金属材料在生产生活科技领域的应用论文题目
金属材料在生产生活科技领域的应用论文
与人们的衣食住行,息息相关。
军事:玻璃钢造船,时常生活:塑钢造窗户框,
在很大程度上,化学很受人喜爱,因为神奇多变的化学反应可以创造新的物质,让我们的生活更为方便舒适。执著于金属研究的卢柯说,作材料研究是如此地令人激动,有那么多的事情等着我们去发现,去研究! “超音速”的科研经历 卢柯以常人所不能及的“超音速”,20岁念完大学,25岁拿下博士学位,28岁成为研究员,30岁成为博士生导师,32岁任国家重点实验室主任,35岁担任中科院金属研究所所长,37岁当选中国科学院院士,取得了一系列国际公认的高水平科研成果,在《科学》和《物理评论快报》等顶级国际学术期刊发表了一系列论文。 大学时就读于机械制造工程系金属材料及热处理专业的卢柯与金属结下了不解之缘,他最喜欢的课程是《金属学》与《金属材料的热处理》。1985年,卢柯从华东工学院(现为南京理工大学)毕业,来到中科院金属研究所攻读硕士学位。在“纳米浪潮”还没有掀起的时候,他较早地进入了后来很热门的纳米领域。 攻读博士学位期间,卢柯对非晶态金属的晶化动力学及其微观机制进行了深入研究,在国际上首次提出了非晶态材料的有序原子集团切变沉积化机制,并解释了一系列用经典理论难以解释的实验结果,为以后研究非晶体转变提供了理论依据;修正了被引用10多年的英国科学家斯考特等人确定的Ni-P非晶合金晶化产物间的位向关系;提出非晶态金属的新晶化机制。 在新晶化微观机制的基础上,卢柯于1990年提出制备纳米晶体的新方法——非晶晶化法,具有工艺简单、晶粒度易于控制、界面清洁且不含微孔洞等优点。论文在美国JAPhys及Scripta MM发表后,已被引用数百次。美国《应用物理杂志》审稿人对卢柯的这一成果极为赞赏,指出“非晶晶化法无疑对纳米材料研究具有重要价值”。材料科学家师昌绪认为,这一方法“为纳米材料的发展开辟了一条新途径,有广阔的应用前景”。国际学术刊物MSEReports邀请他撰写此领域的专题综述。该制备方法的确定,使我国在纳米晶体研究领域一跃进入国际前列,已成为目前国际上公认的纳米材料3种主要制备方法之一。 如何使金属具有超塑性——可承受很大的塑性变形而不断裂,成为各国材料学家面临的一道难题。20年前,葛莱特教授曾预测:如果将构成金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级,材料在室温下应具备很好的塑性变形能力。但多年来,尽管预测得到了计算机模拟结果的肯定,各国材料学家的实验结果却令人失望:孔隙大、密度小、被污染等因素使绝大多数纳米金属在冷轧中易出现裂纹,塑性很差。 2000年,卢柯课题组在实验室发现了纳米金属铜在室温下的“奇异”性能——即纳米金属铜具有超塑延展性而没有加工硬化效应,延伸率高达5100%。论文在《科学》上发表后,获得世界同行的普遍好评,纳米材料的“鼻祖”葛莱特教授认为,这项工作是“本领域的一次突破,它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。 专家指出,“奇异”性能的发现,缩短了纳米材料和实际应用的距离,意味着和普通金属力学性能完全不同的纳米金属,在精细加工、电子器件和微型机械的制造上具有重要价值。 卢柯及其课题组的另一项重要成果是关于晶体过热熔化微观机制方面的,发表在2001年第87卷的《物理评论快报》上。很快,材料科学家、剑桥大学教授RobertWCahn就在《自然》杂志上给予了专题评论。 2003年12月31日,卢柯在《科学》杂志上发表第二篇论文,将铁表层的晶粒细化到纳米尺度,其氮化温度显著降低,这为氮化处理更多种材料和器件提供了可能。表面氮化是工业中广泛应用的一种材料表面处理技术。在表面氮化过程中,材料或钢铁的表面氮化处理往往需要在较高温度下(高于500℃)进行,处理时间长达十几个小时,不仅能耗高,更重要的是,许多材料和工件在如此高温下长时间退火后会丧失其基体的高强度或出现变形,因此,表面氮化技术的应用受到很大限制。