傳統金屬材料的進展 新金屬材料的出現 現代合金技術的特色 新動力與交通革命

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1 傳統金屬材料的進展 新金屬材料的出現 現代合金技術的特色 新動力與交通革命
金屬材料之發展 傳統金屬材料的進展 新金屬材料的出現 現代合金技術的特色 新動力與交通革命

2 鐵的出現及使用 影響人類文明最大的金屬是鐵 鐵礦在地層下的蘊藏量相當豐富，但因其熔點較高，所以進入人類文明領域的時間稍晚。
大約在三千年前，開始出現在兩河流域，特別是在小亞細亞山區。

3 鐵對文明的影響 鐵的產量原本有限，價格居高不下，無法廣泛使用 十八世紀下半葉，由於焦化技術及鼓風爐的進步，產量大增。
英格蘭地區鐵的年產量已經達到二百萬噸

4 煉鐵的方法 鐵礦鑄成的鐵含有硫、磷、錳及矽等化合物，質地較脆弱，將鑄鐵再加鍛鍊造成熟鐵或鋼，用途更廣。 去除鐵中雜質煉成熟鐵或鋼的技術也早為人知，但由於技術的限制，產量有限。

5 煉鐵成鋼 時間：約在1850年左右，英格蘭、美國、德意志地區都分別發展出空氣吹煉法，利用熱空氣吹進熔化的鐵漿，使鐵漿中的碳與氧結合，減少含碳量，遂成為用途更廣的鋼。

6 鋼的應用 技術進步後，綱的產量大增 到1900年，英格蘭地區的鋼產量已由1850年的六萬噸增加到2800萬噸。
鋼鐵的應用甚廣，從廚具到大型機械。隨著技術的進步，鋼加入其他的金屬如鎳、錳等，可以承受較高的溫度或壓力，用途更為廣泛。

7 其他重大金屬 影響人類文明較多的金屬，尚有：金、銀、銅、錫、鉛、鋅和汞等。

8 性質穩定，不意化合，所以多以自然金屬的狀態出現，河床的沙礫層是古人蒐集金的最佳地點。
金的硬度低，容易變形，在工業上並無太大的價值。

9 銀的產量有限，所以都和金被當作貴重金屬，在歷史上作為裝飾及交易媒介。

10 金銀在考古上的價值 考古學者往往可以根據一個地區出土的金銀器皿推測該地的工藝水準、宗教思想及社會狀況。 金銀貨幣的出現往往也是一個交通發達、貿易頻繁地區的重要指標。

11 銅 銅出現較早，多以銅與錫的合金形式出現，就是青銅。 將錫、鋅、鉛、銻或碘加入銅中，可以改變同的性質，使其堅硬，用來做武器、樂器或容器。
銅具有不易氧化的特性，藏量也相當豐富，歷來都是做為貨幣的理想材料。 到今日為止，黃銅仍是硬幣的主要材質。

12 鋅 鋅的出現也甚早，只是作為製作銅器的附屬材料。 將銅礦石與鋅礦石憶起熔煉時，可以得到銅鋅合金，即黃銅。
十九世紀中葉以後，銅、鎳與鋅的合金開始逐漸普遍。 由於鋅不易氧化的特性，被大量用作鍍材，鍍鋅鐵片成為食品包裝及建築的重要材料。

13 新金屬材料的出現 十九世紀後，人類對電的知識瞭解更多，並將其應用到金屬冶煉中。
首先從溶解的食鹽中電解得到納與鉀，後來又離析出許多金屬，諸如鋇、鎂及鈣等。 這些鋅的材料應用在許多地方：航空工程、食品保裝；或可與其他金屬結合，成為新的材料或合金，改變人類的生活方式，對文明演進影響甚大。

14 鋁 蘊藏量最多的金屬，熔點低、導電佳，質地輕而易於延展。 1827年，科學家用還原法得到粉末狀的鋁，但產量有限。
十九世紀末期，開始用電解法自鋁礬土中煉鋁，產量持續增加，用途也相當廣泛。如：飛機、汽車、電子業、建築、高壓電纜、門框、廚具、貨幣。 鋁是目前運輸及航太工業最好的材料。

