huì)不惜重金制作了一個(gè)比黃金還要貴重的獎(jiǎng)杯 ──鋁杯，贈(zèng)送給門捷列夫。 ?法國皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁作了一頂頭盔，成為轟動(dòng)一時(shí)的新聞。每逢盛大國宴，別人都用銀制餐具，而他獨(dú)自使用一套鋁制餐具。 一個(gè)例子 1 材料概述 一 技術(shù)的進(jìn)步讓鋁走出了首飾店 …… ?1886 年， 22 歲的美國人 Hall 發(fā)明了熔鹽電解法制取金屬鋁，此法投產(chǎn)后，金屬鋁的產(chǎn)量迅速增長，價(jià)格則大幅度下降 ，從而把鋁的大規(guī)模生產(chǎn)變成了現(xiàn)實(shí)。這個(gè)年輕人組成了一個(gè)大公司，這就是今天美國美鋁公司 (Alcoa) 的前身。 ? 將氧化鋁 (A12O3) 溶解在熔融的冰晶石 (Na3AlF6) 中進(jìn)行電解 (電解液溫度接近 1000℃ ) ? 在 上可以找到很多關(guān)于鋁以及鋁合金的信息 一個(gè)例子 1 材料概述 一 ?鋁的應(yīng)用市場(chǎng)的打開是從 20 世紀(jì) 30 年代開始的。為了提高鋁的比強(qiáng)度，當(dāng)時(shí)關(guān)于鋁的研究有兩個(gè)熱門話題： ? 合金強(qiáng)化 ? 時(shí)效硬化 在 Al 中加入 Cu、 Mn、 Si、 Mg、 Fe、 Zn 等元素，形成所謂的鋁合金以提高 Al 的強(qiáng)度。 把合金強(qiáng)化處理后形成的鋁合金加熱到一定溫度以上進(jìn)行“熔解處理”，使合金處于均勻的單相狀態(tài)，然后快速淬火，保持其單相組織。此后再在稍高于室溫的溫度下加熱，使合金中慢慢析出第二相，以提高合金的強(qiáng)度。 一個(gè)例子 1 材料概述 一 鋁合金的出現(xiàn)，大大拓寬了鋁的用途 …… ?航天飛機(jī)、大型客機(jī) ?鋁門窗、鋁活動(dòng)建筑 ?鋁細(xì)粉是一種火箭固體燃料 ?鋁 箔 ?鋁電纜 ?易拉罐 ? 2022年，光美國就生產(chǎn)了 1000億個(gè)鋁易拉罐。輕、薄、耐腐蝕。易拉罐上的易拉扣，的確是一項(xiàng)高技術(shù)，代表了鋁材和鋁加工的現(xiàn)代成就。 一個(gè)例子 1 材料概述 一 美國紐約的世界貿(mào)易大廈是一個(gè)大量使用鋁合金貼面的雄偉建筑?？上б呀?jīng)灰飛煙滅了。 一個(gè)例子 1 材料概述 一 長期以來人們一直認(rèn)為鋁是無毒的，因此用起來很放心。但是醫(yī)學(xué)家經(jīng)過長期研究后發(fā)現(xiàn)，人體攝入過量的鋁也會(huì)帶來危害。 由于鋁制品的大量使用，特別是鋁制品盛放咸的、酸性的或堿性的食物時(shí)，其表面的保護(hù)膜就會(huì)遭到破壞，氧化鋁就會(huì)被溶解，使人體攝入鋁的量增加，日積月累，對(duì)健康會(huì)產(chǎn)生影響。 友情提示 一個(gè)例子 1 材料概述 一 一般說來，一種材料能否在一個(gè)時(shí)代引起人們關(guān)注、得到廣泛使用應(yīng)該從以下幾方面加以分析 ? 資 源 ? 能 源 ? 環(huán) 保 ? 經(jīng) 濟(jì) ? 質(zhì) 量 材料生命周期 1 材料概述 一 新陳代謝這一生命規(guī)律在材料中也是同樣存在的。事實(shí)上，每種材料都有其生命曲線 出現(xiàn) 發(fā)展 成熟 衰退 衰退主要是由于社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致的。 一個(gè)新材料的誕生，從實(shí)驗(yàn)室研制出樣品到工業(yè)上的大規(guī)模實(shí)際使用，大概需要 15 ~ 20 年時(shí)間。 材料生命周期 1 材料概述 一 所謂的 “ 材料科學(xué) ” 的主要研究對(duì)象是新材料，或者是想方設(shè)法使傳統(tǒng)材料獲得新生。 出現(xiàn) 發(fā)展 成熟 衰退 新材料 傳統(tǒng)材料 材料生命周期 1 材料概述 一 ?石棉是含有鐵、鎂、鎳、鈣、鋁等元素的硅酸鹽，分為溫石棉和青石棉兩種，由于具有結(jié)實(shí)、抗彎、絕緣、隔熱、保溫、耐酸堿腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛用于建筑、造船、航天和交通機(jī)械中隔熱、保溫、防火等領(lǐng)域。 ?石棉經(jīng)過加工后制成的紡織、石棉水泥制品，具有耐磨、絕緣等特點(diǎn)，還可制成防火材料、濾料、填料等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，石棉的各種用途已逾千種 。 石棉 “夕陽材料” 1 材料概述 一 ?近年來的研究表明石棉是一種致癌物質(zhì)，歐美國家許多癌癥的病因，都曾與石棉污染有關(guān)。目前這種狀況正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。 ?據(jù)保守估計(jì)，今后 30年中死于石棉污染者將達(dá)到 100萬，其中大多數(shù)是制造含石棉的地板、天花板、屋頂材料、接合劑和自動(dòng)閘的工人。若進(jìn)行大規(guī)模樓層定向爆破、拆除等工作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)附近人員不采取防護(hù)措施，也極可能被構(gòu)成傷害 。 石棉 “夕陽材料” 1 材料概述 一 ?專家估計(jì)，全世界每年約有 20萬人死于與石棉有關(guān)的癌癥，其中約 25％死于肺癌， 10％死于惡性間皮瘤。 ?在歐盟的 15個(gè)國家中，已有 12個(gè)禁止使用石棉，沙特阿拉伯也將它列在禁用之列，阿根廷、智利等國也隨之仿效。目前美國也不再生產(chǎn)石棉，其石棉使用僅依靠進(jìn)口。 石棉 “夕陽材料” 1 材料概述 一 ?鋼鐵工業(yè)在發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入衰退階段，原因是有許多新材料來代替鋼鐵，并且鋼鐵生產(chǎn)污染環(huán)境，他們往往把這些企業(yè)放在第三世界國家。 ?鋼鐵在我國還在成熟階段，鋼鐵的需求量很大，不但每年產(chǎn)量有所增加 ,每年還需進(jìn)口 2022萬噸。 鋼鐵 “夕陽材料” 1 材料概述 一 ?據(jù)估計(jì) ,我國的鋼產(chǎn)量達(dá)到 12022萬～ 15000萬噸，才能滿足國內(nèi)市場(chǎng)需要。 鋼鐵 “夕陽材料” 1