大幅度降低氮化温度是长期以来表面氮化技术应用中必须解决的重要技术瓶颈。 2004年1月12日,“我国金属材料表面纳米化技术和全同金属纳米团簇研究”被评为“2003年中国十大科技进展”之一。 2004年4月16日出版的第304卷《科学》杂志上,第三次出现了卢柯的名字。他们的研究表明,在纳米孪晶铜中获得超高强度的同时还保持了其良好的导电率;而以往的研究表明,对铜进行强化以后,其导电率是下降的。 成功的“奥秘” 在别人眼中,卢柯是战无不胜的“百胜将军”,是上天最眷顾的人。只有他和课题组的同志才清楚自己曾经的失败,曾经的气馁。“你们所看到的成绩只是我1%的工作,其余的99%都是失败,都是残酷的现实。在我过去的研究中,经常会走到几乎坚持不下去的时候。”卢柯说。 “走不下去的时候,我总是勇敢地承认自己失败了。失败了,再换一个思路接着干。当然,这中间有一个心态调整的过程,但是必须调整到一个好的状态,重新开始。失败其实是科学工作的常态。跳高比赛是以失败而结束的,科学工作则是用一次次的失败来铺路,以成功作为新的起点。当你有了一个灵感,钻进了实验室里,半年,十个月,一年甚至两三年下来才有结果,可结果与你预想的完全不一样,当然沮丧极了。但我们的工作就是这样,你可以沮丧,可以暂时地消沉,但你不可以放弃你的目标。失败了,证明这个思路不对,从某种角度看,它就是你到达终极目标的一个过程。我经常对我的学生说,对自己的思维一定要有极强的信心,Nothing is impossible(没有什么事情是不可能的)!” 卢柯成功还有一个奥秘——自从上大学后,他就给自己制定了严格的时间表和工作计划,以非常人的工作节奏始终跑在别人的前头。十几年来,他一丝不苟地走在自己的行程中,不受任何外界的干扰。虽然他现在成了媒体追逐的科学明星,但依然故我。 “上天是公平的,它给每个人的时间是一样的,做了这个,就不能做那个。有的人活得很轻松,一天的活儿用两天的时间干,我则希望用半天的时间就能把一天的活儿干完。如果这样算来,我干一天的活儿等于别人干两天的活儿。我在金属所干了18年,等于干了三四十年的活儿,那么,我37岁当院士,这样算起来也并不年轻。”卢柯说。 材料学面临最好的机会 卢柯在努力工作、享受研究乐趣的同时,也感受到了材料学家的责任感,“现在是中国各个领域发展的最好时期,也给材料学的研究创造了最好的机会”。 卢柯说,中国工业化的进程对材料学科提出了许多严峻的、亟待解决的问题。上个世纪90年代,镍的需求量开始上扬,镍的价格不断上涨,2003年,镍的价格已经达到历史最高水平,供需矛盾尖锐,原因就是中国的工业化。镍是用来做不锈钢的,工业化的显著标志是需要大量的不锈钢。其实,现在所有的原材料都在涨价。如果不发展先进的材料,将面临资源减少,价格上涨,中国的工业化成本将是非常巨大的。
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①气体的贮存 利用C60独特的分子结构,可以将C60用作比金属及其合金更为有效和新型的吸氢材料。每一个C60分子中存在着30个碳碳双键,因此,把C60分子中的双键打开便能吸收氢气。现在已知的C60的稳定的氢化物有C60H24、C60H36和C60H48。 在控制温度和压力的条件下,可以简单地用C60和氢气制成C60的氢化物,它在常温下非常稳定,而在80 ℃~215 ℃时,C60的氢化物便释放出氢气,留下纯的C60,它可以被100%地回收,并被用来重新制备C60的氢化物。与金属或其合金的贮氢材料相比,用C60 贮存氢气具有价格较低的优点,而且C60比金属及其合金要轻,因此,相同质量的材料,C60所贮存的氢气比金属或其合金要多。 C60不但可以贮存氢气,还可以用来贮存氧气。与高压钢瓶贮氧相比,高压钢瓶的压力为9×106 Pa,属于高压贮氧法,而C60贮氧的压力只有3×105 Pa,属于低压贮氧法。