了得網科普讀物_材料圖傳--關於材料發展史的對話

編輯推薦

《材料圖傳》是一部關於材料發展史的科普著作。采用全彩色印刷。作者通過一半插圖、一半對話的形式，描繪了上下幾千年、縱橫數萬裡的人類開發和使用材料的全景畫卷。歸納了人類關於材料應用智慧的形成過程。總結了人類認識材料自身規律的前進步伐。展望了未來材料的發展方向。使讀者可獲得參觀材料歷史博物館的美妙感覺。

《材料圖傳》一書榮獲2015年全國優秀科普作品獎。

內容簡介

本書是我國*部全面介紹人類認識和開發材料歷史的科普著作。在五十幾萬字的篇幅裡，作者通過一半插圖、一半對話的形式，介紹了上下幾千年、縱橫數萬裡的人類開發材料的全景畫面。該書有助於增進青年對材料的全面了解和研究興趣，有助於啟迪青年在材料發展上的創新能力，進而為推動歷史進步展示纔華與智慧。本書的本傳部分是內容核心，全面介紹了史前、古代、近代和現代文明等各時期裡材料的發展，包括材料科學的形成；此外，在前傳中簡要介紹了與時空、考古及年代學有關的基礎知識；還在後傳中對未來二十年的材料發展做了展望。本書有如下三個特色：一是通過大量歷史圖片、照片和示意圖，全面、簡略地介紹了從舊石器、新石器時代開始，經過銅器、鐵器時代，一直到現代材料的發展歷程，使讀者可獲得參觀材料歷史博物館的感覺；二是探究材料發展的歷史過程，突出歷史人物，明確歷史年代，以彌補教科書的不足；三是探究材料進步的內在邏輯和相互關聯，使讀者把握材料發展的總體脈絡和特定規律。

本書適合廣大愛好科學技術的年輕人，特別是愛好材料科技的青年，也適合高等學校材料科學與工程等專業的學生閱讀，並可供材料科技工作者參考。

作者簡介

郝士明教授是一位基礎扎實、學風嚴謹、學術水平很高的教授。不僅對自己專長的相圖計算領域有深入研究，成就顯著；而且對於材料與冶金的全局性問題也有深刻的認識，是位具有廣闊視野的科學家。更難能可貴的是：他對歷史問題有特殊興趣，對人文社會科學也頗有涉獵。在討論各種問題時，他經常能發表獨到的看法和發人深思的見解。
郝士明簡歷：東北大學，教授、博導，1962年畢業於東北工學院（今東北大學）金屬學及熱處理專業並留校，1980年赴日本東北大學金屬材料學科留學，1982年獲得該大學的工學博士學位後回國。
1983年起被東北大學聘為副教授、教授。1987～1996年任該大學材料科學與工程繫主任。1993年起任博士生指導教師。1996～1998年任材料與冶金學院院長。
1983年起為東北大學的研究生講授《合金設計與合金熱力學》；並應邀為中科院金屬研究所、中科院腐蝕與防護研究所、冶金部鋼鐵研究總院的博士生和碩士生講授《合金熱力學》8年。
從1983年起，共完成國家科委、國防科工委、國家自然科學基金等科研項目12項，獲得國家自然科學基金支持7次。
主要學術成就有，從熱力學理論和實驗研究兩方面揭示了有序－無序轉變對合金相平衡的重要影響，獲國家*科技進步（甲類）二等獎（1988）和三等獎（1995）；郝士明教授是一位基礎扎實、學風嚴謹、學術水平很高的教授。不僅對自己專長的相圖計算領域有深入研究，成就顯著；而且對於材料與冶金的全局性問題也有深刻的認識，是位具有廣闊視野的科學家。更難能可貴的是：他對歷史問題有特殊興趣，對人文社會科學也頗有涉獵。在討論各種問題時，他經常能發表獨到的看法和發人深思的見解。

郝士明簡歷：東北大學，教授、博導，1962年畢業於東北工學院（今東北大學）金屬學及熱處理專業並留校，1980年赴日本東北大學金屬材料學科留學，1982年獲得該大學的工學博士學位後回國。

1983年起被東北大學聘為副教授、教授。1987～1996年任該大學材料科學與工程繫主任。1993年起任博士生指導教師。1996～1998年任材料與冶金學院院長。

1983年起為東北大學的研究生講授《合金設計與合金熱力學》；並應邀為中科院金屬研究所、中科院腐蝕與防護研究所、冶金部鋼鐵研究總院的博士生和碩士生講授《合金熱力學》8年。