15 鈉、鈦及鈹 在自然界中的含量也很大 易於燃燒，除了做為觸媒劑外，在核能工業上也有其用途。
鈦及鈹，是二十世紀以後被人「重新」發現的重要金屬，這兩種金屬很少以單純的型態出現，多是用來製作合金，各具有其特性。

16 放射金屬 是二十世紀初的一項重大發現 法國科學家居禮夫婦發現一些金屬的放射性，如鈾、鐳、釷及釙等
這些放射性元素可以應用在醫學、發電及和平用途上，也可以製成武器，殺傷力強。

17 現代合金技術 合金：將不同的金屬或非金屬材料加以混合 性質：加入的比例不同或成分不同，合金的性質就會改變 各種合金因特性的不同而應用在不同的場合

18 合金的特色 堅硬： 鋼筆的筆尖，用銥或鉑的合金製成 法國的國際標準公尺，是用90%的鉑與10%的銥合金製成
加入鎳的合金有不易膨脹的特性，是用來製造電器產品如電視、錄音機的重要組件

19 質輕： 鋁與鎂是最標準的輕金屬，是製造航空器材的最佳材料。

20 耐熱 鎢的合金，熔點高，硬度夠，可以作為鑽孔及切割工具 鈦合金也因為耐高溫的特性，成為航太工業的重要材料

21 熔點低 鉛與錫兩種金屬的合金據有熔點低的特性，可作為保險絲、焊錫等用途。 例如：消防灑水器也是利用這種熔點低的特性，達到消防目的。

22 不易氧化 鋼材中加入一定比例的鉻之後，據有不易氧化的特性，就是俗稱的不銹鋼 在銅之中加入了一些鎳，就成了白銅，不易產生銅綠，是製作器物的好材料

23 形狀記憶 部分合金可以據有隨溫度變化而恢復其形狀的特性，稱為形狀記憶合金，例如金鎘合金、鎳鈦合金、銅鋅合金等。 利用這類合金記憶特性，可以使其冷漲、熱縮，或設計較為特殊的裝置 例如：警報器、牙齒矯正線、胃鏡伸縮裝置

24 新動力與交通革命 動力來源：人力、獸力、水力、風力 十八世紀以後，運用鋼材設計蒸汽機，成為動力的重要來源。
改良後的蒸汽機體積小、不受場所限制，隨時移動

25 蒸汽機的應用 十九世紀初年，1820年，以蒸汽車頭為動力的工業用火車出現。
1830年代以後，歐洲及美國大量鋪設鐵軌，生產蒸汽機車，大規模運輸的鐵路時代終於來臨，這也是拜鋼鐵工業的發達所賜。

26 內燃機 1960年代，工程師設計出以線圈點火，利用煤氣為燃料的內燃機，將煤氣與空氣混合後輸入汽缸，點火引爆，產生動力。
內燃機的進步：改成以汽油與柴油為動力、體積縮小，開始裝在汽車上，成為陸路交通的主要動力。裝在飛機上，縮短來往時間。

27 建築技術的進步 文明史上重要的標記：埃及金字塔與中國的長城。 近代隨著新材料的出現，建築技術及方式有很大的改變：鑄鐵、鋼材、混凝土 影響：新聚落興起及生活方式的改變

28 近代的建築技術 十八世紀末期，英格蘭出現第一座以鑄鐵製造的橋樑，鑄鐵成為許多建築師建築大型工程中不可缺少的材料：
1889年建成的巴黎艾菲爾鐵塔，代表當時人類對於新科技的信念，成為巴黎的地標。 十九世紀後，水泥問世，以鋼筋結好的框架中，加入混凝土，堅硬異常。

29 二十世紀的新建築技術 二十世紀後，鋼結構取代鑄鐵，應用在房屋、橋樑、水庫及其他大型公共工程。 摩天樓： 1890年已出現二十一層的高樓
1930年完成紐約帝國大廈（381公尺） 影響：隨著建築技術進步，城市範圍擴大，人口不斷增加，大型都會興起。