利用C60在低压下大量贮存氧气对于医疗部门、军事部门乃至商业部门都会有很多用途。 ②有感觉功能的传感器 由于用C60薄膜做基质材料可以制成手指状组合型的电容器,用它来制成的化学传感器具有比传统的传感器尺寸小、简单、可再生和价格低等优点,可能成为传感器中颇具吸引力的一种候选产品。 ③增强金属 提高金属材料的强度可以通过合金化、塑性变形和热处理等手段,强化的途径之一是通过几何交互作用,例如将焦炭中的碳分散在金属中,碳与金属在晶格中相互交换位置,可以引起金属的塑性变形,碳与金属形成碳化物颗粒,都能使金属增强。 在增强金属材料方面,C60的作用将比焦炭中的碳更好,这是因为C60比碳的颗粒更小、活性更高,C60与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小是7 nm,而碳与金属作用产生的碳化物分散体的颗粒大小为1 μm~5 μm,在增强金属的作用上有较大差别。 ④新型催化剂 在发现C60以后,化学家们开始探讨C60用于催化剂的可能性。C60具有烯烃的电子结构,可以与过渡金属(如铂系金属和镍)形成一系列络合物。例如 C60与铂、锇可以结合成{[(C2H5)3P]2Pt}C60和C60OsO4·(四特丁基吡啶)等配位化合物,它们有可能成为高效的催化剂。 日本丰桥科技大学的研究人员合成了具有高度催化活性的钯与C60的化合物C60Pd6。中国武汉大学的研究人员合成了Pt(PPh3)2C60(PPh3为三苯基膦),对于硅氢加成反应具有很高的催化活性。 ⑤光学应用 具有独特微观结构的C60具有特殊的光学性质,其中令人感兴趣的光学性质之一是光限制性,即在增加入射光的强度时,C60会使光学材料的传输性能降低。 光限制性对于保护眼睛具有重要意义。以C60的光学限制性为基础,可研制出光限制产品,它只允许在敏化阈值以下(即对眼的危险阈值以下)的光通过,这样就起到了保护人眼免受强光损伤的作用。 ⑥癌细胞的杀伤效应 C60经光激发后有很高的单线态氧的产率,而单线态氧与生物机体的生理生化功能、组织损伤、肿瘤以及光化治疗技术都有着重要关系。 当对C60的激发光强度达到4 000 lx时,癌细胞受单线态氧的作用已接近100%死亡,因此能有效地破坏癌细胞的质膜和细胞内的线粒体中质中国和核膜等重要的癌细胞结构,从而导致癌细胞的损伤乃至死亡。 还有的研究指出,可以将肿瘤细胞的抗体附着在C60分子上,然后将带有抗体的C60分子引向肿瘤,也可以达到杀伤肿瘤细胞的目的。 ⑦其他医疗功能 C60的衍生物具有抑制人体免疫缺损蛋白酶的活性的功能。人体免疫缺损蛋白酶是一种导致艾滋病的病毒,因此,C60的衍生物有可能在防治艾滋病的研究上发挥作用。 C60还适宜于在生物系统中充当自由基清除剂和水溶性抗氧剂,自由基是导致某些疾病甚至肿瘤的有害物质,C60可望能够降低患病者血液中自由基的浓度,还可抑制畸形的和患病细胞的生长。
(1)导电性,延展性,导热性(选择两点)(2)与水和氧气同时接触;刷漆(合理给分)(3)①红色固体变黑,石灰水变浑浊 ②3CO+Fe 2 O 3 2Fe+3CO 2 ③CO 2 +Ca(OH) 2 =CaCO 3 ↓+H 2 O 解:(1)做电线说明金属具有导电性,延展性,做金属丝说明具有延展性,做炊具说明具有导热性,所以本题答案为:导电性、延展性;(2)在常温下,铁与空气中的氧气和水分反应生成铁锈,防止铁生锈就是使铁与水或氧气隔绝,可以采用涂油或刷漆的方法,所以本题答案为:与水和氧气同时接触;刷漆.(3)①一氧化碳与氧化铁反应生成铁和二氧化碳,二氧化碳又通入到澄清的石灰水中生成碳酸钙沉淀,氧化铁的颜色为红色,铁粉的颜色为黑色,故此实验的现象为:红色固体变黑,澄清石灰水变浑浊.②一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,反应条件为高温,反应的化学方程式为:3CO+Fe 2 O 3 ="=2" Fe+3CO 2 ③澄清石灰水内发生的反应是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,故反应的化学方程式为:CO 2 +Ca(OH) 2 =CaCO 3 ↓+H 2 O故答案为:(1)导电性、延展性;(2)与水和氧气同时接触,;刷漆(3)①红色固体变黑,石灰水变浑浊②3CO+Fe 2 O 3 ="=2" Fe+3CO 2 ③CO 2 +Ca(OH) 2 =CaCO 3 ↓+H 2 O
