郝士明

(東北大學(xué) 材料學(xué)院， 沈陽(yáng) 110819)

材料發(fā)展大事記

郝士明

(東北大學(xué) 材料學(xué)院， 沈陽(yáng) 110819)

這是為拙作《材料圖傳》補(bǔ)寫的大事記，計(jì)257件，內(nèi)容限于該書范圍.蒙各方厚愛，《材料圖傳》出版后，讀者反饋了很多肯定性意見.但也指出，書中涉及的材料相關(guān)事件很多，而書中內(nèi)容是按分類敘述的，致使事件時(shí)序交叉反復(fù)，難以把握各事件的總體時(shí)間順序.而事件自然時(shí)序本身也是具有科學(xué)意義的.鑒于該書再版時(shí)間制約因素尚多.謹(jǐn)先以此形式答報(bào)各方讀者的關(guān)心.

續(xù)表 年大事件書節(jié)序BC15世紀(jì)瓷器于BC1500年的商初發(fā)端，被稱作“原始瓷”；到東周時(shí)期(BC7世紀(jì)左右)的越窯青瓷已近于成熟期．東漢(AC2世紀(jì))的越窯青瓷達(dá)到了穩(wěn)定的高水平期．2 2 17BC12世紀(jì)BC1182年赫梯被鄰國(guó)亞述王國(guó)攻滅．開戰(zhàn)前亞述先盜取了赫梯的塊煉鐵技術(shù)，使其鐵制武器優(yōu)勢(shì)喪失．此后塊煉鐵技術(shù)傳入周邊各國(guó)．2 2 7BC9世紀(jì)塊煉鐵技術(shù)傳入我國(guó)：河南三門峽遺址中西周末年之玉柄虢季劍，為滲碳?jí)K煉鐵劍．2 2 8BC8世紀(jì)中國(guó)發(fā)明鑄鐵制造技術(shù)．山西天馬-曲村遺址發(fā)現(xiàn)西周前期鑄鐵殘片．2 2 9BC8世紀(jì)中國(guó)春秋時(shí)期起，將鑄鐵用于犁鋤等農(nóng)具，至戰(zhàn)國(guó)盛行，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲大發(fā)展．2 2 9BC6世紀(jì)BC5～6世紀(jì)印度出現(xiàn)烏茲鋼技術(shù)：用坩堝熔制2公斤以下的高碳鋼錠，能經(jīng)鍛造制成刀劍，如大馬士革劍．技術(shù)神秘，成品率極低，價(jià)格如金．2 3 5BC5世紀(jì)儒家經(jīng)典《周禮》冬官《考工記》詳細(xì)記載了2500年前的青銅合金的成分、性能及用途．是最早的金屬材料百科經(jīng)典．2 2 5BC3世紀(jì)中國(guó)戰(zhàn)國(guó)晚期，已經(jīng)能夠?qū)⒑穸炔淮蟮蔫T鐵件，高溫加熱脫碳鍛打，制成含碳量相當(dāng)于鋼的器物．2 2 10BC2世紀(jì)中國(guó)發(fā)明重大制鋼技術(shù)“炒鋼”的證據(jù)：徐州獅子山西漢楚王陵遺址發(fā)現(xiàn)炒鋼制鐵矛．2 2 11105中國(guó)東漢黃門官蔡倫總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)，將造紙?jiān)蠑U(kuò)大到樹皮、廢網(wǎng)等，最終發(fā)明優(yōu)質(zhì)、價(jià)廉、資源可持續(xù)的，具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的造紙術(shù)．2 2 15184中國(guó)發(fā)明百煉鋼、灌鋼等大量制取鋼制品的特殊鍛造方法．2 2 121450德國(guó)工匠古登堡成為第一位留下姓名的金屬材料發(fā)明者．他1450年發(fā)明的Pb-Sn-Sb合金用于制造印刷鉛字．是通過活字印刷傳播文化的起點(diǎn)之一．2 2 211556德國(guó)醫(yī)生阿格里科拉的遺著《冶金學(xué)》出版．明末德傳教士湯若望譯該書成中文，取名：《坤輿格致》．美國(guó)31任總統(tǒng)胡佛在任職總統(tǒng)前，曾將該書譯成英文，發(fā)表在《礦冶雜志》上．此書圖文并茂，是礦冶領(lǐng)域開山之作．2 2 211638伽利略創(chuàng)建材料力學(xué)．1678年英國(guó)科學(xué)家胡克測(cè)定材料彈性模量．1620～1680年法國(guó)科學(xué)家馬利奧特測(cè)定了木材的拉伸性能．2 4 21665英國(guó)科學(xué)家胡克1660年代制作復(fù)式顯微鏡，觀察微觀世界，1665年其巨著《微觀圖畫》出版．圖集中用鉛筆忠實(shí)地描繪出植物細(xì)胞，昆蟲復(fù)眼等微觀細(xì)節(jié)．幾乎同時(shí)，荷蘭先驅(qū)者列文虎克用單鏡頭顯微鏡發(fā)現(xiàn)了微生物．2 4 416881688年法國(guó)的納夫制出大塊拋光玻璃，玻璃工業(yè)文明開始．這之前的幾個(gè)里程碑是：1226年英國(guó)首次制出玻璃寬板，1330年法國(guó)首次制出冕牌玻璃，1620年英國(guó)首次制出吹制玻璃板等．2 3 101709英國(guó)工匠達(dá)比父子發(fā)明煤干餾制取焦炭．利用焦炭的高強(qiáng)度解決了爐料支撐和通風(fēng)問題，大幅度提高了高爐水平．1729年第二代達(dá)比建成近代高爐，完成由木炭向焦炭的轉(zhuǎn)變，英國(guó)成為制鐵大國(guó)．2 3 11750英國(guó)工匠洪茲曼父子研究繼承了烏茲鋼秘密，探索出用坩堝煉制少量高碳鋼的技術(shù)．成為謝菲爾德工具鋼品牌．1850年后德國(guó)克虜伯家族將其引入到德國(guó)，用于生產(chǎn)軍工產(chǎn)品．2 3 517501750年英國(guó)的多龍德用折射率不同的玻璃制凹透鏡(燧石玻璃)和凸透鏡(冕牌玻璃)，合成后使不同顏色光線聚焦在一起，解決了透鏡色差問題．2 4 141755英國(guó)工程師斯密頓研究發(fā)現(xiàn)：要獲得水硬性必須采用含粘土的石灰石燒制，為近代水泥研制奠定了理論基礎(chǔ)．2 3 10

