高新金属材料1材料:人类社会前进的物质基础:亚博网页版登陆

激光雕刻机 | 2021-03-28
本文摘要:材料是人类社会行进的物质基础,是人类变革的标志,是人们用作生产物品、器械、机械或其他物品的那些物质,是物质的众多类,并不是所有物质都可以称作材料,如燃料、化学原料、工业化学品、食物、药品等等,一般都远比材料。

材料是人类社会行进的物质基础,是人类变革的标志,是人们用作生产物品、器械、机械或其他物品的那些物质,是物质的众多类,并不是所有物质都可以称作材料,如燃料、化学原料、工业化学品、食物、药品等等,一般都远比材料。材料总是和一定用途紧密相联。材料可由一种或几种物质构成,同一种物质,由于加工生产方法的有所不同,可沦为用途截然不同类型和性能的材料。

材料分类材料是人类存活和发展的物质质基础,与经济发展、国防建设和人们生活水平休戚相关。20世纪70年代把信息、材料和能源称作当代文明的三大支柱,80年代以高技术为代表的新技术革命,又把新材料、信息技术和生物技术齐名称作新技术革命的标志和风向标。材料除了具备最重要和普遍性外,还具备多样性。

由于种类的多样性,所以没一个统一的分类标准。按照材料的物理化学性能有所不同,可把它们分成金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和由有所不同类型材料构成的复合材料。按照材料的用途,可以为分:电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材能、生物材料等等。

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更加少见的分类法是把材料分成结构材料和功能材料、传统材料与低新材料。结构材料是以力学性能为基础,用作生产受力结构件的一类材料。功能材料则主要是利用物质的独有物理、化学性能或生物功能特性等而构成的一类材料。

一种材料往往既是结构材料又是功能材料,如铁、铜、铝、镁等。结构材料对物理、化学性能也有一定的拒绝,如光泽、热导率、抗辐射、抗腐蚀、抗氧化等。

功能材料可分成无机功能材料与有机功能和填充功能材料,前两类还可以分成:磁功能材料、电功能材料、热功能材料、力功能材料、化学功能材料、光功能材料;复化功能材料可分成高分子系由、金属系由、陶瓷系由复合材料。传统材料是指那些成熟期且可以商业化、批量生产与大量应用于的材料,如钢铁、水泥、塑料等。这类材料由于用量大、产值低、涉及面甚广,又是不少支柱产业的基础,所以又被称作基础材料。新型(先进设备)材料,是指那些具备杰出性能和应用于前景辽阔、且在发展着的一类材料。

传统材料与新材料之间并无独特界限。使用新技术可提升传统材料的性能,减少附加值之后沦为新型材料;新型材料发展成熟期且在工业中批量生产并大量应用于之后也就沦为传统材料了。传统材料是发展新材料的基础,而新型材料又往往能推展传统材料的更进一步发展。

材料发展与演化的最重要阶段大家告诉,人类社会发展与演化可分成几个阶段:旧石器时代;100万年以前至1万年前为新石器时代;1万年以前至5000年为青铜器时代;3000年以前转入铁器时代,中国的铁器时代始自公元前9世纪至公元前8世纪的西周晚期。实质上,人类从猿人演化为现代人、发展到有文字记述的文明人的历史,就是一部材料和技术演变史。

中国是一个据传5000年的文明古国,在材料研发应用于方面也具有光辉灿烂的华章,从古丝绸之路,到今天一带一路,一脉相承,它就是中华民族找到、发展的丝绸材料和其制品推上世界的亲眼。据传大约5000年前黄帝时之后发明者了养蚕造丝。

比丝绸更加早于,在史前文化中之后有陶器的制作,并渐渐发展为世界闻名的中国瓷器文化。中国的铜器文化也赫赫有名,据传蚩尤就曾精铜制剑。

人类后代快速增长、材料技术变革和人类文明发展之间具有紧密的关系,从利用自然界石块,经过炼铜制铁,发展到制作合金材料、半导体材料和高分子材料等;技术上从用手、骨工具、陶器,到利用蒸汽机、计算机等;科学知识上从各种直观了解发展到自然科学和社会科学的各门学科。纵观人类找到材料和用于材料历史,每一种最重要材料的找到和广为利用都把人类支配和改建大自然的能力提高到一个新高度,给社会生产能力和人们生活水平带给极大变迁,把人类物质文明和精神文明向前前进一大步,转入一个新时代。如飞机性能的提高有2/3依赖材料。

