祖先的智慧：合金的发现与发展史

材料的发展历史

纵观人类利用材料的历史，人类在大约公元前4000 年由石器时代进入铜器时代，而后又在公元前1200 年步入了铁器时代。此时出现的金属材料表明当时的社会生产力达到了一个新的高度，人们发现陶器能够承受高温，掌握了用火在陶质容器内把金属熔化，然后将液态的金属倒进模腔内，以铸成所需的工具。金属铜的应用早于金属铁，这是因为天然铜在自然界中存在而铁则被氧化，同时金属铜的熔点比金属铁的要低。随着炼铜技术逐步提升，我们的祖先已经不知不觉地发现了“合金”，最早的合金可能是青铜，它约由10%锡和90%铜构成。

随着青铜技术的不断发展，人们意识到增大锡的比例会使合金变硬，换句话说“合金”比单一的金属拥有更好的性能。此后更延伸出黄铜等适用于不同场合的合金。不久人类社会从青铜时代进入铁器时代。铁器时代已经能运用很复杂的金属加工工艺来生产铁器。铁的高硬度、高熔点与铁矿的高蕴含量，铁相对于青铜来说来得便宜并在各方面运用，所以其需求很快便远超青铜。而在几百年后的欧洲，资本主义萌芽带来的社会化大生产也促使金属的冶炼和材料的制造向着工厂化、规模化发展。(www.xing528.com)

英国在18 世纪初已经出现了“高炉”的原型，日产铁以吨计。开始工人们使用木炭等天然燃料，后来改用焦炭并安装上鼓风机，慢慢演变为近代的高炉，这是炼铁工业的起点。由于铁的大规模生产，人类物质文明的进一步提高，铁轨等应运而生。19 世纪，一个英国人找到了将铁炼成钢的方法，他把空气直接鼓入铁水中使杂质烧掉。后来知道铁水中含有C、S、P 等杂质，将影响铁的强度和脆性等；为提高铁的性能，需要对铁水进行再冶炼以去除上述杂质。对铁水进行重新冶炼以调整其成分的过程称为炼钢。在之后的一些由于铁的性能不足而引发的事故中，人类意识到钢是更适合的工程材料，于是代替铁轨的钢轨等钢材在人类社会中蔓延开来。由于金属材料的优良导电性，第二次工业革命的迅速开展使人类步入电气时代。

近代以来，合金钢以及其他金属材料飞速发展。高速钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢等特种钢相继出现，其他合金如铝合金、铜合金、钛合金、钨合金、钼合金、镍合金等加上各种稀有合金也不断发展，金属材料在全社会的经济发展中具有了不可替代的地位。