第一章-材料及其在人类社会发展-进程中的地位与作用.ppt

第一章 材料及其在人类社会发展 进程中的地位和作用 1-1.材料是人类社会进步的里程碑 1-2.材料是经济和社会发展的基础和先导 1.新材料技术是工业革命和产业发展的先导 2.新材料技术是高技术发展的基础 * 纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，给社会生产力和人类生活带来巨大的变革，把人类物质文明推向前进。 材料是人类社会进步的里程碑 人类使用材料的七个时代的开始时间 材料是人类社会进步的里程碑 人类利用材料的历史，就是一部人类进化和进步的历史。 材料是人类社会进步的里程碑 1-2 材料是经济和社会 发展的基础和先导 新材料技术是工业革命和产业发展的先导 新材料技术是高技术发展的基础 两次工业革命都是以新材料 的发明和广泛应用为先导的 第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。 第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 材料强度密度比在不同年代里的进展(由图中可以看 出,现代先进材料的强度已比原始材料提高了约50倍) 铝 木材 石料 青铜 铸铁 钢 复合材料 碳纤维 芳香族酰胺纤维 6 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 现代涡轮喷气发动机 ３０年代气冷 式航空发动机 蒸汽机 在本世纪内由于采用了现代材料使发动机工作温度急剧上升，因而发动机的理论效率大大提高。 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 1950 1965 1955 1970 1975 1960 1990 1980 1995 2000 1985 2005 30 70 50 40 60 100 90 80 20 110 120 130 座·mile/Usgal 航空材料的发展与飞机的燃放 年份 Comet 707-120 707-120B 880 990 727-100 DC-9-30 A320-200 747-400 MD11 2.5倍 飞机燃油效率提高2.5倍 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 航空材料的发展 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 900 1100 1500 1300 材料的表面温度(℃) 1700 单晶合金 普通铸件 定向凝固超级合金 共晶合金 弥散强化超级合金 隔热涂层 陶瓷复合材料 碳-碳 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 在发动机上应用的年份 叶片材料的发展历程 纤维增强超级合金 1093 1649 538 1490C 3150C 6490C 10930C 19270C 发动机温度 一次大战水冷式 30年代空冷式 风扇喷气发动机 蜗轮喷气发动机 超音速燃烧冲压 式喷气发动机 温度（0C） 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 φ1100 φ1100 2197 1200~1800℃ 100~1200℃ 410~950℃ 400℃ 飞船返回舱舱体温度情况 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 小飞机 直升机 运输机 波音707 战斗机 喷气式机 超音速飞机 近地卫星 卫星 飞机速率 速度与效益 10 102 103 104 每减少1kg所收获效益 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 +175 +390 +595 金属 玻璃纤维 Kavlar C/C复合材料 K m 导弹射程 火箭壳体材料与导弹射程 30年代教练机 二次大战战斗机 80年代截击机 航天飞机 东方快车号 1093 1649 538 490C 93.30C 4270C 10930C 16490C 不同类型的飞行器蒙皮温度 温度（0C） 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 碳素工具钢 钨钴铬硬质合金 烧结碳化钨 金属陶瓷 陶瓷 多晶金刚石 高速钢 立方氮化硼 新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 图1.1 高技术体系示意图 探索智力 探索宇宙空间 探索物质结构 探索生命本质 探索海洋奥秘 环境科学技术 空间科学技术 新材料科 学技术 新能源与再生能源 信息科学技术 生物科学技术 海洋科学技术 人 材料发展总的趋势 21世纪重点发展的高技术领域的材料选择 材料发展总的趋势 材料发展总的趋势 信息科学技术正在发生结构性变革，仍然是经济持续增长的主导力量 通信网络技术为信息产业注入强大活力 宽带通信已成为国际上应用最广的通信技术 半导体技术进入纳米时代 计算机智能技术日新月异 材料发展总的趋