材料及人类文明.doc

材料与人类文明简单回顾一下历史便可知晓，正是在历史发展过程中以及与此相联系的 人类知识和经验的增长过程中，材料的使用才得以发展我们可从中得知： 是哪些或哪类材料在一定的历史条件下最能满足技术和经济的需要；同时还 可看到，材料的发展与社会的发展以及人类文明之间贯穿着一条辩证的线 索 在人类发展史的早期阶段，直接获取的自然财富被用于满足最简单的需 要自然财富、原料、材料、产品阶段几乎是协调一致的由于没有分工， 并且只不过是满足自身的直接需要，所以精加工的劳动比重很小随着分工 程度的深化，对在自然界寻觅到的原始材料进行加工的兴趣提高了此后， 长期以来所形成的社会关系，不断提供新的途径来更多地生产消费品和改善 居住条件如果人类想要改善生活条件，那么无论在哪个社会阶段，都必须 发展技术及与此相联系的材料使用为前提人身体上的“工具”、“发动设 备”和感官均有局限性如果没有具备相应数量、质量、形式和布局的一定 材料，没有必要的知识和技能，人类便会停留在原始阶段 数百万年前，人类摆脱了动物界，开始有意识地使用石头除了骨头之 外，石头是人类最早使用的材料之一起初这种材料造型粗糙，但后来经过 加工，使人类得以掌握多倍于体力的力量，人类被迫发展那些在与环境斗争 中取胜的能力。

人类先是用石头和骨头制成简单、基本的工具来补充手掌、 手指、指甲和牙齿的功能这些工具是手握的当他们获得了不仅使用原始 石头，而且进行加工的能力后，几乎等于完成了一次革命当人类约在 50 万年前使用火时，石料的价值就更大了人类是由劳动创造的，劳动又是从 制造工具开始的在已经发现的旧石器时代的人类遗址里，可以看到我们的 祖先用石头打磨制成的石刀、石斧、刮削器等，这些就是人类早期曾经用过 的工具劳动工具的出现，也带来了社会物质和人类文明的进步 四、五十万年前北京猿人群居洞穴，狩猎为生，使用的工具主要源于石 头和骨头，制作粗糙，用途尚未分化他们的生产力水平低下，生活维艰， 甚至弱肉强食考古学家还发现猿人有食人之风，也许猿人根本没有意识到 这样做是否道德至于打扮自己——美的概念，他们连想也不会想 在18，000年前山顶洞人的洞穴里，曾发现七件穿孔的石珠，五件穿孔 的海蚶壳和一百多只穿孔的象牙这说明了比较温饱的人类萌发了爱美之 心山顶洞人掌握了磨制和钻孔技术，能制造比较精致的石器和骨器，用骨 针把兽皮缝制成衣服 古生物学研究证明：在这个时期，除了能加工粗糙的石器外，还能制造 工具除了拳状锲之外，还有刮刀和刮板。

骨头、象牙、石头和植物编织物 被用来制造鱼叉、鱼钩和鱼网等原始时代和史前时期用“划时代材料”来 命名历史阶段，形象地说明了材料在人类历史上的重要性 公元前15，000到10，000年之间，形成了早期的农业此间产生的初 期劳动生产力革命——农业革命的必然结果，是原始社会的解体虽然材料 仍局限在传统原料之内，但人的能力提高了他们可以把材料加工得更加精 细，而且富有艺术性 ----------------------- Page 4-----------------------约在公元前7000年，开始了最早的社会分工，形成了游牧部落和农耕 同时，材料及其产品有了进一步的发展，如罐壶、纺织和编织产品至此， 人类活动的产物主要来自直接支出的劳动，即活劳动直到劳动分工和出现 专式的制作时，劳动过程的组成部分才被加以区别这就是劳动力、劳动工 具和劳动对象这个时期 （其演变过程长达数千年）可看作是材料诞生的时 期，劳动是慢慢地被物化了 六千多年前的西安半坡遗址为我们提供了丰富的文物和史料出土的汲 水用尖底陶罐、鱼纹彩陶盆、口沿有几十种符号的陶钵都十分精美半坡人 普遍使用磨制的石铲、石刀等石器他们还把骨、角制成针、锥、鱼钩、鱼 叉和弓箭。