續(xù)表 年大事件書節(jié)序1772英國(guó)化學(xué)家舍勒于1772年，普利斯特里于1773年，各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了氧氣．但普氏卻終生相信燃素說；拉瓦錫繼續(xù)用精確實(shí)驗(yàn)，證明氧氣是大氣的組分之一，約占五分之一，奠定現(xiàn)代化學(xué)的基礎(chǔ)．2 4 11781瑞典化學(xué)家貝格曼創(chuàng)建分析化學(xué)．1781年他論證：熟鐵、生鐵和鋼是同類物質(zhì)，僅含碳量不同．1798年克勞埃特用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該判斷．2 4 11783英國(guó)工程師亨利·考特取得刻槽軋輥專利，實(shí)現(xiàn)水力驅(qū)動(dòng)的可鍛鐵壓力加工．2 3 21784英國(guó)工程師亨利·考特發(fā)明用焦炭加熱的攪拌冶煉反射爐．實(shí)現(xiàn)焦炭與冶煉分區(qū)減少污染．生鐵中加入粉碎的鐵礦石．熔化后用鐵棒攪拌，使鐵水與礦石、熱空氣充分接觸以脫碳，大量制取可鍛鐵．卡爾·馬克思高度評(píng)價(jià)此發(fā)明．2 3 117951795年德國(guó)化學(xué)家克拉普魯斯在分析“金紅石”時(shí)，意識(shí)到這里含有新元素．他主張用希臘神話中大地之子“Titanium”來命名該元素．2 3 311796英國(guó)工匠帕克用泥灰?guī)r燒制出棕色的水泥，即羅馬水泥．又稱天然水泥．2 3 918021802年蓋-呂薩克明確了絕對(duì)溫度溫標(biāo)———熱力學(xué)溫標(biāo)，推定絕對(duì)零度是-273℃．從理論上解決了應(yīng)用氣體溫度計(jì)可測(cè)定任意溫度，包括高溫溫度．2 4 71812德國(guó)礦物學(xué)家莫斯提出一種對(duì)物質(zhì)硬度分級(jí)的方法，稱為莫氏硬度．這種硬度數(shù)字只是級(jí)別符號(hào)，并無物理意義．2 3 221813法國(guó)技師畢加發(fā)現(xiàn)石灰和粘土按三比一混合可制成水泥．2 3 918201820～1822年，英國(guó)科學(xué)家法拉第在貝塞麥發(fā)明煉鋼法之前，開始研究合金鋼基礎(chǔ)問題．他建立了研究Fe-M(合金元素)二元合金性質(zhì)的經(jīng)典方法．2 3 618211821年德國(guó)科學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)：兩種不同金屬組成一個(gè)回路，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)被加熱時(shí)這個(gè)回路周圍將出現(xiàn)磁場(chǎng)，使磁針偏轉(zhuǎn)．2 4 71824英國(guó)工匠約瑟夫·阿普丁父子發(fā)明水泥．真正實(shí)現(xiàn)了“物美價(jià)廉”：水硬性好、強(qiáng)度高、原料豐富、價(jià)格便宜．也稱“波蘭特水泥”，即現(xiàn)代水泥．2 3 91825丹麥科學(xué)家奧斯特，用鉀汞齊還原無水氯化鋁，再蒸發(fā)掉汞，第一次制得了純鋁．人們稱奧斯特是制鋁第一人，他也是電流磁場(chǎng)的發(fā)現(xiàn)者．2 3 161827德國(guó)科學(xué)家沃勒用鉀還原無水氯化鋁制得少量鋁粉．1845年他使氯化鋁氣體通過熔融金屬鉀，制得少許鋁珠，用此測(cè)定了鋁的密度、延展性和熔點(diǎn)等．2 3 161833英國(guó)科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)Ag2S與金屬相反，當(dāng)溫度提高時(shí)其電阻變小，導(dǎo)電性增強(qiáng)．還發(fā)現(xiàn)多種化合物都有這種規(guī)律，只是Ag2S最明顯．這是半導(dǎo)體的最初發(fā)現(xiàn)．該特征后被稱作半導(dǎo)體第一特征．2 3 251839美國(guó)冶金工程師巴比特發(fā)明了一種錫基軸承合金，用來制作軸瓦，極好地解決了旋轉(zhuǎn)軸的支撐和減摩問題．稱作巴氏合金．2 3 71839法國(guó)物理學(xué)家貝克萊爾家族的第二代A E 貝克萊爾，在19歲幫助父親A C 貝克萊爾做實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)光生伏打效應(yīng)，后被稱作半導(dǎo)體第二特征．2 3 2518441819年蘇格蘭化學(xué)家馬金托希發(fā)現(xiàn)橡膠能被煤焦油溶解，可制防水布．1820年興建了第一個(gè)橡膠廠．1828年英國(guó)人用膠乳制成防雨布．1844年美國(guó)工匠古德伊爾研究成功硫化工藝后，橡膠才真正成為重要實(shí)用材料．2 3 1218511851年倫敦首屆世界博覽會(huì)上，約瑟夫·帕克斯頓的全部使用大塊玻璃和型鋼的設(shè)計(jì)大獲成功，效果轟動(dòng)．大大節(jié)約了經(jīng)費(fèi)．成為玻璃建筑先驅(qū)．2 3 10

續(xù)表 年大事件書節(jié)序1856英國(guó)工程師貝塞麥發(fā)明空氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼．1856年，貝塞麥豪邁宣布他的發(fā)明：“考特的渣鐵難分、不停鍛造的時(shí)代過去了！做好鑄型吧！，準(zhǔn)備把鋼鑄成各種需要的形狀吧！”從此開始了由可鍛鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殇摰臅r(shí)代．2 3 31856法國(guó)化學(xué)家德維爾1854年用鈉還原氯化鋁制出純鋁，成本極高．1855年他制得的純鋁在巴黎世界博覽會(huì)上展出，價(jià)格比白金還昂貴．2 3 161860法拉第1826年最早明確橡膠的化學(xué)式為C5H8．1860年C G 威廉斯從天然橡膠中分離出了C5H8，取名異戊二烯；1879年G 布查德用熱裂解法制得了異戊二烯，并制成彈性體．得出結(jié)論：合成橡膠是可能的．2 3 1318601807年英國(guó)力學(xué)家托馬斯·楊等開創(chuàng)材料彈性理論；1860-1870年間德國(guó)學(xué)者建立了疲勞強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度的概念和測(cè)定方法；艾卓1903年建立沖擊韌性概念，夏比1904年開創(chuàng)沖擊韌性實(shí)驗(yàn)研究方法；1920年格里菲斯創(chuàng)立斷裂力學(xué)理論．2 4 21863英國(guó)謝菲爾德鋼鐵世家繼承人索拜是位巖相學(xué)家．1863年他用巖相觀察的經(jīng)驗(yàn)和方法，在顯微鏡下觀察鋼試樣，發(fā)現(xiàn)了碳化物和純鐵的微觀形態(tài)．2 4 51865法國(guó)工程師馬丁與德國(guó)工程師西門子兄弟合作，發(fā)明了可以大量冶煉更高質(zhì)量鋼的平爐煉鋼法．風(fēng)靡世界達(dá)一個(gè)世紀(jì)．2 3 41866英國(guó)化學(xué)家格拉哈姆最早發(fā)現(xiàn)了金屬鈀的儲(chǔ)氫特性，形成儲(chǔ)氫概念．2 6 161867俄國(guó)工程師切爾諾夫根據(jù)鋼加熱后淬火能否變硬，判斷出鋼存在一種臨界溫度．只有加熱超過此溫度才能淬火硬化．2 4 71868英國(guó)工程師馬謝特發(fā)明了鎮(zhèn)靜鋼．他還發(fā)明了高碳含量的碳素工具鋼．1868年他發(fā)明了錳鎢空冷自硬鋼，被稱作“馬謝特鋼”，可制作高速切削工具．他還發(fā)明了CrWMn、9CrSi等工具鋼．被尊稱“合金鋼之父”．2 3 61869美國(guó)印刷工約翰·海爾特1869年研究發(fā)現(xiàn)：在硝化纖維中再加入樟腦，可熱壓成各種形狀，制成又硬又軔的材料，完全可以代替象牙制作臺(tái)球．他將這種新材料命名為“賽璐珞”，意為假象牙．這是人類合成的第一個(gè)材料．2 3 141871德國(guó)化學(xué)家阿道夫·拜耳通過研究酚和甲醛的反應(yīng)，合成出靛藍(lán)并獲得了1905年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)．但他沒注意該反應(yīng)的產(chǎn)物之一，即沉在玻璃器底的固體殘?jiān)@種固體產(chǎn)物1904年被開發(fā)成第一個(gè)塑料———酚醛樹脂．2 3 151873英國(guó)電力工程師史密斯發(fā)現(xiàn)，硒的電阻會(huì)因?yàn)楣饩€的照射而明顯變?。@一效應(yīng)后被稱作半導(dǎo)體第四特征．2 3 251873美國(guó)科學(xué)家吉布斯在1873～1879年推導(dǎo)出相律，成為判斷材料相平衡關(guān)系的最重要的理論依據(jù)．2 4 91874德國(guó)物理學(xué)家布勞恩在研究晶體的導(dǎo)電性時(shí)，發(fā)現(xiàn)金屬與方鉛礦晶體的接觸點(diǎn)有整流效應(yīng)，即導(dǎo)電方向性．后被稱作半導(dǎo)體第三特征．2 3 251874德國(guó)科學(xué)家阿貝研究出物鏡成像原理．最關(guān)鍵部分是明確了像的分辨率由物鏡孔徑、光線波長(zhǎng)決定，并形成定量公式．為改進(jìn)物鏡質(zhì)量指出了方向．2 4 1418771877年德國(guó)物理學(xué)家萊曼首次觀察到液態(tài)下的晶化．1888年奧地利植物學(xué)家萊茵澤爾在加熱膽固醇脂時(shí)，發(fā)現(xiàn)渾濁溶體突變?yōu)榍宄阂后w．經(jīng)二人聯(lián)合研究，明確是液態(tài)晶體的變化．遂命名了“液晶”．2 6 41879英國(guó)年輕書記員托馬斯愛好化學(xué)，通過在自家業(yè)余實(shí)驗(yàn)，發(fā)明堿性爐襯，解決了煉鋼過程中去除有害雜質(zhì)硫和磷的重大課題．推動(dòng)了鋼質(zhì)量的提高．2 3 41880法國(guó)工程師奧斯蒙，美國(guó)工程師豪烏，德國(guó)工程師馬丁等從1880年代起用金相顯微鏡觀察鋼鐵的組織，在1900年代初建立起鋼鐵材料組織學(xué)．2 4 6