從1983年起，共完成國家科委、國防科工委、國家自然科學基金等科研項目12項，獲得國家自然科學基金支持7次。

主要學術成就有，從熱力學理論和實驗研究兩方面揭示了有序－無序轉變對合金相平衡的重要影響，獲國家*科技進步（甲類）二等獎（1988）和三等獎（1995）；

對高淬透性材料的淬透性表征和模具材料的表面處理等方面的研究有獨特貢獻，獲遼寧省科技進步一等獎（1987）和二等獎（1988），黑龍江省科技進步二等獎（1997）；

對TiAl金屬間化合物的相平衡和組織控制進行了繫統的研究；關於合金鋼的CD滲碳表面處理進行了富有開拓性的研究，這些成果獲得了國內外同行專家的關注、引用和好評。

在國內外著名刊物上發表論文150餘篇。

在冶金工業出版社、航空工業出版社、化學工業出版社等出版著作5部。

培養了30餘名博士、碩士研究生。

中國物理學會相圖專業委員會顧問，1991年獲國家*、人事部授予的“有突出貢獻留學回國人員”的榮譽稱號，1992年獲國務院特殊津貼；1998年獲“遼寧省優秀研究生指導教師”稱號。

1
材料前傳
1.1時空框架／004
1.2時空的拓展／006
1.3地球與生命／008
1.4第四紀冰川／010
1.5從猿到人／012
1.6考古學與考古學家／014
1.7安特生與中國史前史／016
1.8碳14與測年技術／018
1.9時空的另一端／020
2
材料本傳
2.1史前材料／0231