岩石、兽骨和陶土成为他们熟悉的材料 石器的使用历史最为漫长，达二、三百万年之久后来由于生产力的发 展，我们的祖先在不断改进石器和寻找石料的劳动中，发现了天然铜块 （自 然铜），把它加热锻打，加工成各种器物，铜首次被有意识地用来作为材料 后来又发现把锡矿石加到铜里一起熔炼，制成的物品更加坚韧耐磨，这就是 青铜一般来说，原始的农业、手工业和文字是青铜时代的特征 公元前5500到4000年之间，随着灌溉技术的出现以及顺乎自然而形成 的手工业，人类进入其生存的一个新的历史阶段早期东方人在河谷地区居 住，使农业和手工业分开这是第二次大的社会分工，它使劳动生产率急剧 增长，从而使少数人能够占有剩余产品和行使他们的权力可以想像，一个 古代狩猎者为保障其生存基础，需要有20平方公里的猎区；而以农田为生存 基础的耕农，则可在相同的面积上养活9000人显然，这个时期的初期已取 得了巨大的进步，而后来的自然手工业和灌溉技术更使其大大向前迈进，彩 陶是这个时期引人注目的改进考古人员除发现了简单的用品外，还发现大 量的容器，尤其是有相当艺术价值的绘画的容器金属铜比石头具有更广泛 的用途，这使它更广泛被采用，而石头作为材料已退居第二位。

更主要的发 展成果是青铜，铜具有这种形式后，才大大优于石器起初，人们只是无意 识地在铜内加入其它金属，如铅、锌、银和锡而得到合金但不久便认识到， 这些真铜和假铜具有比纯铜更好的性质，而用 6～20％的锌制成铜合金的效 果最佳 在青铜时代早期，就发明了金属浇铸这一重要工艺技术它主要用于合 金成分大于10％的合金，因为这时已经不能再用锤打的方式进行加工青铜 熔炼是个突破，此后便能生产成分不同的新材料，冶金迈入技术历史的前列 随之而来的是金属分割、成型、焊接等不同的金属加工技术，同时，也使社 会物质水平和人类文明得到不同程度的提高 在五千多年前的仰韶文化遗址中，发现了陶制纺轮和骨针，有的陶器上 留有麻布纹的痕迹，说明人们已懂得纺织在3500～3000年前的商代遗址 中，出土了大量青铜器，包括青铜乐器铜铙河南安阳出土的商代晚期大司 母戊鼎重达875千克，以其精美壮丽闻名中外商代的墓葬物中已经有镀锡 的铜器和锡、铅、金器，商代的甲骨文字中，有不少“车”、“舟”、”帆” 字，反映出当时的交通已有相当高的水平 我国的青铜冶炼始于夏代 （公元前2140～公元前1711年）进入奴隶 社会以后，炼钢技术发展很快。

所使用的劳动工具、武器、食具、货币、日 用品和车马装饰，都是用青铜制造的，显示出我们祖先精湛的艺术才能更 主要的是青铜材料代表一种新的生产力登上了历史舞台，有力地促进了生产 ----------------------- Page 5-----------------------的发展和人类文明的进步 铁的出现，在很大程度上与陨铁的发现有关，但铁矿开采可能与铜矿开 采有关铁加工曾有两个技术中心，一个中心是西亚，另一个中心是中国 在那里，当时正向最早期的机械过渡 （使用动物和水轮作动力的最老的机 器），直到18、19世纪的工业革命才从数量和规模上超越了这个阶段越来 越多的手工业者能自力开采和加工金属少数锻工场掌握了加工和制作最精 良铜材的技术淬火钢获得了声誉，古代称之为塞乐铁为获得熔化金属矿 石达到的温度，使用了木炭但如果没有充分的氧气，木炭最高只能达到900 ℃，被熔碴污染的初级产品在炽热状态下加以锤打，使其净化，从而可得到 可锻铁根据考古挖掘和现有的文献来判断，铁在公元前12世纪最终占据了 统治地位 2700～2400年前的春秋时代，我国人民已经掌握了冶铁技术，比欧洲早 1800年左右。