續(xù)表 年大事件書節(jié)序1882英國(guó)工程師哈德菲爾德發(fā)明了耐磨高錳鋼，被稱作哈德菲爾德鋼，我國(guó)稱錳13鋼．該鋼自發(fā)明以來，一直沿用至今；哈德菲爾德還發(fā)明了電工硅鋼，即后來大放光彩的硅鋼片用鋼．哈氏被稱為合金鋼發(fā)展的奠基者．2 3 61886美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)ASTM成立，肩負(fù)起制定各類標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法、協(xié)調(diào)供需雙方質(zhì)量要求的使命．2 3 81886美國(guó)的霍爾和法國(guó)的埃魯特同時(shí)于1886年獨(dú)立發(fā)明冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法．通過電解制得了純鋁，成本大降．二人分別在美國(guó)和法國(guó)取得專利權(quán)．2 3 1618861808年英國(guó)化學(xué)家戴維制取了純鎂，比鈦早102年．德國(guó)化學(xué)家本生1852年發(fā)明電解法制鎂，德國(guó)于1886年建第一個(gè)用本生電解法制鎂工廠．2 5 191887法國(guó)工程師奧斯蒙利用示差熱分析方法最早實(shí)測(cè)了純鐵和鋼中的臨界溫度：910℃(同素異晶轉(zhuǎn)變)，768℃(磁性轉(zhuǎn)變)和723℃(共析轉(zhuǎn)變)．2 4 718881875年德國(guó)科學(xué)家W 西門子發(fā)明電阻溫度計(jì)；1888年法國(guó)化學(xué)家勒夏特列發(fā)明鉑-鉑銠熱電偶．溫差電勢(shì)比溫差電阻更易測(cè)量，誤差更小，成為測(cè)定高溫溫度的主要方法．2 4 71893中國(guó)湖廣總督張之洞在任職期間于1889年籌建漢陽(yáng)鐵廠，1893年建成，成為亞洲最大的鋼廠．2 3 31895德國(guó)物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)X射線．立刻用來制作人體透視裝置；也很快設(shè)計(jì)出探測(cè)材料內(nèi)部缺陷的儀器．X射線對(duì)材料的更大價(jià)值是揭示原子排布的結(jié)構(gòu)．2 4 101896瑞士物理學(xué)家紀(jì)堯姆研制成一種熱膨脹系數(shù)極小的鐵鎳合金，稱作“因瓦合金”．熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)低于任何金屬，只有鐵的1/10．經(jīng)適當(dāng)處理，膨脹系數(shù)可接近于零．他因此獲1920年度諾貝爾物理獎(jiǎng)，這是材料研究唯一的一次獲獎(jiǎng)．2 3 718961887～1896年，英國(guó)科學(xué)家羅伯茨-奧斯汀實(shí)測(cè)了鐵-碳合金熔點(diǎn)和重要固態(tài)相變溫度與含碳量的關(guān)系．美國(guó)科學(xué)家豪烏評(píng)論：“這些數(shù)據(jù)可能被更精確更完整的數(shù)據(jù)替換，但是他創(chuàng)建的形式是永恒的”．第一個(gè)相圖誕生．2 4 81897英國(guó)工程師沃爾夫-巴瑞推動(dòng)統(tǒng)一鋼梁圖紙．1901年沃爾夫-巴瑞主持制定了第一個(gè)鋼鐵產(chǎn)品的英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，也是世界上第一個(gè)鋼鐵材料的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．2 3 91898美國(guó)工程師泰勒及懷特，進(jìn)一步提高馬謝特鋼的鎢含量，并加入鉻和釩，最終發(fā)明了18W-4Cr-1V型高速工具鋼，創(chuàng)造了1800米/秒的高切削速度．2 3 61899法國(guó)工程師埃魯特發(fā)明三相電弧爐煉鋼．通過石墨電極向爐內(nèi)輸入電能，冶金過程更加可控，成分更加準(zhǔn)確，鋼材質(zhì)量進(jìn)一步提高．2 3 41900從1900年到1910年，德國(guó)化學(xué)家哈里斯測(cè)定出橡膠不是異戊二烯小分子的集合體，而是異戊二烯成分的長(zhǎng)鏈大分子，分子量可以達(dá)到十萬量級(jí)．2 3 1319001900年瑞典科學(xué)家布林奈爾發(fā)明第一個(gè)具有物理意義的硬度數(shù)值測(cè)定法：測(cè)單位壓痕面積承受的載荷重力．載荷固定時(shí)，壓痕越大硬度數(shù)值越?。? 4 31900荷蘭科學(xué)家羅澤布姆根據(jù)吉布斯相律，對(duì)羅伯茨-奧斯汀實(shí)測(cè)的鐵-碳二元相圖進(jìn)行了修正，使之符合相律，成為表征系統(tǒng)熱力學(xué)關(guān)系的重要方式．2 4 81901開發(fā)出高碳含量和一定鉻含量(可與鋼中的碳形成碳化物)的軸承鋼，能夠適應(yīng)更高的旋轉(zhuǎn)速度和支撐強(qiáng)度．2 3 71901法國(guó)學(xué)者勒夏特列為金相顯微鏡設(shè)計(jì)了倒置試樣的照明光學(xué)系統(tǒng)，各國(guó)金相顯微鏡批量生產(chǎn)．2 4 14

