北京工业大学：《材料科学与工程学导论》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 材料及其在人类社会发展进程中的地位和作用

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

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

材料是人类社会进步的里程碑」 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

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

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 公元前10万年 石器时代 公元前3000年 青铜时代 公元前1000年 铁器时代 公元0年 水泥时代 公元1800年 钢时代 公元1950年 硅时代 公元1990年 新材料时代

人类使用材料的七个时代的开始时间 公元前 10 万年 石器时代 公元前 3000 年 青铜时代 公元前 1000 年 铁器时代 公元 0 年 水泥时代 公元 1800 年 钢时代 公元 1950 年 硅时代 公元 1990 年 新材料时代 材料是人类社会进步的里程碑

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

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

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

新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 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

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

新材料技术是工业革 命和产业发展的先导 10 芳香族酰胺纤 8 碳纤维 6 图4 复合材料 木材 石料青铜铸铁钢 铝 1800 1900 2000 年份 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)

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) 0 2 4 6 8 1 0 1600 1700 1800 1900 2000 年 份 强度/密度（ln×10 ） 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

新材料技术是工业革 1400 命和产业发展的先导 现代涡轮喷气发动机 1200 1000 明800 600 蒸汽机 400 30年代气冷 200 式航空发动机 190019201940196019802000 年份 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

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1900 1920 1940 1960 1980 2000 年份 发动机工作温度（℃） 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 燃油消耗与工作温度的关系 816℃ 0.4 1093℃ 1371℃ 1649℃ R即止泗实数 0.3 0.2 0.1 024681012141618 压缩比

燃油消耗与工作温度的关系 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 压缩比 燃料消耗 公斤/马力小时 816℃ 1093℃ 1371℃ 1649℃ 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 130 飞机燃油效率提高2.5倍 110 747-400 A320200 90 e80 航空材料的发展 MDI 25倍 60 50 707-120B DC-9-30 727-100 707-120 Comet 880990 20 195019551960196519701975198019851990199520002005 年份 < 航空材料的发展与飞机的燃放

1950 1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 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