《金屬材料工程概論（第2版）》1-2-1-3材料的發(fā)展課件

1.2材料的發(fā)展材料是當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要保障。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著中國(guó)的崛起，現(xiàn)代制造業(yè)的中心轉(zhuǎn)向了中國(guó)轉(zhuǎn)移。今天，中國(guó)的制造業(yè)直接創(chuàng)造國(guó)民生產(chǎn)總值的30%以上，約占全國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的80%。新材料是發(fā)展高技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。近年來，以信息、生物、能源和新材料為代表的高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，深刻地影響著各國(guó)的政治、經(jīng)濟(jì)、軍事和文化，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動(dòng)力，其發(fā)展水平和規(guī)模決定了一個(gè)國(guó)家在世界經(jīng)濟(jì)中的地位和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。新材料是發(fā)展高技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，世界各國(guó)紛紛將新材料研究開發(fā)列為21世紀(jì)優(yōu)先發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。我國(guó)十分重視發(fā)展材料工業(yè)，特別是新材料產(chǎn)業(yè)和材料科學(xué)技術(shù)，并且取得了輝煌的成就。建國(guó)以來，經(jīng)過幾代人的不懈努力，我國(guó)已經(jīng)建立了較為完整的規(guī)模龐大的材料工業(yè)體系，鋼鐵、建材、有色金屬、合成纖維等材料的產(chǎn)量均到達(dá)了世界前列，我國(guó)已經(jīng)成為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)。我國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速穩(wěn)定的發(fā)展保障、奠定了我國(guó)成為世界材料大國(guó)的地位。1.2.1

金屬材料直到20世紀(jì)中葉，在材料工業(yè)中金屬材料一直占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。近半個(gè)世紀(jì)以來，隨著高分子材料(尤其是合成高分子材料)、無機(jī)非金屬材料(尤其是先進(jìn)陶瓷材料)，以及各種先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展，金屬材料的絕對(duì)主導(dǎo)地位才逐漸被其他材料所部分取代。但是，在可以預(yù)見的將來，金屬材料仍將占據(jù)材料工業(yè)的主導(dǎo)地位，這種情況在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家尤其如此。這是因?yàn)榻饘俨牧?例如鋼鐵)工業(yè)已經(jīng)具有了一整套相當(dāng)成熟的生產(chǎn)技術(shù)和龐大的生產(chǎn)能力，并且質(zhì)量穩(wěn)定，供應(yīng)方便，在性能價(jià)格比上也占有一定優(yōu)勢(shì)，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，金屬材料的資源也是有保證的。當(dāng)然最重要和根本的原因還在于金屬材料具有為其他材料體系所不能完全取代的獨(dú)特的性質(zhì)和使用性能，1.2.2

陶瓷材料。從傳統(tǒng)陶瓷到先進(jìn)陶瓷，是陶瓷發(fā)展史上的第二次重大飛躍，這一過程始于20世紀(jì)四五十年代，目前仍在不斷發(fā)展。當(dāng)然，傳統(tǒng)陶瓷和先進(jìn)陶瓷之間并無絕對(duì)的界線，但二者在原材料、制備工藝、產(chǎn)品顯微結(jié)構(gòu)等許多方面確有相當(dāng)?shù)牟顒e。從先進(jìn)陶瓷發(fā)展到納米陶瓷將是陶瓷發(fā)展史上的第三次重大飛躍，陶瓷科學(xué)家還需在諸如納米粉體的制備、成型、燒結(jié)等許多方面進(jìn)行艱苦的工作，預(yù)期在本世紀(jì)初，陶瓷科學(xué)在這一方面將取得重大突破。1.2.3

高分子材料從1930年高分子科學(xué)概念建立至今已有70多年，由于高分子材料具有許多優(yōu)良性能，適合工業(yè)和人民生活各方面的需要，而且它的原料豐富，適合現(xiàn)代化生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且不受地域、氣候的限制，因而高分子材料工業(yè)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。目前世界上合成高分子材料的年產(chǎn)量已近2億噸。如今高分子材料已經(jīng)不再是金屬、木、棉、麻、天然橡膠等傳統(tǒng)材料的代用品，而是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中的基礎(chǔ)材料之一。與此同時(shí)，高分子科學(xué)的三大組成部分—高分子化學(xué)、高分子物理和高分子工程也已日趨成熟。1.2.4

新材料研究與發(fā)展趨勢(shì)

高新技術(shù)對(duì)材料提出了一些特殊性能要求，如要求超高壓、超高溫、超低溫、高耐磨以及微重力等十分苛刻的特殊性能，是一些傳統(tǒng)基礎(chǔ)材料所不能滿足的。于是，在傳統(tǒng)材料工業(yè)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了研制、開發(fā)有特種性能新材料的新領(lǐng)域。

種類繁多的新材料在信息、航空、航天、武器裝備，乃至人們?nèi)粘Ｉ钇骶咧圃斓确矫?，都發(fā)揮了重要作用，它標(biāo)志著人類的物質(zhì)文明已進(jìn)人新的發(fā)展時(shí)期。在國(guó)際經(jīng)濟(jì)勢(shì)力的較量中，發(fā)達(dá)國(guó)家乃至發(fā)展中國(guó)家都競(jìng)相在高技術(shù)新材料領(lǐng)域奪取制高點(diǎn)。1.3.1信息材料集成電路材料信息存儲(chǔ)材料光通信材料傳感器與敏感材料1.3高技術(shù)新材料的研發(fā)1.3.2能源材料高臨界溫度超導(dǎo)材料永磁材料太陽能轉(zhuǎn)化技術(shù)有機(jī)分離膜環(huán)境材料1.3.3生物材料和智能材料生物材料是指用于生物體的材料。它所包括范圍很廣，如人工器官、生物傳感器、血液制品、藥物輸送機(jī)構(gòu)、外科材料等。生物材料一般要求十分嚴(yán)格，必須無毒、不產(chǎn)生過敏反應(yīng)、與生物組織相容性好、不致癌、不產(chǎn)生血凝或血溶、在生物體內(nèi)不分解或產(chǎn)生沉淀等。常用生物材料有金屬(鈦、不銹鋼、鈷鉻鉬合金)、陶瓷(氧化鋁、鋁酸鈣、生物玻璃)、碳素材料及多種高分子材料和各種復(fù)合材料。1.3.4結(jié)構(gòu)材料金屬材料仍然有很強(qiáng)的生命力工程陶瓷材料復(fù)合材料的發(fā)展1.3.5加快新材料的研發(fā)以滿足國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善生活品質(zhì)以及國(guó)防需求等目標(biāo)發(fā)展新材料。太陽能將有可能大幅度地改變?nèi)祟惖哪茉唇Y(jié)構(gòu)。太陽能材料的開發(fā)成為大規(guī)模使用太陽能的前提和基礎(chǔ)。同樣，氫能源的利用也有大量的高科技課題。信息技術(shù)已滲透到人類的經(jīng)濟(jì)、生活及國(guó)防等方方面面?？梢哉f，人類已全面進(jìn)入信息時(shí)代。除數(shù)據(jù)和文字外，還有聲音和圖像。作為信息的載體，材料科學(xué)和技術(shù)是當(dāng)之無愧的基礎(chǔ)和先導(dǎo)。信息材料的生產(chǎn)制造水平是信息技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)