續(xù)表 年大事件書節(jié)序1902法國(guó)化學(xué)家沃乃吉發(fā)明焰熔法制備紅寶石單晶體，開辟了人工制作裝飾用單晶塊狀寶石的歷史．2 6 101904美國(guó)化學(xué)家貝克蘭在研究酚和甲醛反應(yīng)時(shí)，關(guān)注固態(tài)殘?jiān)男袨椋罱K在眾多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手中率先證明：反應(yīng)產(chǎn)物能制成一種既具絕緣性，又具可塑性的類似橡膠的物質(zhì)．這就是第一個(gè)合成塑料“酚醛樹脂”的誕生．2 3 151904英國(guó)工程師富蘭克林于1904年，美國(guó)工程師多勒于1905年先后開發(fā)了壓鑄技術(shù)在機(jī)器零件制造上的應(yīng)用，1927年捷克的波拉克改進(jìn)了壓鑄機(jī)，使得鋁、鎂、銅零件均能生產(chǎn)，成為鎂制品的主要生產(chǎn)形式．2 5 2019061906年，德國(guó)工程師維爾姆經(jīng)過反復(fù)研究，終于通過添加銅實(shí)現(xiàn)了鋁的有效強(qiáng)化，鋁的強(qiáng)度提高了5倍．這是第一個(gè)鋁合金．因?yàn)榧冧X太軟，新合金就叫作硬鋁，即“杜拉鋁”．2 3 1719071907年美國(guó)發(fā)明家海恩斯發(fā)明司太立合金．一種高碳的鈷鉻鎢或鈷鎢合金．明確了：提高碳化物體積分?jǐn)?shù)可大幅度提高硬度，又不會(huì)像生鐵一樣脆．2 3 221908荷蘭化學(xué)家范拉爾探討了計(jì)算二元合金相圖的原理．利用了一種后來被稱作“正規(guī)溶體近似”的模型．2 6 181910俄國(guó)化學(xué)家列別捷夫用酒精制出丁二烯，并用金屬鈉作為催化劑進(jìn)行液相本體聚合，人工合成了丁鈉橡膠．2 3 1319101910年美國(guó)化學(xué)家亨特首次用Na還原TiCl4制得純度達(dá)99 9%的金屬鈦．1940年盧森堡科學(xué)家克勞爾用鎂還原TiCl4，成功地制取了海綿鈦．并用氬氣電弧爐和水冷銅坩堝重熔海綿鈦，獲得致密可鍛鈦，奠定鈦工業(yè)化基礎(chǔ)．2 3 31191220世紀(jì)初英國(guó)冶金學(xué)家亨利·布雷爾利在研究各種成分鋼的性能時(shí)發(fā)現(xiàn)，大部分保存試樣已銹蝕，但含碳0 24%、含鉻12 8%的試樣卻光潔如初，據(jù)此發(fā)明了Cr13型不銹鋼．哈特菲爾德1924年發(fā)明了18-8型鎳鉻不銹鋼．2 3 181912德國(guó)物理學(xué)家勞厄認(rèn)為：只要X射線波長(zhǎng)和晶體中的原子間距具有相同數(shù)量級(jí)，在用X射線照射晶體時(shí)就能觀察到干涉現(xiàn)象．1912年他與合作者用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了此判斷．2 4 111912德國(guó)物理學(xué)家勞倫斯·布拉格與其父亨利·布拉格利用原子面反射概念，成功地解釋了勞厄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．并以更簡(jiǎn)潔的方式解釋了X射線晶體衍射，提出著名的布拉格方程．2 4 111914旅美瑞士學(xué)者埃爾曼發(fā)明磁導(dǎo)率遠(yuǎn)大于Fe-Si合金的新型軟磁材料，一種Fe-Ni合金．后被稱作“坡莫合金”．1924～1947年獲得不斷改進(jìn)．2 3 191914科學(xué)家考尼伯格根據(jù)固體導(dǎo)電特征，將其分成導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體(當(dāng)時(shí)稱“可變導(dǎo)體”)．這是半導(dǎo)體科學(xué)概念的首次提出．1931年英國(guó)物理學(xué)家威爾遜提出半導(dǎo)體能帶理論，是半導(dǎo)體科學(xué)概念成熟的標(biāo)志．2 3 2519141907年由奧地利科學(xué)家路德維克設(shè)計(jì)，美國(guó)工程師洛克威爾兄弟1914年開發(fā)出的洛氏硬度計(jì)．使用頂角120°圓錐形金剛石做壓頭，主要針對(duì)高硬度材料，測(cè)定壓入深度．測(cè)定中、低硬度材料時(shí)用淬火鋼球壓頭．2 4 31916日本東北大學(xué)本多光太郎教授發(fā)明KS鋼．一種含鈷含鎢的高碳鋼．這是第一個(gè)人造永磁材料．最大磁能積比普通合金鋼高1倍以上．2 3 191916波蘭科學(xué)家丘克拉斯基發(fā)明晶種提拉法制備大尺寸單晶，被稱作丘克拉斯基法或CZ法．對(duì)半導(dǎo)體、人工晶體材料、金屬材料研究貢獻(xiàn)巨大．2 6 1019201920年代汽車減速箱齒輪的切削加工費(fèi)超過成本的3/4，受此啟發(fā)，開始設(shè)計(jì)專用的含硫“易切削鋼”．1937年出現(xiàn)了自動(dòng)機(jī)床專用易切削鋼．2 3 23

續(xù)表 年大事件書節(jié)序19201920年德國(guó)化學(xué)家斯陶丁格的“論聚合”劃時(shí)代論文發(fā)表，提出了“高分子”、“長(zhǎng)鏈大分子”等概念．聚合理論提出后，大量新聚合物被制造出來：聚氯乙烯(1928)，聚苯乙烯(1930)，高壓聚乙烯(1935)等．2 4 221921英國(guó)維克斯公司工程師史密斯和桑德蘭1921年開發(fā)出維氏硬度計(jì)．壓頭金剛石是頂角136°四面錐體，壓痕呈更大的正方形，提高了測(cè)量精度．硬度值是單位壓痕面積上的載荷重力．可以測(cè)定任何材料的硬度包括顯微硬度．2 4 319221922年，瑞典學(xué)者威斯特格林等用高溫X射線衍射法證明：純鐵只有兩種晶體結(jié)構(gòu)：體心立方α相和面心立方γ相，排除了低溫β相和高溫δ相．2 4 121922法國(guó)晶體學(xué)家弗里德爾根據(jù)分子的排列特征將液晶分為三類：(1)向列型，(2)層列型，(3)膽甾型．2 6 41923德國(guó)科學(xué)家施勒特爾采用粉末冶金法，制備了碳化鎢體積分?jǐn)?shù)超過80%的硬質(zhì)合金．近20%的鈷是粘結(jié)劑．事實(shí)證明：粉末冶金是制備這種材料唯一可行的方法．WC的硬度為HV1400～1800，而熔點(diǎn)在2800℃以上．2 3 221923美國(guó)科學(xué)家貝茵1923年在Cu-Au系統(tǒng)Cu3Au和CuAu3特殊成分比的固溶體的X射線衍射結(jié)果中，找到了原子有序排布證據(jù)———超結(jié)構(gòu)衍射線．2 4 1219261926年保羅·邁瑞卡(P·Merica)申請(qǐng)的在鎳鉻合金中添加少量鋁的專利，是超合金的發(fā)端．超合金，主要指鎳基高溫合金．一系列科技工作者繼續(xù)對(duì)它的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)．2 3 2719261926年芬克和坎貝爾證明，鋼淬火得到的馬氏體，并非體心立方相，而是體心正方相，只是正方度a/c接近于1．鋼馬氏體正方化是高硬度產(chǎn)生的原因．正方化起因于碳的溶入．1927年蘇聯(lián)學(xué)者庫(kù)爾久莫夫也得到相同結(jié)果．2 4 121926蘇聯(lián)物理學(xué)家雅科夫·弗倫克爾經(jīng)理論分析估算，晶體材料的屈服強(qiáng)度約等于切變彈性模量的六分之一．單晶銅切變彈性模量約9300MPa，理論屈服強(qiáng)度應(yīng)為1540MPa；實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度只有1MPa．這說明理論存在嚴(yán)重缺陷．2 4 171926德國(guó)物理化學(xué)家塔曼在1912年提出：所有相變都是通過第一步“形核”，和第二步“長(zhǎng)大”完成的．沃爾默繼承發(fā)展了這一觀點(diǎn)：所有熔化與凝固、同素異晶轉(zhuǎn)變都是如此．1926年沃爾默得出實(shí)驗(yàn)規(guī)律，建立了形核理論．2 4 1919271927年蘇聯(lián)學(xué)者庫(kù)爾久莫夫與導(dǎo)師薩克斯一起，測(cè)得鋼中馬氏體和母相的位向關(guān)系，明確了馬氏體相變的切變特征，和無擴(kuò)散性質(zhì)．2 4 20，2 4 1219291929年德國(guó)醫(yī)生福伯曼為探索臨床心導(dǎo)管檢查，將650毫米長(zhǎng)的橡膠導(dǎo)尿管，插入自己的肘靜脈并送至右心房．步行到另一樓層的放射線科，向?qū)Ч軆?nèi)注入顯影劑，記錄下人類歷史上第一張心導(dǎo)管X射線影像．2 6 111930由于滲碳表面處理的重要性，各國(guó)開發(fā)出一些適合于利用滲碳工藝實(shí)現(xiàn)表面強(qiáng)化的專用鋼種，如20CrMnTi、12Cr2Ni4W等．2 3 231931日本東京大學(xué)教授三島德七發(fā)明Fe-Ni-Al系合金MK鋼，并申請(qǐng)了專利．永磁性能超過KS鋼．本多光太郎聞?dòng)嵔M織隊(duì)伍趕超，1933年發(fā)明了新KS鋼，性能稍超過MK鋼一點(diǎn)，卻付出了合金成本大幅度提高的代價(jià)．2 3 201933英國(guó)學(xué)者奧利弗在MK鋼和新KS鋼之的基礎(chǔ)上，發(fā)明高性能永磁合金“Alnico(鋁鎳鈷合金)”．永磁性能達(dá)到前所未有的新高度．2 3 201933日本東京工業(yè)大學(xué)教授加藤與五郎和武井武合作，創(chuàng)制出鐵氧體永磁材料，當(dāng)時(shí)稱OP磁石(即氧化物永磁體)．在世界上開啟了一個(gè)氧化物磁性材料的新時(shí)代．粉末冶金工藝發(fā)揮了決定性作用，成為性價(jià)比最好的磁性材料．2 3 21