金属材料在生产生活科技领域的应用论文目录
解答:(1)一氧化碳具有还原性,能把铁从它的氧化物中还原出来,该反应是:Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2故填Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2(2)活动性强的金属与酸反应速度更快,除利用这一反应外,还可利用活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来的方法验证.故可利用锰与氯化亚铁反应验证.故填<;金属锰的薄片;氯化亚铁溶液(3)保护金属资源的所采用的途径很多,防止锈蚀、回收利用、寻找替代品都是.故填防止锈蚀、回收利用、寻找替代品等
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在很大程度上,化学很受人喜爱,因为神奇多变的化学反应可以创造新的物质,让我们的生活更为方便舒适。执著于金属研究的卢柯说,作材料研究是如此地令人激动,有那么多的事情等着我们去发现,去研究! “超音速”的科研经历 卢柯以常人所不能及的“超音速”,20岁念完大学,25岁拿下博士学位,28岁成为研究员,30岁成为博士生导师,32岁任国家重点实验室主任,35岁担任中科院金属研究所所长,37岁当选中国科学院院士,取得了一系列国际公认的高水平科研成果,在《科学》和《物理评论快报》等顶级国际学术期刊发表了一系列论文。 大学时就读于机械制造工程系金属材料及热处理专业的卢柯与金属结下了不解之缘,他最喜欢的课程是《金属学》与《金属材料的热处理》。1985年,卢柯从华东工学院(现为南京理工大学)毕业,来到中科院金属研究所攻读硕士学位。在“纳米浪潮”还没有掀起的时候,他较早地进入了后来很热门的纳米领域。 攻读博士学位期间,卢柯对非晶态金属的晶化动力学及其微观机制进行了深入研究,在国际上首次提出了非晶态材料的有序原子集团切变沉积化机制,并解释了一系列用经典理论难以解释的实验结果,为以后研究非晶体转变提供了理论依据;修正了被引用10多年的英国科学家斯考特等人确定的Ni-P非晶合金晶化产物间的位向关系;提出非晶态金属的新晶化机制。 在新晶化微观机制的基础上,卢柯于1990年提出制备纳米晶体的新方法——非晶晶化法,具有工艺简单、晶粒度易于控制、界面清洁且不含微孔洞等优点。论文在美国JAPhys及Scripta MM发表后,已被引用数百次。美国《应用物理杂志》审稿人对卢柯的这一成果极为赞赏,指出“非晶晶化法无疑对纳米材料研究具有重要价值”。材料科学家师昌绪认为,这一方法“为纳米材料的发展开辟了一条新途径,有广阔的应用前景”。国际学术刊物MSEReports邀请他撰写此领域的专题综述。该制备方法的确定,使我国在纳米晶体研究领域一跃进入国际前列,已成为目前国际上公认的纳米材料3种主要制备方法之一。 如何使金属具有超塑性——可承受很大的塑性变形而不断裂,成为各国材料学家面临的一道难题。20年前,葛莱特教授曾预测:如果将构成金属材料的晶粒尺寸减小到纳米量级,材料在室温下应具备很好的塑性变形能力。但多年来,尽管预测得到了计算机模拟结果的肯定,各国材料学家的实验结果却令人失望:孔隙大、密度小、被污染等因素使绝大多数纳米金属在冷轧中易出现裂纹,塑性很差。 