Знания о материалах и эволюция материальной культуры - Реферат


 

Человек живет в материальном мире, созданном природой и сотворенном трудом человека. Роль материалов в развитии человечества настолько велика, что целые периоды были названы по имени материала, наиболее важного для определенного периода: каменный век, меднокаменный век, бронзовый век, железный век.

Материальная культура - это культура труда и культура быта людей. В начале своего земного существования человек использовал природные материалы - дерево и камень - только в качестве инструментального материала для создания орудий труда и орудий защиты своей жизни [2]. Позже дерево и камень начали широко применяться как конструкционный материал для постройки жилищ, дорог, оборонительных сооружений и др. Знаменитые египетские пирамиды, Великая Китайская Стена, великолепный Пантеон и Аппиева дорога в Риме, прекрасно сохранившиеся в течение тысячелетий - это и памятники мировой культуры, и памятники камню - древнейшему и важнейшему материалу всех времен и народов. Экспозиции Эрмитажа, Лувра, краеведческих музеев России, в том числе музея им. В.К. Арсеньева во Владивостоке, современные выставки камнерезных изделий демонстрируют великолепные образцы материальной культуры людей с древнейших времен и до наших дней.

Применение металлов началось с меди в период энеолита, а позднее - серебра и золота. Человечество еще не было знакомо с металлургией, а эти металлы встречаются в природе в самородном виде, имеют высокую пластичность, приятный цвет и блеск, что позволяло по-лучать красивые изделия из них доступными по тем временам способами. Затем начали применять металлы, которые относительно легко восстанавливаются - олово, свинец и те, что достаточно распространены в природе, но не в свободном, а в связанном состоянии - железо, алюминий. Так как медь очень мягкий, пластичный металл, то для достижения большей прочности к ней стали добавлять олово и свинец, получая бронзы. Так на смену меднокаменному веку пришел бронзовый, а позднее – железный век. Оловянистая бронза плавится при более низкой, чем медь, температуре и отличается превосходными литейными свойствами. Поэтому в период античных цивилизаций она послужила материалом для многих прекрасных творений искусства.

В разных местах Земли меднокаменный, бронзовый, железный века начинались в разное время в зависимости от обнаружения и использования самородных или рудных запасов меди и железа [3]. Поэтому говорят о европейском, ближневосточном, египетском и др. соответствующих веках. Европейский железный век начался примерно на рубеже 2-го и 1-го тысячелетий до новой эры; на островах Полинезии уже в конце 17-го века новой эры все еще сохранялся каменный век, что привело в величайшее изумление членов экспедиции Джеймса Кука.

В России первый уральский чугуноплавильный завод начали возводить на рубеже 17-18-го веков, а уже в середине 18-го века уральские железоделательные заводы прославились высшим качеством своей продукции не только в России, но и далеко за ее пределами. Железо было главнейшей статьей русского экспорта и под маркой «Старый со-боль» было известно всему миру [4]. Особую славу завоевали удивительные творения уральских литейщиков из города Касли. Не случайно на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. знаменитый чугунный павильон из города Касли был одним из лучших экспонатов.

Железный век продолжается и поныне, так как в современном мировом объеме производства металлов преобладают черные металлы - железо и его сплавы. Поэтому и наука о материалах начала развиваться как металловедение.

Основой современного материаловедения являются физика, химия, минералогия, другие науки и колоссальная эмпирическая информация о свойствах и способах обработки различных материалов, накопленная человеческой цивилизацией.

Металловедение появилось как металлография и в значительной степени благодаря работам русских ученых [5]. Ломоносов М. В., написавший «Первые основы металлургии, или рудных дел» и давший определение «Металлы суть светлые тела, которые ковать можно», является основоположником науки о производстве металлов. Аносов П. П. определил природу стали как сплава железа с углеродом, исследовал влияние на ее свойства примесей, легирующих элементов, процессов ковки, закалки, выполнив 185 опытных плавок и получив булатную сталь. Он впервые применил металлографический микроскоп и разработал микроанализ - важнейший и повсюду применяемый метод исследования структуры материалов. Чернов Д. К. создал основы современного физического материаловедения, впервые построив диаграмму состояния железо-углерод: на ее основе он объяснил причины изменения свойств сталей после термической обработки. Он создал теорию кристаллизации стали, основные положения которой чрезвычайно важны и сейчас для получе¬ния сверхчистых материалов.