中国在西汉初期(公元前2世纪中叶)发明者了生铁炼钢技术炒钢技术。炒钢是两步法炼钢的兴起,是具备划时代意义的根本性发明者。18世纪中叶,英国人发明者了炒钢法,在产业革命中充分发挥了相当大起到。

马克思给与了高度评价,说道不管怎样点拜也会高估这一创意的最重要意义。由于铸铁和生铁炼钢法的发明者和发展,中国冶金技术在明代中叶以前仍然居于世界领先水平。公元一世纪时,古罗马博物学家普林尼在其《自然史》中说道:虽然铁的种类很多,但没一种可与中国钢相媲美。中国钢铁产量在唐朝已超过1200t/a,宋朝为4700t/a,明朝最多达40kt/a多。

在13世纪,中国是世界上仅次于的钢铁生产国和消费国,直到18世纪中期工业革命之前,中国钢铁工业仍然是世界领跑者。随着世界文明的向前前进,18世纪发明者了蒸汽机,19世纪电动机面世,对金属材料明确提出了更高拒绝,同时对钢铁冶金技术产生了极大的推展起到。1854年和1864年先后发明者了炼钢和平炉炼钢,世界钢产量飞速发展,1850年产量60kt,1890年超过2.8万kt,增进了机械制造、轨道交通与纺织工业的发展。由于钢产量很快快速增长与广泛应用,渐渐替换一部分铸铁作为机械制造、轨道交通、建筑与结构、桥梁、军工装备等的材料。

钢铁工业的发展造成了重工业在工业中的比重飞速上升。从此,人类由纺织时代迈向了钢铁时代,开始了以电与钢为物质技术基础的第二次工业革命。预示着炉冶金开始,有所不同类型的特殊钢先后面世,如1887年高锰钢、1900年18-4-1(W18Cr4V)高速钢、1903年硅钢及1940年奥氏体镍铬不锈钢(Cr18Ni8)。与此同时,1886年发明者了铝的电解法,1888年世界第一家铝电解厂投产,镁、钛和一批稀有金属也先后面世,从而金属材料在整个20世纪占有了结构材料的主导地位。

世界近代史上,钢铁是国力最重要的标志之一,1949年新中国正式成立,钢产量只有15万t,1996年突破1亿t,位居世界第一,2018年产量大约8亿t。中国从1996年起是世界产钢大国,但还不是强国,在品种、质量方面还有一些差距,由大国变成强国必须一段较长时间,不是一蹴而就的。

国家工业化、信息化、国防现代化对航空、航天、航海、轨道交通、电力、军工武器、装备制造等特种钢、高性能有色合金、新型金属材料与非金属都有大量急迫市场需求,中国已将还包括新材料在内的高性能材料列入战略性新型产业,为国家经济转型、为中国能尽早沦为材料强国而奋发前进是我们当代材料人光荣而神圣的历史使命。随着有机化学的发展,19世纪末,西方科学家仿造中国丝绸发明者了人造丝,这是人类改建大自然材料的又一里程碑,以后人工合成有机高分子材料相继问世,如1909年的酚醛树脂(电木)、1920年的聚苯乙烯、1931年的聚氯乙烯及1941年的尼龙等,以其性能杰出、资源非常丰富、建设投资较少、收效慢而得飞速发展。世界三大有机合成材料(树脂、纤维和橡胶)2018年已多达1.4亿t。

陶瓷本来早就用于建筑材料,由于其资源非常丰富、密度小、模量低、硬度大、膨胀系数小、耐高温、耐用、耐腐蚀等特点,到20世纪中期,通过制备及其他生产方法,申请专利各种类型的先进设备陶瓷如Si3N4、SiC、ZrO2等。复合材料是20世纪后期发展一起的另一类材料,人类很早已用于复合材料,如泥土中混进碎麻或麦杆用作建筑房屋,钢筋水泥是脆性材料和韧性材料的填充。将近几十年来,利用树脂的不易成形性和金属的高韧性,无机非金属的高模量、高强度、耐高温,做成了树脂恩复合材料和金属复合材料,前者已获得广泛应用,后者因其制取艰难、价格低而受到一定容许。

为了提高陶瓷的性能做成了陶瓷恩复合材料。碳用于温度最低,平均2500℃,为了解决其抗热震性差缺点,并提升其力学性能,做成了碳-碳复合材料,在各个部门都获得了卓有成效的应用于。功能材料自古以来就受到重视,今天是信息技术及自动化基础,尤其是半导体材料经常出现后,加快了现代文明的发展,激光材料与光导纤维的问世,使人类社会转入了信息时代。

硅是微电子技术关键材料。


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