2000年,卢柯课题组在实验室发现了纳米金属铜在室温下的“奇异”性能——即纳米金属铜具有超塑延展性而没有加工硬化效应,延伸率高达5100%。论文在《科学》上发表后,获得世界同行的普遍好评,纳米材料的“鼻祖”葛莱特教授认为,这项工作是“本领域的一次突破,它第一次向人们展示了无空隙纳米材料是如何变形的”。 专家指出,“奇异”性能的发现,缩短了纳米材料和实际应用的距离,意味着和普通金属力学性能完全不同的纳米金属,在精细加工、电子器件和微型机械的制造上具有重要价值。 卢柯及其课题组的另一项重要成果是关于晶体过热熔化微观机制方面的,发表在2001年第87卷的《物理评论快报》上。很快,材料科学家、剑桥大学教授RobertWCahn就在《自然》杂志上给予了专题评论。 2003年12月31日,卢柯在《科学》杂志上发表第二篇论文,将铁表层的晶粒细化到纳米尺度,其氮化温度显著降低,这为氮化处理更多种材料和器件提供了可能。表面氮化是工业中广泛应用的一种材料表面处理技术。在表面氮化过程中,材料或钢铁的表面氮化处理往往需要在较高温度下(高于500℃)进行,处理时间长达十几个小时,不仅能耗高,更重要的是,许多材料和工件在如此高温下长时间退火后会丧失其基体的高强度或出现变形,因此,表面氮化技术的应用受到很大限制。大幅度降低氮化温度是长期以来表面氮化技术应用中必须解决的重要技术瓶颈。 2004年1月12日,“我国金属材料表面纳米化技术和全同金属纳米团簇研究”被评为“2003年中国十大科技进展”之一。 2004年4月16日出版的第304卷《科学》杂志上,第三次出现了卢柯的名字。他们的研究表明,在纳米孪晶铜中获得超高强度的同时还保持了其良好的导电率;而以往的研究表明,对铜进行强化以后,其导电率是下降的。 成功的“奥秘” 在别人眼中,卢柯是战无不胜的“百胜将军”,是上天最眷顾的人。只有他和课题组的同志才清楚自己曾经的失败,曾经的气馁。“你们所看到的成绩只是我1%的工作,其余的99%都是失败,都是残酷的现实。在我过去的研究中,经常会走到几乎坚持不下去的时候。”卢柯说。 “走不下去的时候,我总是勇敢地承认自己失败了。失败了,再换一个思路接着干。当然,这中间有一个心态调整的过程,但是必须调整到一个好的状态,重新开始。失败其实是科学工作的常态。跳高比赛是以失败而结束的,科学工作则是用一次次的失败来铺路,以成功作为新的起点。当你有了一个灵感,钻进了实验室里,半年,十个月,一年甚至两三年下来才有结果,可结果与你预想的完全不一样,当然沮丧极了。但我们的工作就是这样,你可以沮丧,可以暂时地消沉,但你不可以放弃你的目标。失败了,证明这个思路不对,从某种角度看,它就是你到达终极目标的一个过程。我经常对我的学生说,对自己的思维一定要有极强的信心,Nothing is impossible(没有什么事情是不可能的)!” 卢柯成功还有一个奥秘——自从上大学后,他就给自己制定了严格的时间表和工作计划,以非常人的工作节奏始终跑在别人的前头。十几年来,他一丝不苟地走在自己的行程中,不受任何外界的干扰。虽然他现在成了媒体追逐的科学明星,但依然故我。 “上天是公平的,它给每个人的时间是一样的,做了这个,就不能做那个。有的人活得很轻松,一天的活儿用两天的时间干,我则希望用半天的时间就能把一天的活儿干完。如果这样算来,我干一天的活儿等于别人干两天的活儿。我在金属所干了18年,等于干了三四十年的活儿,那么,我37岁当院士,这样算起来也并不年轻。”卢柯说。 材料学面临最好的机会 卢柯在努力工作、享受研究乐趣的同时,也感受到了材料学家的责任感,“现在是中国各个领域发展的最好时期,也给材料学的研究创造了最好的机会”。 卢柯说,中国工业化的进程对材料学科提出了许多严峻的、亟待解决的问题。上个世纪90年代,镍的需求量开始上扬,镍的价格不断上涨,2003年,镍的价格已经达到历史最高水平,供需矛盾尖锐,原因就是中国的工业化。镍是用来做不锈钢的,工业化的显著标志是需要大量的不锈钢。其实,现在所有的原材料都在涨价。如果不发展先进的材料,将面临资源减少,价格上涨,中国的工业化成本将是非常巨大的。