Появление материаловедения как самостоятельной науки на рубеже 19-20 веков было обусловлено целым рядом причин.

После великих географических открытий 2-го тысячелетия европейцы начинают заселять далекие континенты, добираясь туда сначала на парусных судах, а после изобретения паровых машин - на пароходах.

В результате промышленной революции в европейских странах строятся первые паровозы (1814 г.) и начинается настоящий переворот в средствах передвижения (1827 г.). Многие европейские страны, США, Россия покрываются сетью железных дорог. Для создания паровозов, пароходов, строительства железных дорог, вокзалов, портов требовались такие прочные материалы, как стали (во Франции, например, производство стали в период 1860 -1896 годов увеличилось почти в 9 раз) [6].

Создается мировой рынок, начинается интенсивная эмиграция из Европы в Америку и Австралию, что обуславливает необходимость создания более оперативных средств связи по сравнению с обычной почтовой связью.

Борьба за сферы влияния между ведущими мировыми державами требует укрепления армий, разработки новых стратегических материалов.

В результате выдающихся естественнонаучных открытий 19-го века создаются первые динамо-машины, электродвигатели, трансформаторы, телефоны, телеграф и др. устройства, появляется городской электрический транспорт - трамвай, троллейбус, прокладываются наземные и подводные кабели, соединяющие между собой многие страны электрической телеграфной связью. Для создания новых объектов материальной культуры требуются и новые материалы: электропроводящие, электроизоляционные, коррозионно-стойкие, высокопрочные.

Создание первых автомобилей (1886 г.), двигателей внутреннего сгорания, а затем самолетов (1903 г.) повышает уровень требований к конструкционным материалам для транспортных средств: необходимы износостойкие, жаропрочные и одновременно легкие материалы. «Только внедрение легких металлов даст возможность строить тяжелые самолеты» (А. Н. Туполев).
Создание генератора электромагнитных волн Г. Герцем в 1888 г. и открытие радио¬связи Маркони и А. Поповым приводит к качественному изменению электросвязи: она становится беспроводной, но требует новых устройств (радиопередатчиков и радиоприемников) и новых материалов для их создания.

Таким образом, на рубеже 19-20-го веков начинается качественное изменение культуры труда и особенно культуры быта, интенсивно продолжавшееся в течение всего 20-го века. В домах появляются электрическое освещение, электрические нагревательные приборы, телефоны, радиоприемники, холодильники, стиральные машины, пылесосы, телевизоры черно-белые, затем цветные и многое другое. Это сделало наш повседневный быт совсем не похожим на быт людей 19-го века и особенно - предыдущих веков.

В 20-ом веке в странах Старого и Нового Света бурно развиваются энергетика, в том числе атомная, многопрофильное машиностроение, надводное и подводное судостроение (рис. 1), авиационная и космическая техника и др. Для этого требуются новые материалы со специальными свойствами: сильно - и слабомагнитные, легко - и тугоплавкие, с высокой и низкой электрической проводимостью и др. Широко применяемые в 20-ом веке конструкционные материалы: стали и чугуны, латуни и бронзы, алюминиевые, титановые и др. сплавы должны быть не просто прочными, а конструктивно прочными.

Получение таких материалов стало возможным благодаря следующим факторам:

  • создание квантовой теории твердого тела,
  • возможность прогнозировать свойства сплавов на основе Периодического закона, диаграмм состояния, закономерностей состав - свойства,
  • изучение механизмов формирования свойств материалов при их пластическом деформировании, термической, химико-термической и др. обработках.

Одна из наиболее характерных особенностей современной цивилизации – громадное, все увеличивающееся производство и потребление различных металлов. Например, железа за два года в конце 20-го века производилось в мире больше, чем за все предыдущие 19 веков [7]. Не случайно в 1958 г. на территории Всемирной промышленной выставки в Брюсселе был воздвигнут знаменитый теперь Атомиум – памятник железу.

