合金和人类文明.docx

合金和人类文明张帆1)1)（西安交通大学能源动力学院，能动（硕）11，西安 710049）摘要：本文从历史发展的观点，以人类社会的进步和合金材料的发展两条线索并行的角度，讨论了不同社会发展阶段所使用的不同合金材料，分析了合金材料和人类文明之间紧密相关的联系。关键词：合金材料,人类文明合金作为一种金属材料，在人类文明的早期发展中扮演着重要作用。即使是在今天，现代化科技飞速发展，信息材料、功能材料、纳米材料等新兴材料在人们生活中的应用逐渐普遍，合金仍然是一种无法取代的必需材料，也还有很多人在研究它，并不断地制造出具有更多新功能的合金材料。因此，了解合金伴随人类文明历史发展的进程，以及合金在促进人类历史发展过程中起到的作用，是十分必要而且有意义的。合金的发展历史大致可以划分为三个阶段：1.青铜器阶段。青铜是铜、锡和铅的合金，也是人类最早使用的合金。世界上最早使用青铜的年代是公元前3500余年，在中国则是大约公元前3000年的商周时期。青铜熔点较低，易于熔化和锻造，冷却后质地坚硬，这是青铜为什么最早为人类所使用的原因。在人类开始使用青铜器之前，普遍使用的是石器或木器，但是前两者有着极大的缺陷：石器虽然很硬，但是不易改造成适合使用的工具，大大限制了其使用范围；木器虽然容易刻削，但是容易磨损，使用周期短，对于劳动生产是一种极大的不便。而青铜兼有两者之长，弥补两者之短，因此一出现就为人们所重视，广泛用于社会文化、生产、军事等各个领域。我国出土的商周乃至春秋战国时期的青铜器，大都是礼器、兵器或者农具，充分地反映了当时我国青铜文明的鼎盛。同时期的西亚、南亚、北非、南欧等地也都有着同样兴盛的青铜文明。2.铁器阶段。顾名思义，这一阶段使用的是铁金属作为各种工具的主要材料。之所以称铁器为合金，是因为铁和碳在这一阶段是密不可分的。世界上最早使用铁器的是公元前1400年左右的赫梯人，中国在春秋时期才出现铁器，并在春秋末期至战国中期快速发展，取代了青铜而在各个领域内使用。铁器相比于此前的青铜，不仅包含后者易冶炼、高硬度的优点，还比青铜更加锋利。赫梯人利用铁器强化自己的军队，在中东地区建立了强大的王朝；而中国人也把铁用到军事战争中，最终结束了春秋战国时诸侯割据的局面，使国家重归统一。我国的铁器尽管起步较晚，但是我国的炼铁技术却在很长一段时间内保持世界领先：从最初的块炼铁和生铁，到后来加高炉膛以提升炉内温度炼铁，以及把生铁和熟铁放在一起冶炼的技术，还有南北朝时形成了灌钢的工艺，使得中国对铁的使用已经达到钢的程度，其硬度和耐久都达到了一个新的高度。必须承认，古代中国对钢铁冶炼技术的探索和改进，对世界铁器的发展起到了突出作用。3.新型合金材料。进入铁器时代后，人类在很长一段时间内把钢铁当作主要的工业金属材料。尽管像金、银、铜、锡、铝等金属也都被人们使用在某些领域，但钢铁始终是人类工业的主要原料和产物，甚至于工业革命都是由钢铁工业的发展而推动起来的。但是进入到20世纪，非金属材料在人们的生活中占得比重日益增大，但是合金材料不仅没有因此没落，反而走上了一条新的道路：在科学理论的指导下，各种各样功能的合金材料被不断地发现并用于实际生活当中，在各个领域大放异彩。有适合做结构材料的铝合金，适合做涂层、焊接材料的铅锡合金，还有适合做机械结构骨架的钛合金等等。现代合金材料的发展趋势是：钢铁作为建筑、军工、机械制造等领域的主要原材料，仍然有很大需求，但是其他各种合金也是人们生活中不可或缺的一部分，并且还有越来越多的合金材料被研发出来，合金材料向着技术化、功能化、多样化的方向发展。从历史的角度来看，合金对于推动人类文明发展主要有以下几点重要作用：1.在人类社会早期为人类制造工具提供了原料。我们常说，人和动物的最主要区别在于，人会使用工具，并在这一过程中强化了自己的智力。远古时代，人们能使用的工具不过是火、木器和石器，而这些对于人类制造工具来说是远远不够的。合金的出现，使得人们找到了一种极为丰富的原料生产工具。这个寻找矿石，冶炼金属，然后制造工具的过程，促进了人类早期智力的发展；而使用这些合金制成的工具，又使得人类的生存能力大大提升。所以对于早期人类文明来说，合金的出现帮助人类更好地生存下去，并最终主宰了地球。2.促进了生产力的发展。推动生产力发展都才是推动人类文明发展的第一要义。没有合金的时候，人们不管是打猎还是农耕，其生产力都很低下。没有充足的食物，人口的增长就受限制，更不用提经济、文化等方面的发展了。但是合金的使用，尤其是青铜时期和铁器时期的两次变革，对于人类的影响尤其巨大。这两次合金材料的广泛使用，都使得社会形态、物质生产力、经济文化产生了巨大的变革。可以说，没有合金的出现，就没有生产力的进步，更不会有人类文明的发展。合金的第三阶段对于人类的影响不十分显著，但是伴随着材料科学多元化的趋势，我们也应该看到新型材料在现代人类文明中的重要作用。总结起来，从公元前3500年青铜作为第一次在人类历史上登场的合金，到今天21世纪无数的高科技合金材料遍及我们生活的方方面面，合金伴随着人类历史经历了一个漫长的发展过程，并在这一过程中不断地促进人类文明向前发展。二者相辅相成，共同造就了今天我们繁荣的人类文明。参考文献1铁付德 历史上铜先于铁的历史探析 1998 中原文物2带给人类文明曙光的七种金属 2012 西部资