材料前傳

1.1時空框架／004

1.2時空的拓展／006

1.3地球與生命／008

1.4第四紀冰川／010

1.5從猿到人／012

1.6考古學與考古學家／014

1.7安特生與中國史前史／016

1.8碳14與測年技術／018

1.9時空的另一端／020

2

材料本傳

2.1史前材料／023

2.1.1 漫長的蒙昧時代／024

2.1.2 舊石器中晚期材料／026

2.1.3 人類發明——弓箭／028

2.1.4 新石器時代是現代人／030

2.1.5 新石器時代早期材料／032

2.1.6 新石器時代中期材料／034

2.1.7 新石器時代晚期材料／036

2.1.8 銅石並用—— 冰人奧茨／038

2.1.9 銅冶金興起／040

2.1.10西亞歐非的青銅時代／042

2.1.11神器禮器明器／044

2.1.12中國青銅時代興起／046

2.1.13中國王權萌芽時期材料／048

2.2古代材料／051

2.2.1 夏代青銅器／052

2.2.2 商代青銅器／054

2.2.3 西周青銅器／056

2.2.4 青銅兵器農具大觀／058

2.2.5 早的材料設計／060

2.2.6 赫梯文明之謎／062

2.2.7 赫梯人的發明——塊煉鐵／064

2.2.8 中國早的鐵器／066

2.2.9 中國人的發明——鑄鐵／068

2.2.10發明生鐵脫碳鋼／070

2.2.11發明炒鋼／072

2.2.12百煉鋼與灌鋼／074

2.2.13古代何以為衣？／076

2.2.14古老的高分子復合材料——漆器／078

2.2.15挑戰蔡倫——造紙新論／080

2.2.16建築材料東西說／082

2.2.17瓷器是何時發明的？／084

2.2.18瓷器何時成熟？／086

2.2.19宋代的瓷器高峰／088

2.2.明清中國瓷器／090

2.2.21文藝復興與材料／092

2.3近代材料1——材料的發展／095

2.3.1 鐵冶金近代化／096

2.3.2 發明軋鋼技術／098

2.3.3 偉大鋼時代到來／100

2.3.4 鋼質量的提高／102

2.3.5 古老坩埚鋼／104

2.3.6 開發新鋼種／106

2.3.7 新合金大量發明／108

2.3.8 鋼鐵需要標準化／110

2.3.9 水泥興起／112

2.3.10玻璃大生產／114

2.3.11陶瓷工業化／116

2.3.12硫化橡膠成功／118

2.3.13人工合成橡膠／120

2.3.14發明賽璐珞／122

2.3.15發明塑料——合成材料問世／124

2.3.16金屬——鋁的出世／126

2.3.17發明硬鋁／128

2.3.18不鏽鋼發明／130

2.3.19發明磁性材料／132

2.3.20鋁鎳鈷發明之戰／134

2.3.21陶瓷功能材料突起／136

2.3.22高硬材料的步伐／138

2.3.23鋼的工藝性能——易切削鋼／140

2.3.24高淬透性鋼開發／142

2.3.25半導體有哪些特性？／144

2.3.26半導體晶體管悄然登場／146

2.3.27超合金問世／148

2.3.28高溫合金快速進步／150

2.3.29發明尼龍／152

2.3.30復合的意義／154

2.3.31鈦合金走進歷史／156

2.4近代材料2——材料科學的形成／159

2.4.1近代化學興起／160

2.4.2何時認識材料強度？／162

2.4.3何時測定材料硬度？／164

2.4.4認識微觀世界／166

2.4.5鋼細節的價值／168

2.4.6 材料組織學誕生／170

2.4.7 熱分析能測得什麼？／172

2.4.8 個相圖誕生／174

2.4.9 追尋理論基礎／176

2.4.10X射線與材料／178

2.4.11認識結構的利器／180

2.4.12實測材料結構／182

2.4.13認識金屬結晶與晶界／184

2.4.14光學顯微鏡的發展／186

2.4.15發明電子顯微鏡／188

2.4.16發明電子探針／190

2.4.17理論估算強度的尷尬／192

2.4.18位錯理論靠思辨前行／194

2.4.19相變與材料結構／196

2.4.20有多少種相變？／198

2.4.21擴散、蠕變與超塑性／200

2.4.22高分子成為科學／202

2.4.23合金設計的相計算／204

2.5現代材料1——結構材料／207

2.5.1 鋼鐵材料的新階段／208

2.5.2 應戰強韌需求／210

2.5.3 微合金化鋼／212

2.5.4 無碳氮鋼（IF鋼）的興起／214

2.5.5 不鏽鋼的超低碳化／216

2.5.6 中國發明的超低溫用鋼／218

2.5.7 塑料升級——工程塑料登場／220

2.5.8 開闢新的纖維世界／222

2.5.9 金屬基復合材料問世／224

2.5.10陶瓷材料復合增韌／226

2.5.11碳-碳復合材料異軍突起／228

2.5.12金屬間化合物結構材料熱潮／230

2.5.13鈦的鋁化物升溫／232

2.5.14先進陶瓷——更強的材料／234

2.5.15環境意識材料——材料終極期望／236

2.5.16以新尺度關注物質

——納米材料出現／238

2.5.17尺度之奇——納米結構的性能／240

2.5.18難解對稱性——準晶材料／242

2.5.19輕金屬材料——鎂的崛起／244

2.5.20特殊加工——鎂合金應用／246

2.5.21進入超級鋼時代／248

2.6現代材料2——功能材料／251

2.6.1 形狀記憶合金／252

2.6.2 發現金屬玻璃／254

2.6.3 金屬玻璃新材料／256

2.6.4 液晶材料大放異彩／258

2.6.5 奇異的功能高分子／260

2.6.6 釹鐵硼和反物質探索／262

2.6.7 的磁性材料／264

2.6.8 高T

C超導材料世界會戰／266

2.6.9 功能陶瓷——感官與能力延伸／268

2.6.10人工晶體異彩紛呈／270

2.6.11直接服務於人體——生物醫學材料／272

