工程材料学绪论.

1工程材料学EngineeringMaterials2工程材料学主讲教师：胡树兵材料学院材料科学与技术系Email：[e-mail]:87540057,13995667466教材：《工程材料与应用》，周凤云主编3广义的材料：材料是人类用来制作各种产品的物质。所有的生命物质和非生命物质狭义的材料：–传统材料–新材料什么是材料4零件是怎样加工出来的？塑性成型（锻造）液态成型（铸造）冷挤、冷墩、冷冲连接成型（焊接、粘结）粉末冶金机加工热处理学习的目的：达到有效地控制零件成型和内在质量材料是如何成型的5课程内容：0绪论1.材料的性能2.材料的晶体结构3材料的凝固与相图4铁碳合金5钢的热处理6.材料的塑性变形7合金钢8非铁合金材料9高分子材料和陶瓷材料10机械设计与选材6三大材料革命1、产业革命后的钢铁大量消费2、第二次世界大战后的塑料高速发展3、现代化社会的新材料革命一张小小CD光盘可以存储比尔.盖茨身下厚达55英尺（约330,000页）的一张张资料。7材料工程研究发展及意义1.材料发展的意义2.材料的发展史3.工程材料的分类4.材料科学与工程的内涵5.材料与材料工程的应用本章小结2020/1/2as8绪论Introduction公元前10万年公元前3000年公元前1000年公元0年1800年1950年1990年石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代钢时代硅时代新材料材料科学的重要地位人类使用材料七个时代的起始时间[*]*AndrewBraggs,TheScienceofNewMaterials,Oxford,Blackwell,199291.材料发展的意义材料是人类生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础材料科学技朮的每一次重大突破，都会引起生产技朮的革命。大大加速社会发展的进程，并給社会生产和人们生活带來巨大的变化。当今国际社会公认，材料、能源、信息技朮是现代文明的三大支柱。102.1旧石器时代原始社会：石器、木器、骨器、草编112.2新石器时代原始社会晚期到封建社会初期：陶器（原始社会晚期）红陶（奴隶社会初期）薄胎黑陶和白陶（龙山文化时期）釉陶（三千年前殷周时期）瓷器（东汉时期）红陶绳纹碗，大地湾文化，容器，甘肃秦安大地湾1期遗址出土，高7厘米，口径17.8厘米，甘肃省博物馆藏122.3青铜器时代青铜冶炼技术始于埃及和西亚，我国在夏、殷、西周时期发展达到很高水平青铜制品：河南安阳出土的司母戌（xu）方鼎、江陵楚王墓越王勾践宝剑春秋战国时期《考工计》青铜“六齐”学说：六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，谓之大刃之齐，五分其金而锡居二，谓之削杀之；金锡半，谓之鉴燧之齐。13越王勾践剑春秋晚期越国青铜兵器,出土于湖北江陵楚墓。长55.7厘米，剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。142.4铁器时代春秋战国开始大量使用铁器—铸铁西汉时期有了炼钢技术，并传入欧洲工业革命使得合金在西方长足发展，并且伴随物理学的发展及显微镜的出现，金属学理论成形，材料家族急遽扩大152.5新材料时代材料、能源与信息为现代技术的三大支柱，新材料也是7大领域之一材料的人工合成：新合金材料的人工合成：高分子材料：新型陶瓷材料：复合材料超薄栅氧化层技术材料的设计与组装材料结构—功能----器件一体化18材料科学80年代以来，金属与非金属相互渗透，并相互结合，组成了一个完整的材料体系。材料科学也就在金属学、陶瓷学和高分子科学的基础上发展起来。材料科学的任务是揭示材料的成分、结构和性能之间的关系，其研究对象是一切固体。2020/1/2as19什么是材料科学？材料科学是研究材料的组织（结构）、制备加工工艺与性能之间关系的科学。材料性能制备加工工艺成分/组织结构材料固有性能203工程材料的分类(Ⅰ)钢铸铁黑色金属铝合金铜合金钛合金其它有色金属金属材料3.1按结构分类也可以把材料分为金属、陶瓷、高分子和复合材料金属材料的分类高分子材料分类211、有色金属的分类轻金属AlMgCaNa…重金属CuNiPbSnZn贵金属AgAuPtRbIr稀有金属ZrTiNb…稀土金属Re(YNd…)放射性金属RaUTh…2.高分子材料：有机聚合物。