那时是战国时代，铸铁的生产和应用显著扩大，已经使用铁模 铸造农具，白口铁、展性铸铁、麻口铁等品种相继出现，进而由铸铁发展到 炼钢，并且发展了三种不同的炼钢方法 我国的传统冶炼和浇铸技术，包括精密浇铸技术延续发展了一千多年， 直到六百多年前的明朝还在世界上处于遥遥领先地位，这也是我国灿烂的古 代文化繁荣的基础，我国劳动人民对人类文明作出了巨大贡献 在公元一世纪来临时，技术发展达到了第一个高潮罗马帝国的崩溃和 此后许多世纪许多社会生活领域的停滞不前，禁锢了技术的进步 ----------------------- Page 6-----------------------工业革命与新兴材料 公元1000年以后，技术领域才开始了一个新时代原料的开采和加工技 术经历了重要的繁荣阶段，当时以水力为驱动能代替以往动物和人的力量 利用水力驱动的鼓风机使冶炼达到的温度，可将铁化为液体，铁在炉火中被 加工成可锻铁，从而发明了精炼法此法直到18世纪末才被其它方法淘汰， 直到这时才可以大量生产质量较高的铁 18世纪是技术革新的世纪对行将到来的基础材料工业发展来说，最重 要的发明是人们掌握了用硬煤炼焦并用于为炼铁输入能量。

后来很快就发明 了搅炼法，这种炼钢法可使用硬煤而不使其接触铁1856年，在把常压空气 鼓进一个转炉内将铁变为钢的时候，引起了极大轰动19世纪，西汀丁—— 马丁法和托马斯法标志着炼钢技术的完善 在此，涉及到材料史上一个新的历史阶段因为它是科学技术革命以前 人类历史上整个生产力系统第一次革命性转变的标志，故对其作几点重要说 明 18世纪中期，可以看出当时最进步的国家（如英国）的技术发展趋势， 这种发展在数十年内即导致阶级结构发生史无前例的变化，这就是 18、19 世纪的工业革命当（1879年）革命的风暴席卷法国时，英国正在发生比较 安静的、但同样是巨大的变革蒸汽和新的工作母机把手工工场转变为现代 化大工业，从而使市民社会的全部基础发生了革命性变化手工工场的缓慢 发展过程转变为一个真正暴风雨般、突飞猛进的生产阶段 劳动手段的变化，即从工具到机器的飞跃，促使其它工业部门也不能停 滞不前机器在重工业和交通中的应用也具有同样重要意义这种变化与材 料有多大关系呢？ 18世纪中期，由于生产金属所需的木炭不断增加，使英国的森林遭到严 重砍伐如果仍然不控制砍伐，便威胁到水土的保持寻求新的、利用硬煤 炼钢方法，不但能使生产保持当时的水平，而且能加以提高，以适应国民经 济增长的需要。

经过许多试验终于达到目的，1759年卡龙制铁厂首次用煤代 替木材1750年一炉的产量约为300吨，而1800年之后已达到1500吨，1783 年首次使用的炒钢法使钢铁生产发生了一次革命，它提高了钢的产量，最后 还成功地把蒸汽机用在钢铁的生产中在此之前，蒸汽机已经用在深度日益 增加的矿山，以解决排水问题 随着纺织工业建设对机器需求的不断增长，出现了新的工业部门——机 械制造工业这个工业的劳动对象很久以来始终是木材，而且动工方式最初 大多是木材加工，后来对铁、钢、黄铜和其它材料逐渐增多加工在资本主 义生产把国民经济立于新的基础上、将它所占领的市场统一为国内市场的情 况下，必须用新的交通系统把生产与消费、原料与销售市场联系起来因而， 建造铁路就成为工业革命的巨大推动力，“钢铁时代”来临了但这个时代 几乎没能达到其骄傲的顶峰，因为新的材料已经问世了，那就是塑料 天然产物的转换及合成材料的历史同焦油染料工业的历史有密切联系 焦油染料工业在19世纪末期是作为过去有机化学的工业结晶而形成的随着 硬煤炼焦的增多，焦油产。