續(xù)表 年大事件書節(jié)序1934英國(guó)物理學(xué)家泰勒、匈牙利科學(xué)家歐羅萬和波浪依1934年不約而同地提出：晶體都不是完整的，都會(huì)存在一種叫做“位錯(cuò)”的缺陷，可使滑移容易進(jìn)行．預(yù)先存在的位錯(cuò)，可解釋為什么實(shí)際屈服強(qiáng)度只有理論估算值的千分之一．2 4 171935荷蘭菲利浦公司物理學(xué)家斯諾克，研制出性能優(yōu)良的尖晶石結(jié)構(gòu)含鋅軟磁鐵氧體，1946年實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)．1956年研究出亞鐵磁性Y-Fe-O鐵氧體．2 3 211935美國(guó)化學(xué)家卡羅塞斯發(fā)明尼龍，學(xué)名為聚酰胺，英文簡(jiǎn)稱為PA．標(biāo)志三大合成材料的最后一個(gè)：合成纖維發(fā)明完成．尼龍有“第一人造纖維”美稱．1939年實(shí)現(xiàn)工業(yè)化．后來尼龍還成為“第一工程塑料”．2 3 291936蘇聯(lián)物理學(xué)家朗道1936-1937年間探明二級(jí)相變的原子間相互作用根源．成為著名的“朗道十誡”之一．材料中的二級(jí)相變包括金屬中的磁性轉(zhuǎn)變、固溶體中的有序-無序轉(zhuǎn)變、常導(dǎo)態(tài)-超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變等．2 4 201937美國(guó)和日本發(fā)明了含鉛易切削鋼；1963年德國(guó)發(fā)明含鈣易切削鋼．幾乎完全消除了夾雜物對(duì)機(jī)械性能的不利影響．2 3 2319371937年法國(guó)學(xué)者紀(jì)尼葉及英國(guó)學(xué)者普萊斯頓幾乎同時(shí)用X射線衍射勞厄相特征給出了在Al-Cu合金中發(fā)生銅原子富集(GP區(qū))的解釋．材料學(xué)家無法用顯微鏡解釋的杜拉鋁時(shí)效硬化，第一次獲得了理論認(rèn)知．2 4 1219371990年代人們發(fā)現(xiàn)：早在1937年，蘇聯(lián)概率論大師考爾莫高洛夫比美國(guó)學(xué)者邁爾和阿弗拉米早兩年，已在蘇聯(lián)科學(xué)院《科學(xué)》雜志上發(fā)表了相變動(dòng)力學(xué)內(nèi)容與J-Mehl-Avrami方程相同的論文，數(shù)學(xué)更加嚴(yán)整．2 4 1919381930年B F 謝菲爾德提出第一種淬透性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法．1938年伯恩斯等提出了SAC法，適合低淬透性鋼的表征；1938年喬米尼設(shè)計(jì)了末端淬火法，適合中、高淬透性的表征，沿用至今．2 3 2419381938年美國(guó)歐文斯-科寧玻璃纖維公司成立．玻璃纖維不僅能夠彈性變形，而且有很高的屈服強(qiáng)度，可以高達(dá)2000MPa．2 3 301939德國(guó)科學(xué)家盧斯卡1933年制成了二級(jí)放大的電子顯微鏡，獲得金屬纖維的1萬倍放大像．盧斯卡1937年應(yīng)西門子公司之邀建立超顯微學(xué)實(shí)驗(yàn)室．1939年西門子公司最早制造出分辨率達(dá)30埃的實(shí)用電子顯微鏡，批量生產(chǎn)．2 4 1519391939年美國(guó)科學(xué)家柏格斯對(duì)位錯(cuò)做了更科學(xué)的描述：可以用一個(gè)矢量來表征位錯(cuò)的基本性質(zhì)．后被稱作柏氏矢量，被廣泛采用．由該矢量還自然引出了螺型位錯(cuò)的概念，使位錯(cuò)線可以成為一條完整的環(huán)狀線．2 4 181939美國(guó)冶金學(xué)家邁爾等在1939年提出，自發(fā)形核相變體積分?jǐn)?shù)與時(shí)間關(guān)系的Johnson-Mehl方程．美國(guó)化學(xué)家阿弗拉米(Avrami)在1939年《化學(xué)物理雜志》上也發(fā)表了內(nèi)容完全相同的方程式．化學(xué)家稱之為阿弗拉米方程．2 4 191940蠕變是固體材料在遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力下的緩慢永久性變形．蠕變的第一個(gè)定量模型是納巴羅與赫爾令等在1940年代提出的擴(kuò)散機(jī)制模型．當(dāng)材料被加熱，蠕變因溫度升高而加?。谌埸c(diǎn)附近蠕變會(huì)劇烈加速．2 4 2119411941年加拿大工程師皮江發(fā)明外熱蒸餾罐內(nèi)硅鐵還原白云石新工藝，被稱作“皮江法”．使鎂生產(chǎn)成本大幅度下降．2 5 1919421939年美國(guó)堿性玻璃纖維問世．1942年熱固性聚酯進(jìn)入市場(chǎng)．玻璃纖維增強(qiáng)聚酯(GFRP)的屈服強(qiáng)度達(dá)到300MPa．玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)作為第一個(gè)復(fù)合材料正式登上歷史舞臺(tái)．2 3 30

