以下摘自第1章 绪论：
材料是人类赖以生存和发展的物质基础, 是人类社会进步的里程碑。所以历史学家以使用的材料作为人类发展的标志, 把人类发展历史分为: 石器时代、 陶器时代、 青铜器时代、 铁器时代。随着人类文明的进步, 18世纪以后钢铁冶金技术的进步和人工合成有机高分子材料的相继问世, 都对人类社会的进步产生了巨大的推动作用。20世纪中叶以后, 硅材料和计算机技术的飞速发展, 使人类进入了信息时代, 有人把它称之为“硅材料时代”。这些都充分说明材料对人类文明进步起了十分关键的作用。在20世纪70年代, 人们把信息、 材料、 能源誉为当代文明的三大支柱, 80年代以高技术群为代表的新技术革命又把新材料、 信息技术和生物技术列为新技术革命的重要标志。总之, 材料与国民经济建设、 国防建设和人民生活息息相关, 其重要性是不言而喻的。
材料除了具有上述的重要性之外, 还具有多样性。材料种类繁多, 特性各异, 其分类方法也多种多样。按照材料的物理化学属性可分为: 金属材料、 无机非金属材料、 有机高分子材料以及不同类型材料组成的复合材料; 按照材料的用途和特性来分, 通常分为结构材料和功能材料; 按照其具体的应用领域, 又分为电子材料、 航空航天材料、 能源材料、 核材料、 生物材料、 建筑材料等; 另外还可根据材料生产和应用的规模及历史分为传统材料和新型材料。尽管材料可以进行上述各种分类, 但这些分类方法并没有一个统一标准, 也不是十分严格的。例如结构材料是以材料的力学性能为主, 用以制造受力部件的材料; 而功能材料则是以材料的物理化学性能, 如磁、 电、 光、 声、 氧化、 腐蚀、 生物相容等特性为主, 用以完成某一特定功能的材料。但是许多情况下, 结构材料也要求具有一定的物理化学性能, 如导电性、 抗氧化和抗腐蚀性能等。一种材料可能既是结构材料又是功能材料。例如铁路电气化需要的架空导线铜合金, 它既要求有较高的强度又要求高的导电性和耐磨性。传统材料和新型材料之间也没有明显的界限。例如传统的钢, 由于采用了新的工艺技术和设备, 明显地提高了性能成为细晶粒的超级钢就是一种新型材料。
在种类繁多的材料中, 金属材料已有几千年的历史。我国是世界上最早制造、 使用金属材料的国家之一。对许多出土文物的分析研究表明, 早在4000多年前就使用了青铜器, 使用铸铁和钢的历史也有3000多年的历史, 例如河南安阳出土的重达875 kg重的鼎、 湖北隋县出土的编钟、 西安出土的青铜车马, 都充分反映了当时中国冶金技术和制造工艺水平的高超; 对辽阳三道壕出土的西汉宝剑进行金相分析表明, 其组织和近代淬火钢的组织几乎没有什么区别, 这说明2000多年前, 我国对钢的热处理技术已达到惊人的水平。
随着人类文明的进步, 到18世纪蒸气机的发明, 19世纪电动机的出现, 大大地推动了金属材料的快速发展。到20世纪, 金属材料已成为结构材料的主体, 同时各种金属功能材料也不断涌现。这一百多年来, 人们对金属材料的生产和研究取得了巨大的成就, 已经能够制造出适应各工业部门发展所需要的各种各样性能的结构材料和功能材料, 积累了大量的经验资料, 建立和发展了金属材料的许多基本理论。人们通过实践和总结发现, 材料的性能与它们的化学成分和生产工艺条件有关, 因为不同成分和不同生产工艺制造出的金属材料, 其内部组织、 结构是不同的, 所以其性能就会不同。例如人们很熟悉的黄铜是铜和锌的合金, 当锌含量增加时, 黄铜的强度增加, 电阻率也增加, 这就是由于合金成分的变化, 其组织结构也随之发生变化的缘故。表1-1为几种黄铜的强度和电阻率。
公安网备 43010402000836 湘ICP备09001153号 新出网证(湘)字005号