材料概论

    本书为普通高等教育“十五”*规划教材。
    本书内容体系符合本科人才培养的发展趋势，注重“加强基础、拓宽专业面”。本书构思新颖，先从四大材料基础知识人手，使学生对各种材料有一基本了解，然后按应用领域重点介绍了几种外当代文明进步起重要作用的热点材料，从而激发学生的学习热情。本书曾作为讲义在高校中试用，取得了良好的教学效果。
    全书共10章，内容包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、能源材料、信息材料、航空航天材料、生物医学材料和环境材料。
    本书可作为普通高校本科材料类专业的专业基础课教材，也可供相关专业研究生和科研、工程技术人员参考使用。

    大100万年前，人类发现了火和石斧(史称石器时代)，结束了人类茹毛饮血的生活，由此人类开始走向文明。公元前6000年古巴比伦王国出现了俗称青铜的锡铜合金，史称青铜器时代，开始有武器、工具和生活用具。当青铜中锡的含量大于30％时，其熔点在232～750℃之间。用普通木材做燃料已可达到此温度。因此青铜容易获得。事实上，在此后相当长的时间内(到17世纪)，材料的发展都是与人类的加热技术水平联系在一起的。   
    很多国家(包括我国)，在公元前1500年开始用风箱和木炭将铁矿石加热到高温后在高温下还原，从而开始了铁器时代。此时不仅用铸铁来制造武器、工具和生活用具，而且可用于制造结构材料和器具。我国成语中所谓百炼成钢就是这一段历史中的冶金技术之一。当时的加热技术只能冶炼铸铁(1 148℃)，所以通过对铸铁的反复加热和在此过程中脱碳来降碳而达到钢的成分。我国在秦朝时铸造技术已达到很高的水平，并出现了许多先进热处理工艺，包括化学热处理和表面热处理等。这些技术在当时居于国际领先水平。到公元16世纪，生产钢所用的还原剂由木炭到煤炭，再到焦炭，所能达到的温度越来越高，最后达到了大约1 600℃的水平。生产规模越来越大，已发明了高炉。
    上述长期积累的冶金术在18到19世纪进展到了以分子论为基础的近代化学体系，认识到了元素的存在，发现了元素周期表。到了19世纪，在电磁学、热力学、分子物理学领域都得到了巨大的发展。
    当钢铁在高温下也具有高强度这一点被人们认识到以后，将热能转变为机械能的蒸汽机出现了。蒸汽机的发明，是人类文明史上又一重要里程碑。第一台蒸汽机1712年出现于英国达德利城堡，由铁匠纽可门和集铅管匠和锡匠于一身的卡利制造，用于煤矿排除积水。然而，其效率极低，只利用了热量的1％。1777年苏格兰格拉斯哥大学机匠瓦特对蒸汽机作了重大改进，热量利用效率大大提高。从此，蒸汽机的普及走上了坦途。炼铁技术和制造技术的发展，开创了人类文明的新时代。以蒸汽机发明为起点，近200年来，人类经历了4次技术革命。新的技术革命一次比一次迅猛，对人类的影响一次比一次深远。进入20世纪，人类科学技术发明和创造之和超过了以往2000年的总和。  
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