續(xù)表 年大事件書節(jié)序19431943年荷蘭醫(yī)生考爾夫成功進(jìn)行了人工體外血液透析，被認(rèn)為是人工腎的出現(xiàn)，是最早的人造器官．2 6 1219441944年美國(guó)萊特空軍發(fā)展中心設(shè)計(jì)制作了以玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)為機(jī)身和機(jī)翼的飛機(jī)試飛成功．此后FRP迅速在船艇、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用．1946年開發(fā)出玻璃纖維增強(qiáng)尼龍，1951年開發(fā)出玻璃纖維增強(qiáng)聚苯乙烯．2 3 301945美國(guó)科學(xué)家烏拉姆和麥德羅帕里斯開發(fā)出一種概率計(jì)算方法．烏拉姆用賭城蒙特卡洛命名了這一應(yīng)用極其廣泛的方法．很多材料學(xué)問題都可用蒙特卡羅法得到模擬：如材料晶粒長(zhǎng)大、相變進(jìn)行速率等．2 6 171946美國(guó)物理學(xué)家甄納1946年對(duì)于一種液體共晶成兩種晶體的理論性難題，給出了合理的解析．2 4 191946美國(guó)科學(xué)家科根達(dá)爾的實(shí)驗(yàn)證明：兩種金屬構(gòu)成的代位式固溶體中，兩種原子相向擴(kuò)散的擴(kuò)散系數(shù)可以并不相同，這是由不對(duì)稱空位流造成的．這實(shí)際證明了晶體空位假說的正確性．并形成了組元本征擴(kuò)散系數(shù)的概念．2 4 2119471947年巴丁和布萊坦發(fā)明了接觸式晶體三極管．不久肖克萊又在硅中發(fā)現(xiàn)pn結(jié)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了平面型晶體三極管．從此奠定了計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)．2 3 26194734歲的旅美中國(guó)學(xué)者葛庭燧，用他發(fā)明的扭擺(后來稱葛氏擺)測(cè)定了鋁的晶界內(nèi)耗峰，根據(jù)內(nèi)耗峰估算的晶界厚度只有2～3個(gè)原子間距．而并非原來設(shè)想的數(shù)百上千原子間距那么厚．2 4 131947英國(guó)材料科學(xué)家科垂耳提出，固溶體中的溶質(zhì)原子更容易聚集在位錯(cuò)處，形成所謂的“科垂?fàn)枤鈭F(tuán)”．它可以解釋固溶體因溶質(zhì)原子，特別是間隙式原子對(duì)位錯(cuò)釘扎所引起的一些特殊行為．2 4 181947美國(guó)化學(xué)家鮑林提出元素電子空位濃度(NV)概念．其后大量實(shí)驗(yàn)證明，鎳基高溫合金中拓?fù)涿芘畔?TCP)的析出與固溶體中的平均電子空位濃度有密切關(guān)系．可進(jìn)而引導(dǎo)合金成分的設(shè)計(jì)．2 4 231949英國(guó)眼科醫(yī)生利德雷為患者設(shè)計(jì)了第一個(gè)人工晶狀體(也稱人工晶體)．使用的材料是一種透明塑料PMMA，即聚甲基丙烯酸甲酯．2 6 1019501912年，英、德兩國(guó)工程師注意到Al2O3陶瓷具有極高的硬度，只是韌性很低．1950年后在原料純度、粒度和燒結(jié)工藝上的巨大進(jìn)步，可制作出具有高綜合性能的Al2O3陶瓷切削刀具．2 3 2219501950年英國(guó)科學(xué)家弗蘭克與瑞德共同提出了一種位錯(cuò)增殖機(jī)制，解決了位錯(cuò)為什么會(huì)源源不斷的生成．在垂直于切應(yīng)力方向上，如果一段位錯(cuò)線的兩端被釘扎，它將成為這種“弗蘭克-瑞德位錯(cuò)源”．2 4 1819501950～1960年代，法國(guó)發(fā)明制鎂新技術(shù)，即內(nèi)熱式以硅鐵或鋁還原白云石的連續(xù)制鎂高效工藝，成本明顯下降，成為目前主流制鎂方法．2 5 1919501950年代初，英國(guó)科學(xué)家霍爾與佩奇定量闡明了金屬晶粒細(xì)化對(duì)其屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)，成為材料強(qiáng)化的重要基礎(chǔ)規(guī)律．2 5 2119511939年電子顯微鏡(TEM)問世以來，首先在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲有效應(yīng)用．1949年對(duì)金屬薄膜的透過觀察技術(shù)成功之后，位錯(cuò)的直接觀察受到密切關(guān)注．取得預(yù)期結(jié)果．1951年的螺型位錯(cuò)照片是典型一例．2 4 181953德國(guó)化學(xué)家齊格勒和意大利化學(xué)家納塔發(fā)明了新型催化劑，使乙烯在低壓下可以聚合成高密度聚乙烯(1953)，丙烯可聚合成全同聚丙烯(1955)．由于不再需要高壓，極大地降低了成本；且更易對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)加以控制．2 4 22

續(xù)表 年大事件書節(jié)序19541950年代，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家用單晶硅制成了光伏電池，為太陽(yáng)能利用的現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)．2 6 151955法國(guó)博士生卡斯坦因在與導(dǎo)師紀(jì)尼葉探討材料中的微小區(qū)域的化學(xué)成分分析時(shí)提出：可采用測(cè)定電子束入射該微區(qū)后所產(chǎn)生的標(biāo)識(shí)X射線強(qiáng)度的方法．1955年他做出了這種設(shè)備的樣機(jī)．從此電子探針(EPMA)誕生．2 4 161957受大量特殊形狀實(shí)驗(yàn)相圖啟發(fā)，荷蘭科學(xué)家梅杰令探討了三元相圖形態(tài)與各二元系正規(guī)溶體相互作用能之間的定量關(guān)系規(guī)律．2 6 181958美國(guó)材料科學(xué)家維斯特布魯克提出：鎳基高溫合金的合金元素雖然可以多達(dá)10種以上，但是可以簡(jiǎn)化為Ni-Al二元系的γ和γ′的相平衡來分析，為鎳基高溫合金的合金設(shè)計(jì)指出了正確途徑．2 3 2819581956年瑞典科學(xué)家希拉特論證了“負(fù)擴(kuò)散系數(shù)”的熱力學(xué)原理．1958年美國(guó)材料學(xué)家J·卡恩和J·希里亞德研究固溶體分解時(shí)，得到希拉特理論的支持．發(fā)現(xiàn)了不需要形核-長(zhǎng)大的全新相變模式———失穩(wěn)分解．2 4 2019581958年美國(guó)科學(xué)家伊文對(duì)帶有裂紋的連續(xù)體進(jìn)行分析，首次提出了“應(yīng)力強(qiáng)度因子”，并在格里菲斯和歐羅萬理論的基礎(chǔ)上提出了“斷裂韌性”概念，形成了材料斷裂力學(xué)新方向，更新了人們對(duì)材料安全的認(rèn)識(shí)．2 5 11958美國(guó)的瑞德在1951年第一次發(fā)現(xiàn)了Au-Cd合金中的形狀記憶效應(yīng)，并于1953年在In-Tl合金中也發(fā)現(xiàn)了同樣現(xiàn)象．但直到1958年美國(guó)海軍研究所彼勒等發(fā)現(xiàn)Ti-Ni合金的形狀記憶效應(yīng)，才引起了世界性的矚目．2 6 11959美國(guó)福特公司研制出以TiC(N)為硬化相，用Ni-Mo合金作粘結(jié)相的硬質(zhì)合金，可以使硬度進(jìn)一步提高，達(dá)到HV1500左右．這是硬質(zhì)合金發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑．圓珠筆剛發(fā)明時(shí)，曾被建議用作“筆珠”．2 3 2219591959年美國(guó)物理學(xué)家費(fèi)曼預(yù)言：如果能一個(gè)原子一個(gè)原子地制作物品，物品越小，物性越豐富；1962年日本物理學(xué)家久保亮五指出：金屬微粒小于100nm時(shí)，電磁性能將發(fā)生變化，即“久保效應(yīng)”．這些被認(rèn)為是納米時(shí)代的預(yù)言．2 5 161960英國(guó)物理學(xué)家森金斯1928年在金屬中發(fā)現(xiàn)超塑性．他的描述是：金屬材料在絕對(duì)溫度的熔點(diǎn)一半左右，應(yīng)變速率又很小時(shí)，伸長(zhǎng)率可達(dá)到本身長(zhǎng)度的3倍以上，即為超塑性．1960年代后，發(fā)現(xiàn)很多實(shí)用合金具有超塑性．2 4 2119601960年，美國(guó)學(xué)者杜威和兩名博士生，把Au-Si合金的小液滴以每秒約100萬度的冷速急劇冷卻下來時(shí)，通過X射線衍射分析得知，獲得了后來被稱作“金屬玻璃”的非晶態(tài)合金．這是首次發(fā)現(xiàn)非晶合金．2 6 219601953年美國(guó)學(xué)者洛薩和薩利拉簡(jiǎn)開始反滲透膜研究，并于1960年成功制備了第一張聚合物反滲透膜．1974年聚合物反滲透膜在海水淡化方面取得突破．其后，掀起了膜分離材料的研究熱潮．2 6 51960美國(guó)科學(xué)家梅曼以紅寶石晶體為工作介質(zhì)，成功地研制出第一臺(tái)激光發(fā)生器．是人工晶體首次作為功能材料的應(yīng)用．2 6 101960英國(guó)科學(xué)家首次提出“有限元”概念，使有限元方法從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為實(shí)用高效的數(shù)值分析方法．如材料領(lǐng)域的金屬塑性變形計(jì)算，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析等．2 6 1719611961年蘇聯(lián)學(xué)者李夫舍茨和德國(guó)學(xué)者瓦格納確定：在加熱奧氏體化、控制冷卻中，碳(或氮)化物的析出長(zhǎng)大符合李夫舍茨-瓦格納方程；而碳(或氮)化物尺寸、數(shù)量又決定了奧氏體、鐵素體的晶粒尺寸．2 5 3

