[第1课]
史前材料
主题: 本讲按照时间顺序,由远及近,依次介绍了旧石器时代材料和新石器时代材料,最后介绍新时期晚期出现的铜冶金。在介绍材料早期发展的同时,重点介绍了旧石器晚期人类的第一项材料发明——弓箭,以及新石器时代具有划时代意义的材料——陶器。
[第2课]
古代材料
主题: 全球四大文明古国中,中华文明虽稍晚出现,却是连续不断,直至今天的,所以这一讲古代材料的内容以中国为主。重点介绍了有近1500年连续高度发展的夏商周青铜器、西亚最早出现的块炼铁以及中国人的发明—铸铁、古老的高分子复合材料—漆器、中国的伟大发明—瓷器,以及中国为改善铸铁,发明的若干制钢技术。
[第3课]
近代材料
主题: 近代材料的开始是十七、十八世纪的产业革命,而结束时间为1964年镍基高温合金PHACOMP相计算的出现。由于产业革命,世界性的材料中心转移到了欧洲,并继而转向美国。近代材料的第一大特征是大规模钢铁生产的兴起,从1856年贝塞麦的转炉炼钢开始,钢的生产由每炉几公斤,变成了每炉几十吨。与钢铁并行的还有水泥的大规模生产,陶瓷和玻璃走出艺术品象牙塔,变成大工业原材料。硫化橡胶的成功、聚合物材料的合成,从此高分子材料走入人类生活。在以力学性能为主要需求的结构材料大发展的同时,某些以物理性能为特征的材料开始引起人们注意。近代是材料大发展的时期。
[第4课]
材料科学形成
主题: 与大规模钢铁生产兴起的同时,一个对这种材料本质的研究一直在悄然进行。铁器是在使用了3000多年之后的1781年才由瑞典化学家贝格曼,最终揭开了这个铁器成分之谜:熟铁、钢、生铁其实都是铁碳合金,其间的性能差别仅在于含碳量多少的不同。这是材料发展要依赖于科学的第一个实际例证;而对于材料力学性能的研究早在17世纪伽利略的时代就开始了,20世纪初又增加了硬度和冲击韧性;钢铁时代还开启了一个表征材料微米尺度细节的探究,这是1863年由英国的索拜开始的伟大事业。材料知识向着科学系统性迈出了一大步;不仅如此,观察材料细节的尺度向着更小尺寸深入,在电子理论与技术的支持下于1931年发明了电子显微术,10年后,使在纳米量级上了解材料细节成为可能,开拓了材料微观结构观察的新领域;伦琴发现的X射线,以及劳厄、布拉格父子的晶体衍射理论和结构分析,建立起分析材料结构的强大的方法系统;面对理论屈服强度估算的困境,位错假说凭着思辨逻辑在精彩地前行,最终在电子显微镜的直接观察面前获得了完美地证实。到了1964年终于出现了相计算方法,合金设计初现端倪。自此,形成了一个支撑材料发展的完整的、定量的“材料科学”知识体系,这是近代材料的重要特征。