Фундаментальные открытия в физике и химии в 20-ом веке и прогресс в культуре труда ученых-экспериментаторов способствовали быстрому развитию этих наук и науки о мате¬риалах, становлению новых экспериментальных методов исследования материалов. Это привело к открытию и интенсивному исследованию нового вида материалов - активных (или функциональных). К ним относятся полупроводники, ферриты, сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, сверхпроводники, материалы лазеров и мазеров, жидкие кристаллы и др. Активные материалы способны реагировать на различные воздействия (тепло, свет, звук, потоки частиц и др.) резкими изменениями своей структуры и свойств. Поэтому активные материалы могут использоваться как датчики этих воздействий в различных приборах, устройствах, системах контроля; в бытовой технике для дистанционного управления, как пре¬образователи одного вида энергии в другой и т. п.

Активные материалы способны запоминать определенные воздействия на них своей остаточной намагниченностью, поляризуемостью или др., следовательно, они могут использоваться как элементы памяти в различных приборах и устройствах.
Эти устройства широко применяются в научных исследованиях, в связи, в производственных процессах, в различных бытовых приборах, в медицине, в театре и на эстраде, на транспорте, в авиации и космонавтике.

Активные материалы позволили создать промышленные роботы и манипуляторы, заменяющие человека в экстремальных условиях при использовании вакуума, высоких и низких температур, повышенной радиации и др., при исследованиях Мирового Океана, вулканической деятельности, процессов в недрах Земли, при работе в Космосе, при мониторинге инженерных сооружений.

В результате к началу 3-го тысячелетия человеческая цивилизация создала качественно новый уровень материальной культуры. Это привело к значительным социальным изменениям. Приведем два из множества примеров.

Обычные письмо, учебники, почта вытесняются электронными; исчезает профессия машинистки, и давно в прошлом осталась профессия писаря. Кардинально изменилось делопроизводство во всех сферах жизни.

На рубеже 19~20-го веков промышленно развитые страны мира покрылись сетью железных дорог. Некоторые из них: Транссиб, КВЖД, БАМ - настоящие памятники материальной культуры. А на рубеже 20-21-го веков сеть Интернет, эта Всемирная паутина, опутала весь Земной шар, и многие, особенно молодые люди, теперь отдают предпочтение виртуальному общению в Интернете.

  • Иванов И.А;
  • Матеша А.С.;
  • Ступак В.М.

Роль материалов в развитии человечества настолько велика, что целые периоды были названы по имени материала, наиболее важного для определенного периода: каменный век, меднокаменный век, бронзовый век, железный век.

  • эволюция;
  • материальная культура;
  • металл;
  • металлография;
  • материаловедение.
  1. Беккерт М. Мир металла. - М.:, Мир, 1980. - 152 с.
  2. Вейс Герман. История культуры. - М.: Изд-во Эксмо, 2002. - 960 с.
  3. Гуревич Ю. Г. Загадка булатного узора. - М.: Знание, 1985. - 200 с.
  4. Мезенин Н. А. Уральский металл - М.: Металлургия, 1981. - 112 с.
  5. Горбачев И. В. К истории металловедения. В сб. «Материаловедение и технология порошковой металлургии» /ред. А. А. Попович. -Вл.: изд. ДВГТУ, -115 с.
  6. История XIX века. /ред. Лависс и Рамбо/ Пер. с франц. под ред. Е. В. Тарле. -М.: ОГИЗ, 1939.-552 с.
  7. Шмитт-Томас К. Г. Металловедение для машиностроения. Справочник. /Пер. с нем.под ред. В. А. Скуднова. - М: Металлургия, 1995. - 512 с.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

MetalSpace

Опубликовано MetalSpace

Адрес электронной почты: info@metalspace.ru
Предлагаем сотрудничество
  • Опубликуй свои произведения в электронной форме.
  • Размести научную статью или пресс-релизы на страницах нашего портала.

Оставь комментарий