續(xù)表 年大事件書節(jié)序19741974年前后開發(fā)成功的先進(jìn)陶瓷Si3N4和SiC，都是共價(jià)鍵極強(qiáng)的化合物材料，在性能方面具有：高硬度、耐熱性、高強(qiáng)度、耐蝕性、耐磨性等突出的優(yōu)勢(shì)．2 5 1419741974年日本機(jī)械學(xué)家谷口紀(jì)男首先使用“納米科技”一詞．最早用來描述薄膜沉積和離子束處理中，所涉及到的是納米尺度機(jī)械精度的控制．2 5 1719741968年法國(guó)科學(xué)家德熱納把各種有序-無序態(tài)轉(zhuǎn)變統(tǒng)籌研究，使對(duì)液晶的認(rèn)識(shí)取得了巨大突破．1974年出版的德熱納著《液晶物理學(xué)》一書成為經(jīng)典．2 6 41975日立金屬安來工廠工程師渡邊力藏等對(duì)鎳基高溫合金的設(shè)計(jì)研究結(jié)果在1975年發(fā)表，取得巨大反響．設(shè)計(jì)出當(dāng)時(shí)未知成分的3種性能優(yōu)異的鎳基高溫合金．是PHACOMP模式取得的最有代表性的公開研究結(jié)果．2 4 2319761970年代初日本化學(xué)家白川英樹的一位學(xué)生誤將催化劑數(shù)量提高1000倍，結(jié)果卻得到了銀白色的聚乙炔薄膜，后經(jīng)與美國(guó)化學(xué)家麥克狄阿密和物理學(xué)家黑格合作，在1976年制備出具有導(dǎo)電性的膜狀聚乙炔．2 6 51977自1970年代興起，于1985年完成的工程塑料應(yīng)用熱潮是結(jié)構(gòu)材料的大事．五大工程塑料：聚酰胺(PA)；聚氧化甲醛(POM)；聚苯醚(PPO)；聚乙(丁)烯對(duì)鈦酸鹽聚酯(PET(PBT))；聚碳酸酯(PC)．比強(qiáng)度已超過鋼．2 5 71979材料學(xué)家劉錦川(C T Liu)1970年代在美國(guó)NASA工作時(shí)發(fā)現(xiàn)：用Ni和Fe替代Co3V中部分Co，其結(jié)構(gòu)將由D019變成L12型，性能由脆性變成塑性的．1979年日本東北大學(xué)博士生青木清，通過向多晶Ni3Al中加入微量元素硼，使Ni3Al多晶材料由零塑性，變成可彎曲180度的塑性材料．2 5 1219801980年代日本和德國(guó)已開發(fā)出“保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼”．通過對(duì)鋼的淬透性與成分關(guān)系的準(zhǔn)確把握，在鋼的熔煉中根據(jù)快速化學(xué)成分分析，適時(shí)進(jìn)行成分微調(diào)，以達(dá)到精確保證淬透性．2 3 2419801980年代的金屬間化合物熱，激發(fā)了對(duì)Ti-Al系化合物的期待．美國(guó)曾寄希望于Ti3Al，但550℃左右的環(huán)境誘發(fā)脆性問題極難解決．1980年以后，γTiAl化合物材料研究進(jìn)入了新時(shí)期，美國(guó)的金永文(Y W Kim)等有重要貢獻(xiàn)．2 5 1319801980年代意大利科學(xué)家卡爾和帕利內(nèi)羅將分子動(dòng)力學(xué)模擬推進(jìn)到第一性原理計(jì)算階段之后，使其適于研究納米尺度的材料行為，對(duì)實(shí)現(xiàn)多尺度材料組織形態(tài)模擬有貢獻(xiàn)．2 6 171980我國(guó)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)(包括材料)的150座位大型噴氣式客機(jī)“運(yùn)10”成功飛行，實(shí)現(xiàn)最遠(yuǎn)航程8600公里，最大時(shí)速930公里，最高飛行高度超過11000米．在空中禁區(qū)的西藏連續(xù)成功試飛7次．3 211982美國(guó)醫(yī)生考爾夫用工業(yè)材料制成人工心臟，植入人體后存活112天2 6 121982美國(guó)考爾夫的學(xué)生加維克制成人工心臟，植入人體后存活620天2 6 1219831983年日本住友金屬的材料學(xué)家佐川真人發(fā)明釹鐵硼永磁體：Nd2Fe14B，使得最大磁能積在SmCo5和Sm2Co17的高水平上又翻了一番．這一進(jìn)步再次沖擊了世界材料領(lǐng)域．但有居里溫度低，耐腐蝕性差等缺點(diǎn)．2 6 619841984年德國(guó)薩爾蘭大學(xué)的格雷特與美國(guó)阿貢實(shí)驗(yàn)室希格爾相繼成功制得純金屬納米細(xì)粉．格雷特進(jìn)一步將粒徑為6nm的鐵粒子通過原位加壓成形燒結(jié)，制成晶粒為納米量級(jí)的塊體．被認(rèn)為是納米材料研究的正式開始．2 5 1619841984年以色列學(xué)者謝特曼發(fā)表論文稱，在Al-Mn合金中發(fā)現(xiàn)了具有五次對(duì)稱的準(zhǔn)晶體．因有悖于已知的對(duì)稱原理，遭到了一些學(xué)術(shù)名人長(zhǎng)達(dá)十年的質(zhì)疑、反對(duì)．中國(guó)科學(xué)家郭可信等于1985年發(fā)表：鈦鎳合金中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶相．1992年國(guó)際晶體學(xué)會(huì)建議修改晶體定義，以使準(zhǔn)晶可以包括其中．2 5 18