热塑性塑料：尼龙聚乙烯聚氯乙稀聚丙烯……热固性塑料：树脂聚氨酯……弹性材料：天然橡胶合成橡胶22陶瓷材料定义：指由一种或多种金属元素与非金属元素的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物及硅酸盐所组成的无机非金属多晶材料分类普通陶瓷：陶器、绝缘瓷、日用建筑用瓷、化工陶瓷特种陶瓷：工程陶瓷-高强陶瓷、高温陶瓷、超硬陶瓷功能陶瓷：电子陶瓷、超导陶瓷、磁性陶瓷、光电陶瓷等23复合材料复合材料：由两种或两种以上不同材料组合而成的多相固体材料，其组成主要包括基体材料(主要起粘结作用)和增强材料(起承受载荷和显示功能的作用)。分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料、高分子基复合材料特点:保留了组成材料的优点，且有单一组成材料不具备的优良性能。如密度小、强度高、耐高温、耐磨损玻璃纤维增强高分子复合材料243.2工程材料分类Ⅱ按用途可将材料分为结构材料和功能材料。结构材料:使用时主要考虑材料的各种力学性能，如强度、硬度和韧性等。分为：建筑材料结构材料工具材料25功能材料:使用时主要考虑材料的电学、磁学、光学和热学等物理和化学性能。主要利用其物理、化学性能或效应制作具有特定功效的器件半导体材料磁性材料激光材料热电材料光电材料声电材料等等264.材料科学和工程的内涵材料科学是一个跨物理、化学等的学科。材料科学的核心问题是材料的结构（Structure）和性能（Property）以及它们之间的关系。学习内容:重点讨论材料中原子的排列方式，即不同晶体结构和非晶体，以及显微镜下的微观结构，即显微组织。了解有哪些主要因素能够影响和改变结构，实现控制结构的目的。材料的性能:力学性能、物理性能、化学性能。2020/1/2as27各种材料使用情况0500100015002000Materialuse,lb/car198519922000YearSteelPlasticIronAliminum波音767飞机上所使用材料的比例2020/1/2as28各种材料的使用情况1.增强的碳-碳（RCC）2.高温表面绝缘材料（HRSI）3.Nomex涂层4.低温表面绝缘材料5.金属或玻璃波音767飞机上所使用材料的比例辽宁号航母主尺寸：舰长304米、水线281米、舰宽70.5米、吃水11米飞行甲板：长300米、宽70米排水量：57000吨（标准）64000吨（满载）航速：最高航速32节动力：4台蒸汽轮机，总计20万马力，4轴4桨双舵续航力：4000海里/30节29海洋钻井平台981号305工程材料的应用计算机与材料航空航天与材料(-1.-2.-3)材料和生活用品(-1.-2.-3)压气机叶片材质世界杯足球铝合金强度：150-450MPa外壳为高分子材料，赛指定用球比强度：55－160Mpa液晶显示屏由32片复合1泡沫材料组成用高强度碳纤维复合材料作手臂骨骼，陶瓷作感知元件苹果iPhone5S31欧洲科学家研制世界最小四轮纳米车随着这种纳米车的问世，科学家在朝着打造可在血管中穿行，用于杀死癌细胞的先进装置的道路上又向前迈进一步。研究小组负责人、荷兰格罗宁根大学有机化学教授本-费林加表示：“这是第一种装有马达的纳米车。你可以输入能量，借助推进装置让纳米车移动，就像汽车的发动机一样。”32本章旨在通过一些实例，较实际地感受到材料科学和工程在人类文明进步中的重要作用，了解学习材料科学和工程的意义。在此基础上，了解材料发展的历史，理解材料的分类。材料科学和工程与社会发展和技术进步的关系。材料发展的历史材料科学的内涵材料的分类和分类的基本依据。33343536376、本课程的性质、教学内容及要求本课程是大机类各专业的技术基础课，内容及要求是：学习研究：材料的成分、加工工艺与组织、性能之间的关系及其相关规律。1.了解材料的化学成分、组织结构和性能之间关系的基本知识。组织:用肉眼或金相显微镜观察到的材料内部微观图象。结构:材料内部原子间相互作用,结合方式及排列规律。2.正确区分各类金属材料的牌号、成分、热处理、性能及用途。3.掌握机械工程中的选材原则及典型机械零件选材方法。4.开辟研究新的工艺、新的材料387、本课程的特点及教学方法1.特点:内容多、叙述多、学时少。2.教：⑴以讲解结合多媒体设施抓好课堂讲授。⑵应用数字化金相实验设备搞好实验课教学。(3)课内外讨论3.学：认真听课，作好笔记，勤于思考，自做作业。4.考试方式：闭卷统考。考试70%+平时成绩（作业实验出勤）30%5.工程材料学精品课程网站（2007年省精品课程）