材料應(yīng)用現(xiàn)狀與新材料的發(fā)展趨勢(shì)(已修改)
2025-01-16 05:24 本頁(yè)面
【正文】 基礎(chǔ)材料與新材料緒 論木工教研室 于曉芳第一節(jié) 材料發(fā)展概述材料 :人類用來(lái)制造各種產(chǎn)品的物質(zhì)，是人類生產(chǎn)和 生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。能源、信息和材料 被稱為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱。歷史學(xué)家將人類早期歷史劃分為 石器時(shí)代、陶器時(shí)代、青銅時(shí)代和鐵器時(shí)代 等 .現(xiàn)在人類已進(jìn)入人工合成材料的新時(shí)期。一、 石器時(shí)代 石器 是人類最先使用的工具。在新石器時(shí)代，出現(xiàn)了 玉器、陶器和瓷器 。如金鏤玉衣，秦始皇兵馬俑等。 我國(guó)是生產(chǎn)瓷器最早的的國(guó)家。二、 青銅器時(shí)代 青銅 （銅錫合金） —— 人類歷史上發(fā)明的第一種合金。 晚商和西周是我國(guó)青銅器時(shí)代的鼎盛時(shí)期。如 “司母戊 ”大方鼎，越王勾踐的兩把寶劍等。三、 鐵器時(shí)代 春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期 已開始大量使用鐵器。 春秋晚期出土的鐵器：江蘇六合程橋楚墓的鐵丸、長(zhǎng)沙楚墓的鐵鼎。 戰(zhàn)國(guó)時(shí)期已有 韌性鑄鐵生產(chǎn)工藝 。 在漢代冶鐵遺址中，發(fā)掘出 20多座冶鐵爐和鍛爐，爐型龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并有鼓風(fēng)裝置和鑄造坑。四、 鋼鐵工業(yè)和有色金屬的發(fā)展 鑄鐵 —— 用來(lái)制作農(nóng)具、兵器等。瓦特發(fā)明蒸氣機(jī)以后，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。 煉鋼技術(shù) 是在蒸氣機(jī)出現(xiàn)、能夠提供強(qiáng)大的鼓風(fēng)和動(dòng)力以后才發(fā)展起來(lái)的。 目前我國(guó)的鋼產(chǎn)量已躍居世界首位。五、非金屬材料的發(fā)展 絲綢 是一種天然高分子材料。 有機(jī)合成材料 每年以 14％的速度增長(zhǎng)，而金屬材料的年增長(zhǎng)率僅為 4％。 陶瓷材料 在冶金、建筑、化工以及尖端技術(shù)領(lǐng)域，已成為耐高溫、耐腐蝕和各種功能材料的主要材料。六、復(fù)合材料及新材料技術(shù)的發(fā)展 傳統(tǒng)的單一材料已不能滿足使用要求，復(fù)合材料和新材料的研究和應(yīng)用引起了人們的重視。 新材料新材料 是指那些對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有重大推動(dòng)作用的材料，這些材料具有傳統(tǒng)材料所沒有的或無(wú)法比擬的優(yōu)異性能，它的出現(xiàn)將極大地促進(jìn)生產(chǎn)力的提高，推動(dòng)社會(huì)飛速發(fā)展。第二節(jié) 材料應(yīng)用現(xiàn)狀與 新材料的發(fā)展趨勢(shì)一、材料應(yīng)用的現(xiàn)狀 目前，用量最大的材料是 鋼鐵材料 和鋁合金、銅合金、鈦合金及鎳合金等 有色金屬 。 工程塑料 常用于計(jì)算機(jī)外殼、接線板、控制按鈕、窗玻璃、容器等。 傳統(tǒng)陶瓷 主要用于建筑行業(yè)，而先進(jìn)陶瓷材料則在高新技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用。 復(fù)合材料 尤其是金屬基復(fù)合材料在航空航天部門得到了廣泛應(yīng)用。二、新材料的發(fā)展趨勢(shì) 新材料的研制與開發(fā)應(yīng)用和一個(gè)國(guó)家的工業(yè)實(shí)力及經(jīng)濟(jì)、軍事力量的增長(zhǎng)都有十分密切的關(guān)系。 金屬基復(fù)合材料 是當(dāng)前先進(jìn)復(fù)合材料研究中引人注目的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。如碳纖維增強(qiáng)鋁，粉末顆粒增強(qiáng)鋁、硼纖維增強(qiáng)鋁等。 陶瓷復(fù)合材料 尚處于研究試制開發(fā)階段，研究的品種包括陶瓷纖維增強(qiáng)陶瓷和玻璃材料、金屬纖維增強(qiáng)陶瓷和玻璃材料、晶須增強(qiáng)陶瓷和玻璃材料等。 基本材料 的研究（如超高純玻璃、新型半導(dǎo)體材料、先進(jìn)薄膜材料等）。 所謂 低維材料 就是指超微粒子（零維）、纖維（一維）和薄膜（二維）材料，這是近年來(lái)發(fā)展最快的材料領(lǐng)域。 通過(guò)溶膠 — 凝膠法、多相沉積或激光等方法，可以制備出亞微米級(jí)的陶瓷或金屬粉末，其大小只有幾個(gè)原子到幾百個(gè)原子，一般稱為納米級(jí)超細(xì)微粉。納米級(jí)金屬顆粒是電的絕緣體及吸光的黑體；以納米顆粒制成的陶瓷具有較高的韌性和超塑性；納米級(jí)金屬鋁的硬度是塊狀鋁的 8倍等。 一維纖維 中最重要的是光導(dǎo)纖維，可用于通信工程材料。光導(dǎo)纖維的特點(diǎn)是其信息傳輸量遠(yuǎn)比用銅、鉛的同軸電纜大，而且光纖有很強(qiáng)的保密性。 二維材料 （薄膜）的發(fā)展也很快，特別是電子技術(shù)的發(fā)展，需要各種類型的薄膜材料，當(dāng)前發(fā)展最快的是金剛石薄膜、高溫超導(dǎo)薄膜和半導(dǎo)體薄膜等。 高性能金屬新材料近期發(fā)展方向，主要是通過(guò)新技術(shù)、新工藝，提高合金化程度或改變組織，從而大幅度提高材料的性能，開發(fā)出新的品種。例如，可以通過(guò)對(duì)合金成分的合理設(shè)計(jì)及微量元素的控制，研制出了高比強(qiáng)度與高比模量的 AL—Li 合金；通過(guò)快速冷卻（ 104K/s～ 105K/s）可使某些合金成為非晶態(tài)，或可以得到微晶，提高合金化程度，從而使合金得到強(qiáng)化。 新
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