續(xù)表 年大事件書節(jié)序19861986年，瑞士物理學(xué)家繆勒和德國(guó)物理學(xué)家柏諾茲在La-Ba-Cu-O系中發(fā)現(xiàn)臨界溫度超過30K的氧化物超導(dǎo)體．同年11月，日、中、美等國(guó)物理學(xué)家跟蹤研究，確認(rèn)了該系統(tǒng)的超導(dǎo)現(xiàn)象．全球展開氧化物超導(dǎo)體大會(huì)戰(zhàn)．1987年2月美國(guó)的朱經(jīng)武把臨界溫度提高到92K，超過液氮溫度．中國(guó)的趙忠賢8天后把TC提高到100K．2 6 81987德國(guó)納米材料科學(xué)家格雷特及其合作者凱爾奇，在1987年提倡陶瓷材料的納米化，當(dāng)陶瓷粒子尺寸達(dá)到納米量級(jí)時(shí)，可以完全解決陶瓷的脆性問題．直至使得陶瓷具有超塑性．2 5 1419871987年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在法國(guó)召開的外科植入物會(huì)議的心血管(TC150/WG)分會(huì)，第一次討論了“生物材料”的定義．會(huì)議認(rèn)為“生物材料”是指“以醫(yī)療為目的，用于和活組織接觸以形成功能的無生命材料”．2 6 111988日本學(xué)者吉澤等發(fā)現(xiàn)：FeSiBCuNb塊體金屬玻璃在部分晶化處理后，非晶態(tài)基體中將出現(xiàn)5～20nm的晶化相，結(jié)果比處理前顯示高得多的磁導(dǎo)率．2 5 171988法國(guó)科學(xué)家佛爾特和德國(guó)科學(xué)家格倫伯格獨(dú)立發(fā)現(xiàn)了巨磁阻效應(yīng)．讀取硬盤數(shù)據(jù)的巨磁阻多層膜磁頭的應(yīng)用，使磁頭靈敏度、分辨率大幅度提高，硬盤密度因此可大幅度增大，也可使硬盤尺寸減?。? 6 1319881988年日本的“模具”工業(yè)產(chǎn)值超過1 5萬億日元，首次超過了“機(jī)床”．這意味著：“加工材料”的第一方式不再是切削，而變成了沖壓；第一工具材料也因此由“刀具材料”變成了“模具用鋼”．3 919891989～1990年中國(guó)科學(xué)院金屬所博士生盧柯與導(dǎo)師王景唐一起，發(fā)明了將非晶條帶施以晶化處理，獲取完整納米組織的方法，晶粒尺寸小于100nm．證實(shí)了晶粒度小于100nm時(shí)，材料強(qiáng)度與晶粒尺寸的反?；魻?佩奇關(guān)系．2 5 1619901990年代起，井上明久等最先制出大尺寸塊體金屬玻璃．居領(lǐng)先地位．1993年研制出大尺寸鐵基金屬玻璃．2 6 319901990年代研制出連續(xù)SiC纖維增韌Si3N4陶瓷．將Si3N4粉末制成漿料，將SiC纖維編織體浸漬其中，排出氣體，干燥后于1300～1450℃氮?dú)庵袩Y(jié)．纖維體積分?jǐn)?shù)可達(dá)50%，與基體結(jié)合良好．沖擊韌性與鑄鐵相近．2 5 101990美國(guó)1980年代關(guān)注的α2相合金，1990年代轉(zhuǎn)為Ti2AlNb，一種在α2相基礎(chǔ)上的三元有序結(jié)構(gòu)，稱作O相．高溫比強(qiáng)度高，成形性好，有室溫塑性以及超塑性．當(dāng)前的重點(diǎn)是降低Nb含量，減小密度，提高比強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)．2 5 131990日本科學(xué)家新原皓一在1990年代提出復(fù)相陶瓷的概念，并取得令人矚目的結(jié)果：Al2O3-SiC(體積分?jǐn)?shù)為5%)的晶內(nèi)型納米復(fù)相陶瓷，室溫強(qiáng)度可達(dá)到單組分Al2O3陶瓷的3～4倍，1100℃下的強(qiáng)度可達(dá)1500MPa．2 5 141990日本材料學(xué)家山本良一從1990年起呼吁“環(huán)境意識(shí)材料”的重要性．他主編了《拯救地球》、《環(huán)境意識(shí)材料總覽》、《一秒鐘的世界》等多種有關(guān)保護(hù)環(huán)境的著作，創(chuàng)造了“環(huán)境意識(shí)材料”的英文詞———Eco-Materials并介紹其概念，成為材料學(xué)者中積極的環(huán)境衛(wèi)士．2 5 151990愛爾蘭科學(xué)家科伊研發(fā)出新永磁體：Sm2Fe17化合物滲氮得到的化合物Sm2Fe17NX．居里溫度比NdFeB提高170℃，理論磁能積上限值為447kJ/m3(56 2MGOe)，與NdFeB相當(dāng)．具有耐腐蝕性、抗氧化性和耐熱性能．2 6 719901990年代以來，英、法、意、美等國(guó)相繼開發(fā)出強(qiáng)度達(dá)到1000MPa的非調(diào)質(zhì)鋼，鋼的組織為低碳貝氏體和低碳馬氏體類型．3 21992從1992年起以來，德國(guó)成功進(jìn)行了精密鑄造γTiAl葉片實(shí)驗(yàn)；1993年美國(guó)通用公司進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試；1990年代末進(jìn)行了燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)．1999年后美國(guó)將γTiAl列為航天、汽車等領(lǐng)域的備選材料．3 6

續(xù)表 年大事件書節(jié)序1993杜威的學(xué)生約翰遜于1993年在Zr基合金中發(fā)現(xiàn)了可制成大尺寸塊體的金屬玻璃，臨界冷速只需每秒1度．2 6 21996根據(jù)德國(guó)科學(xué)家格雷特1996年報(bào)道，當(dāng)WC燒結(jié)體的晶粒尺寸從微米量級(jí)細(xì)化到納米量級(jí)時(shí)，維氏硬度可以提高400個(gè)單位．(注：人類從銅器時(shí)代到鐵器時(shí)代，硬度提高了約400個(gè)單位，但花了3000多年時(shí)間．)2 5 1719971997年日本首先提出“超級(jí)鋼”概念：普通低碳鋼在基本不改變成分，基本不提高成本的前提下，通過控軋控冷，使強(qiáng)度提高一倍，而其他性能保持不變．主要技術(shù)手段：(1)高純凈化；(2)低宏觀偏析；(3)超細(xì)晶化．2002年日本成功將400MPa級(jí)別的鋼強(qiáng)化到800MPa．2 5 2119981998年中國(guó)啟動(dòng)重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃“新一代鋼鐵材料基礎(chǔ)研究”，并于2002年底基本完成研究工作，成功開發(fā)出了200、400和800MPa級(jí)的超細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)工藝，已在寶鋼、本鋼等處批量生產(chǎn)．2 5 211998美籍華裔物理學(xué)家丁肇中．為了搜尋宇宙大爆炸產(chǎn)生的反物質(zhì)設(shè)計(jì)了“磁譜儀”，核心部分是高強(qiáng)永磁體．他與中國(guó)科學(xué)家和工程師合作，1998年制成了塊重達(dá)2噸的環(huán)狀釹鐵硼永磁體，并送上太空的空間工作站．2 6 61998美國(guó)奧地利裔化學(xué)家科恩在1960年代中期建立密度泛函理論．求算一個(gè)微觀體系的電子密度可以不用求解薛定諤方程，在量子化學(xué)計(jì)算中大獲成功，使第一原理計(jì)算成為可能．是化學(xué)史上一次革命．1980年代以來，該理論應(yīng)用日益廣泛．1998年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)后，更在全球掀起熱潮．求算新體系的未知熱力學(xué)參數(shù)，和第一原理材料設(shè)計(jì)在這時(shí)興起．2 6 192000鋼鐵是汽車中密度最大、強(qiáng)度最大材料，是安全保障．1995年鋼鐵占汽車總重量的68%(1378公斤)；2000年，鋼鐵降為62%(1244公斤)；減重須從減少鋼鐵入手，但又必須保證安全．3 222005我國(guó)超級(jí)鋼產(chǎn)量達(dá)到400萬噸．3 120062006年日本科學(xué)家石田清仁及其合作者通過向合金中添加W，使Co-Al二元系中不存在的Co3Al化合物，以Co3(Al，W)金屬間化合物的形式出現(xiàn)了．從此有了可用Co3Al型化合物強(qiáng)化機(jī)制的新概念鈷基高溫合金．2 5 122008日本化學(xué)家細(xì)野秀雄在2008年報(bào)道了鐵砷氧化物臨界溫度為26K的超導(dǎo)體，幾乎同時(shí)起步的中國(guó)科學(xué)家陳仙輝等同年使鐵基氧化物臨界溫度超過麥克米蘭特征溫度(40K)．3 222011法國(guó)的布加迪汽車公司，制造出一款“威龍16 4”新型汽車，號(hào)稱“陶瓷車”，是集陶瓷、鈦、鋁、玻璃纖維、碳纖維等各種輕質(zhì)材料于一身的樣板車．3 62012全球原鎂產(chǎn)量達(dá)85萬噸．其中我國(guó)產(chǎn)量達(dá)70萬噸，占82%，主要用于出口．我國(guó)鎂產(chǎn)業(yè)尚有規(guī)模小而散，技術(shù)不夠先進(jìn)，環(huán)境負(fù)擔(dān)較重等問題．2 5 192013美國(guó)斯坦福大學(xué)建成世界第一臺(tái)碳納米管計(jì)算機(jī)．其178個(gè)晶體管中，每個(gè)都是由10至200只碳納米管構(gòu)成．目前只能做排序、計(jì)數(shù)等簡(jiǎn)單運(yùn)算；但是，它被認(rèn)為可能開啟電子設(shè)備20年后的新時(shí)代．3 1920132013年第一季度美國(guó)特斯拉全電動(dòng)S型跑車銷售量，第一次超過混合型能源的德系跑車：奔馳和奧迪．人們積極選擇“零排放”．全電動(dòng)車在沒有政府補(bǔ)貼的情況下能夠生存．光伏發(fā)電和充電電池管理成為核心技術(shù)．3 2320162009年我國(guó)C919大型客機(jī)總體技術(shù)完成方案通過．預(yù)計(jì)2015年大型運(yùn)輸機(jī)研制完成，2014年國(guó)產(chǎn)大型客機(jī)C919實(shí)現(xiàn)首飛，2016年交付航線使用．3 21

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