金属材料在生产生活科技领域的应用论文摘要
解答:(1)一氧化碳具有还原性,能把铁从它的氧化物中还原出来,该反应是:Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2故填Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2(2)活动性强的金属与酸反应速度更快,除利用这一反应外,还可利用活动性强的金属能把活动性弱的金属从它的盐溶液中置换出来的方法验证.故可利用锰与氯化亚铁反应验证.故填<;金属锰的薄片;氯化亚铁溶液(3)保护金属资源的所采用的途径很多,防止锈蚀、回收利用、寻找替代品都是.故填防止锈蚀、回收利用、寻找替代品等
军事:玻璃钢造船,时常生活:塑钢造窗户框,
与人们的衣食住行,息息相关。
金属材料在生活中的应用论文题目
生活中常用的金属材料为钢铁和铝合金、铜合金。防腐方法有油漆、电镀、通过化学方法或者电化学方法在其表面形成致密氧化膜、牺牲阳极阴极保护法、外加电源阴极保护法,制成特殊合金等。具体例子:比方电镀:镀锌铁皮叫白铁皮,又来做水桶等器具,有的学校黑板就是白铁皮涂黑漆做成的。镀锡铁皮叫马口铁,用来做罐头盒等。以前的自行车钢圈是镀铬、镀镍的,不过现在的多数是铝合金的。钢中熔合一定比例的铬、镍、钼、钛、铌、铜等金属制成不锈钢。
人因为会制造和使用工具而从一般动物中分离出来,而成为唯一的智能群体。在人类文明发展史上,经历了一个由石器时代到金属时代的过渡。金属时代(包括青铜时代和铁器时代)的到来为人类文明带来了新的曙光,人们发现了七种至今仍然广泛应用着的七种金属,它们是金银铜铁锡铅汞。下面讲讲这七种金属的发现过程及对人类发展的影响。 黄金时代 大约在5000多年前,即公元前3000年,四大文明古国的埃及已经建立起来,首都开罗已经是一个繁华的城镇了。每逢赶集的时候,这里的人群熙熙攘攘。一天中午,安静而有序的城镇却出现了骚乱,人们争相涌向一个地方,透过围得密密的人群,人们发现开罗有名的旅行家里希尔正拿着一块黄灿灿的东西,里希尔说这是神赐予人类的宝物,他把它称作黄金。很快,开罗城拥有黄金的人都变得富有起来。人们纷纷去寻找金子,河滩上的沙地里站满了寻找金子的人群,开始只有很少几个幸运儿找到成块的金子,后来人们注意到沙子中混着一些金沙,人们就发现了“披沙淘金”的方法。后来人们又发现了平地掘井开采山金的方法,使得金子的产量更大了。 就在里希尔发现金块后不久,他又发现了银子。一个寒冷的夜晚,里希尔和同伴围着一堆篝火聊天。第二天,就在他们快要启程的时候,里希尔扒拉一下火堆,他是一个细心的旅行家,每次出发前他总是要检查自己住的地方以免有东西丢失,这次检查他不但没有发现丢失的东西,火堆里的扒拉出来一些亮闪闪的东西却引起了他的注意,一个伟大的发现意外地产生了。里希尔发现这种新的金属与金子的特性十分类似,也是沉重而柔软,用手捏捏就能使它变形,他把这种金属命名为白银。后来人们沿用了里希尔意外发现的这个方法,即用篝火灼烧银矿石而得到银,这实际上是一个简单的化学还原反应,木炭把银矿石中的硫化银还原成银。 青铜时代 1939年正值我国抗日战争最艰苦的一年,这时考古界的一件重要发现在战火中诞生了,在安阳市武官村出土了一个殷代的庞然大物:司母戊大方鼎。这个大家伙重达875公斤,需要十二个强壮的成年男子才能抬得起来,可见当时铸造之不易。司母戊鼎是目前世界上出土的最大的青铜器。经检测,铜占11%,锡占64%,铅占79%。这个青铜器是我国青铜冶铸鼎盛时期的产物,从它的纹饰、构造等都反映了这个时代青铜冶铸的高超技术。 人类对铜的使用并非是从青铜而是从纯铜开始的。考古学家在伊朗西部的一些地区发现了大约公元前7000年前使用的小型铜器件,如小针、小珠和小锥等等。大英博物馆里收藏有5000年前苏美尔人铸造的铜牛头和3500年前埃及人制作的铜镜和铜制工具。