2011年机械工程材料 第0章

1、COLLEGE OF MATERIALS SCIENCE & ENGINEERINGMSE2005机 械 工 程 材 料 教 师：徐家文 电 话：88036521（办）-mail：材料科学与工程学院1一、材料和材料科学1、材料 材料是指可以用来直接制造有用物件、构件或器件的物质。2绪 论“神舟”飞船国产涡喷-7涡轮喷气发动机锉刀手锤材料是人类生产和生活所必须的物质基础3绪 论材料是人类进化的里程碑 由于材料的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。4绪 论 二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，称作现代文明的三大支柱之一。5绪 论材料是支撑现代文明大厦

2、的技术之一，是发展高科技的先导和基石。材料科学与技术信息科学与技术能源科学与技术材料科学与技术信息科学与技术生物科学与技术1998年6绪 论中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。早在公元前6000 5000年的新石器时代，中华民族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流传海外。7绪 论 4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土青铜铸造高133厘米 重875kg饰纹优美中国古代质量最大的青銅器8绪 论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

3、越王勾践宝剑9绪 论春秋战国时代的青铜剑，剑身及剑锋由不同成分的青铜组成，是复合材料很好的例子。梯度材料古已有之这是古代剑刃截面图古代剑刃制造中的特殊技术10绪 论黄石铜矿遗址春秋晚期矿井深达50m炼铜炉渣多达40万吨实属罕见 11绪 论 我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在天工开物一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。生铁炒熟铁图宋应星12绪 论2、材料科学 以材料为研究对象的一门科学。材料科学与工程的核心关系13合金的结构层次组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景14材料科学与工程四要素服役行为与寿命成分与组织结构合成与制备材料特性材料的合成与

4、制备：研究获取材料的手段，以工艺技术的进步为标志成分与组织结构：反映材料的本质，是认识材料的理论基础；材料特性：表征了材料固有的性能，是选用材料的重要依据；服役行为与使用寿命：与材料加工和服役条件相结合来考察材料的使用。 15Steel with 0.4%C 工艺-组织-性能之间关系的例子16绪 论3、材料的研究历程1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。灰铸铁的显微组织光学显微镜Pb-Sn共晶组织17绪 论1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。Si表

5、面的重构图象X-射线衍射仪18绪 论1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次（10-7m）。电子显微镜 19绪 论1934年位错理论的提出，解决了晶体理论计算强度与实验测得的实际强度之间存在的巨大差别。 对于认识材料的力学性能及设计高强度材料具有划时代的意义。金属钛中的位错20二、工程材料的分类1、工程材料 工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料。2、工程材料分类按组成与结合键分： （1）金属材料 （2）高分子材料 （3）陶瓷材料 （4）复合材料21二、工程材料的分类（1）金属材料以金属键结合为主黑色金属主要指钢铁材料有色金属轻金属,重金属,贵金属等

6、 良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽，用量最大、应用最广泛。22世界钢铁材料年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。板材23（2）陶瓷材料共价键和离子键为主熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大 分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类 陶瓷制品陶瓷发动机24 传统陶瓷又称普通陶瓷, 是以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的陶瓷, 主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。25（3）高分子材料以分子键和共价键为主塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小 包括塑料、橡胶及合成纤维等 烯丙酰氯-苯乙烯26（4

7、）复合材料 是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。金属基复合材料陶瓷基复合材料高分子复合材料碳/碳复合材料 玻璃纤维增强高分子复合材料27三、工程材料的应用及发展趋势机械工业是材料应用的重要领域28三、工程材料的应用新材料在不断地涌现。29三、工程材料的应用结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展。随机械工业的发展，在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料及加工方面的问题。 机械工程技术人员需掌握必要的材料科学与工程知识，能正确选择材料和安排加工方法及工艺。30材料科学的发展趋势复合材料方向功能材料方向尺度微小方

8、向生物材料方向材料设计方向31材料科学的发展总趋势 建立“材料信息科学”和“材料计算机设计科学”。目前状况：合金经验设计，主要采用“尝试法”，大量实验资料没整理成规律性的科学信息，也没形成理性认识的完整知识系统。32短期目标：基本建立我国计算材料科学框架体系；发展描述结构与性能关系的不同尺度的数理模型，建立与评估计算模拟所需数据库。长期目标：构建合金系中“原子结构相结构组织结构物理性质热力学性质”相互关联和随浓度的变化的完整理论体系。33四、课程的性质和任务1、课程性质 机械类和近机类各专业的技术基础课，考试课。2、课程任务 了解材料料科学与工程的基础知识； 明确材料科学与工程的核心关系； 了解常用材料的用途和热加工工艺； 具有根据材料安排工艺路线的能力。34五、课程特点及要求1、课程特点：内容丰富，概念极多； 课