2.6.12材料的境界——人工器官／274

2.6.13支撐現代文明的信息材料／276

2.6.14信息高速公路載體——光導纖維／278

2.6.15安全能源——太陽能轉換材料／280

2.6.16氫能安全利用——儲氫材料／282

2.6.17計算材料學興起／284

2.6.18計算相圖與合金設計／286

2.6.19原理材料設計／288

3

材料後傳

3.1 超級鋼領軍未來金屬材料／292

3.2 未來鋼鐵材料的發展／294

3.3 守衛人類安全的核防護材料／296

3.4 輕金屬更受青睞／298

3.5 對鈦合金的期待／300

3.6 期望輕質化合物材料／302

3.7 挑戰金屬——特種工程塑料／304

3.8 工程塑料用於3C產品／306

3.9 現代工具的悄然變化／308

3.10徹底解決排放之路

——氫冶金／310

3.11再制造——材料復活之路／312

3.12資源位移——城市礦山／314

3.13高溫合金由“誰”接班？／316

3.14海洋工程材料／318

3.15當厚度極小化——薄膜材料／320

3.16幾種特殊薄膜材料／322

3.17材料塗層無所不在／324

3.18高熔點金屬不會缺席／326

3.19五彩繽紛碳納米結構／328

3.20納米結構的特異性能／330

3.21未來重大工程的材料／332

3.22對特殊領域的關注／334

3.23“特斯拉”會領跑下去嗎？／336

3.24材料設計的未來／338

參考書目／340

人物年代索引／345

後記／353

前言

材料是人類文明的三大支柱之一，研究材料發展過程的歷史是人們了解社會進步，提高科技素質，增進創新能力的一個必要環節。但是，全面地介紹材料發展歷史的書籍是非常少見的，這不能不說是一個缺憾。我認真分析一下，出現這種現像並不奇怪。無論以什麼形式介紹材料方面的歷史，都需要作者有較高的學術素養，對材料整體要有全面、深入的把握能力。即使是多年從事材料研究經驗豐富的資深專家，也會感到自己隻是對某個領域比較熟悉；很少有人會願意離開自己的專長，去介紹並不熟悉的領域。因為材料的歷史淵源已久，種類很多，全面介紹會感到力不從心。如果一定要做，一般也會選擇聯合較多不同領域的同道，各自分擔，共同負責。但這又絕非易事，也會有種種特殊困難和問題。我想也許正是由於這樣的原因，纔造成了缺少材料史方面著作的結果。
東北大學郝士明教授是我的一位老朋友。當我知道他要寫這樣一部作品時，曾問他為什麼不多找幾個人一起合作。他的回答是：人很難找啊！退休的同齡人不願自討苦喫，要頤養天年；年輕人要全力拼搏科研教學線，沒時間干這種報不上賬的工作。噢！這確實是一個實際問題啊。在我看來，本來是件很有意義的工作，卻因為上面這些原因，難於有合適的人和合適的方式去完成。材料是人類文明的三大支柱之一，研究材料發展過程的歷史是人們了解社會進步，提高科技素質，增進創新能力的一個必要環節。但是，全面地介紹材料發展歷史的書籍是非常少見的，這不能不說是一個缺憾。我認真分析一下，出現這種現像並不奇怪。無論以什麼形式介紹材料方面的歷史，都需要作者有較高的學術素養，對材料整體要有全面、深入的把握能力。即使是多年從事材料研究經驗豐富的資深專家，也會感到自己隻是對某個領域比較熟悉；很少有人會願意離開自己的專長，去介紹並不熟悉的領域。因為材料的歷史淵源已久，種類很多，全面介紹會感到力不從心。如果一定要做，一般也會選擇聯合較多不同領域的同道，各自分擔，共同負責。但這又絕非易事，也會有種種特殊困難和問題。我想也許正是由於這樣的原因，纔造成了缺少材料史方面著作的結果。

東北大學郝士明教授是我的一位老朋友。當我知道他要寫這樣一部作品時，曾問他為什麼不多找幾個人一起合作。他的回答是：人很難找啊！退休的同齡人不願自討苦喫，要頤養天年；年輕人要全力拼搏科研教學線，沒時間干這種報不上賬的工作。噢！這確實是一個實際問題啊。在我看來，本來是件很有意義的工作，卻因為上面這些原因，難於有合適的人和合適的方式去完成。

我與郝士明教授相識於26年前。當時他從國外回來不久，剛擔任材料繫主任。我們經常在各種學術會議上相遇，共同評審科研項目，共同評審博士生、碩士生論文，還共同負責過化學工業出版社2004年版《材料科學與工程手冊》的部分撰寫與編輯工作。共同經歷使我逐漸了解到，他是一位基礎扎實、學

風嚴謹、學術水平很高的教授。不僅對自己專長的相圖計算領

域有深入研究，成就顯著；而且對於材料與冶金的全局性問題也有深刻的認識，是位具有廣闊視野的科學家。更難能可貴的是：他對歷史問題有特殊興趣，對人文社會科學也頗有涉獵。在討論各種問題時，他經常能發表獨到的看法和發人深思的見解。如果他有寫作材料史題材的打算，確實是稱職的人選之一。

郝士明教授的這部《材料圖傳》中，作者通過大量的歷史圖片、問題圖解等，全面、簡略地介紹了從史前的石器時代，經過銅器、鐵器一直到現代材料的發展歷程，還對未來20年的前景做了展望和分析，使讀者能夠獲得如同參觀材料歷史博物館的感覺。當然，由於上下五千年，縱橫數萬裡，在五十幾萬字的篇幅裡是不可能面面俱到，一一做出專家式的解答的。但是，我卻看出，作者是盡其所能表達出了一個材料學者應有的深邃見識，清晰地給出了材料發展的總體脈絡。

作為一位七十幾歲的作者，郝老師能親力親為地檢索、繪制出千幅以上的圖片，工作量之大，令人欽佩。作者所撰寫的解說文字也表現出很強功力，既有深入具體的分析，又有風趣幽默的評論。與通常的材料學讀物的重要差別還有：該書注重人物與年代，這正是其他書籍所欠缺的。所以，該書雖然定位為青年科普讀物，我卻認為，對於材料科技人員也是很有參考價值的。

總之，我認為郝士明教授此書是一件特色突出的難得作品，我為他退休之後能不辭辛勞做此好事而深為感動。該書的問世，給年輕人提供了一部初入材料領域，學習材料與人類文明發展密切關繫的讀物，是年輕人的幸事，其實也是材料學界的幸事。以上介紹，是自己的初步感受，希望對各界不同類型讀者了解此書特點能有所幫助。

中國科學院金屬研究所研究員

中國工程院院士

2013年10月

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