在西亚地区,铜矿石裸于地表,人们在铜矿石上燃烧炭火,便会还原出与绿色矿石颜色不同的红色铜来。 由于纯铜硬度低,并不太适合于制作生产工具,后来,人们就有意识地在炼制铜矿石时掺入其他矿石,以制成铜的合金来提高工具的硬度。在我国,先秦的古籍《考工记》中记载了有名的“六齐”规则,即是青铜的六种配方,这套配方规定了铜和锡的不同比例造成的青铜的不同用途,其实质是比例不同硬度不同。据考古推测,这时人们已经能够制得纯铅和纯锡了。从商代的墓葬中先后发现了铅爵、铅戈和铅斛等纯铅制品。 铅属于重金属,因而铅及其化合物都有毒,古人开始因不了解这一点而大吃苦头。古罗马人曾经就喜欢用铅制的水管,考古发现古罗马人的尸骨上常常有黑色的硫化铅斑点,这就是由于使用了铅管里的水而导致的慢性中毒。后来人们渐渐认识到这一点,就不再使用铅制的器具作为饮食用具了。 锡由于其延展性好而易制成薄片,而且在常温下不易氧化,所以自古以来就被用来包裹器具。我国曾出土国几具殷代的虎面铜盔,其中一具很完整,内部红铜相当完好,外面镀了一层很厚的锡,锡层精美,至今仍光亮如新。这说明当时的人们不但认识到锡层美观,而且可以防腐。纯的锡器没有保存下来的,这是因为锡很怕冷,周围温度一旦低于13℃就会发生相变,变成粉末状的灰锡,这种现象被称为“锡疫”。 铁器时代 人类对铁的最早知识来源于从太空降下来的陨铁,埃及人称它为“天铁”,在西亚的一些游牧部落里还有一种有趣的传说,他们说铁既然是从天上降下来的,那么天空一定是个大铁盘。人们发现铁的硬度要比铜或青铜都大得多,尽管四处传说铁只有天上才有,但还是有一些不遵从祖训的年轻人企图在人间发现铁。大约在公元前2200 年,西亚的赫梯人已经会冶炼和使用铁器了。公元前1290年,埃及国王致信赫梯国王要求提供一些铁,赫梯国王回信答应给他提供一把钢剑,但要求用黄金来交换,可见当时铁还是一种贵重的金属。赫梯国王还在信中炫耀说:“在我们的国土上,铁和尘土一样平凡。” 早期的冶铁技术也大多是采用固体还原法,冶炼时,将铁矿石和木炭一层一层地堆放在炼铁炉中,点火燃烧,产生一氧化碳,从而使铁矿石中的氧化铁还原为单质铁。早期的铁由于冶炼温度很低而性能很差,是含大量碳氧杂质的合金,古人称之为“恶金”。我国在解放初期大炼钢铁的时候,由于地方上不少“土高炉”温度上不去,而生产了不少没有价值的 “恶金”。后来人们逐渐发现了升高炉温的方法而炼出了性能较好的生铁,继而发明了用退火的方法“柔化”生铁而得到低碳钢。后来人们进一步发明了熟铁和钢的冶炼方法,铁在生产中从得以广泛应用。 汞和炼金术 七种金属为人类文明带来了新的曙光,但也是这七种金属,使人类陷入了某种神秘的境地,古代的人们天真地认为世界上只有这七种金属。他们认为金属起源于水银(汞的俗名)和硫磺,实际上,水银是一种银白色的液体金属,颜色和外观与银类似,铜铁锡铅都能溶于水银形成与金银类似的合金——汞齐;水银与硫磺化合后会生成黄色的硫化汞,与黄金类似。 基于水银和金属的这些特性,同时人们也认识到水银的化合物并非金银,炼金家们认为应该有一种特别方法可以使便宜的金属铜铁锡等变成贵重金属金银,他们称转变的秘方是一种叫“哲人石”的东西,但千百年来,“哲人石”只是炼金家的一种幻想,谁也没有发现这种东西。俄国学者莫洛佐夫写了一首题名为《七种金属》的诗歌来描述炼金家的这种思想,诗的译文如下: 世界由七种金属造成 宇宙啊,她赋予我们 铜铁银 锡铅金 各种金属之父是硫磺 水银则是他们的母亲 这种被科学史界称为“化学萌芽”的炼金术虽然给化学发展积累了一些资料,但由于他们远离生活和实践,一味地靠逻辑推理,从而导致了这种科学探索的失败。一直到九十年代的今天,在我国仍然有不少人存在着一些关于科学的天真幻想,这就给一些科学骗子以得逞的机会。八十年代的永动机,九十年代的“水变油”,就是很明显的科学骗局。从历史到现实,都很好地说明了,科学不能以幻想为基础,而只能以正确理论指导下的实验为基础。