第三课材料概论

第三课材料概论第1页，课件共30页，创作于2023年2月材料的合成与加工合成和加工的区别越来越模糊——材料的制备（processing）传统材料的制备方法

金属铸造

塑性加工（挤压、拉拔、轧制、锻造等）

陶瓷烧结

高分子化学反应

焊接和黏结技术

热处理技术材料的可加工性第2页，课件共30页，创作于2023年2月金属铸造第3页，课件共30页，创作于2023年2月塑性加工第4页，课件共30页，创作于2023年2月材料的合成与加工合成和加工的区别越来越模糊——材料的制备（processing）传统材料的制备方法

金属铸造

塑性加工（挤压、拉拔、轧制、锻造等）

陶瓷烧结

高分子化学反应

焊接和黏结技术

热处理技术材料的可加工性第5页，课件共30页，创作于2023年2月材料的性质物理性质是指从物理学的观点表征材料的热学、电学、磁学和光学等性质。

热容、热膨胀系数、热导率、电阻率、介电常数、磁导率、矫顽力、光反射率、折射率…

化学性质是指材料发生化学反应时所显示的性质。

耐蚀性、耐氧化性、抗高温氧化性等：腐蚀速率、电极电位…

力学性质是指材料在不同载荷和环境作用下表现的变形和断裂行为的描述。

强度、硬度、弹性、塑性、韧性等：弹性模量、屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、断裂韧度、疲劳极限、蠕变极限…第6页，课件共30页，创作于2023年2月力学性质的表征和测量应力-应变拉伸试验

测量弹性模量、抗拉强度、屈服强度、

断裂强度、伸长率、断面收缩率等

标准试样的形状和尺寸

横截面：均匀，圆形或长方形

棒形材料：长度/直径>4

测量载荷（load）和拉伸长度（elongation）>>应力-应变曲线

第7页，课件共30页，创作于2023年2月力学性质的表征和测量工程应力和工程应变

应力（stress）：

应变（strain）：Pascal=1N/m2第8页，课件共30页，创作于2023年2月应力拉伸试验第9页，课件共30页，创作于2023年2月应力拉伸试验第10页，课件共30页，创作于2023年2月应力拉伸试验第11页，课件共30页，创作于2023年2月应力拉伸试验第12页，课件共30页，创作于2023年2月弹性模量弹性变形区

应力-应变遵循虎克定理（Hooke’slaw）

E：杨氏系数（Young’smodulus）第13页，课件共30页，创作于2023年2月屈服强度（yieldstrength，σy或σ0.2

）第14页，课件共30页，创作于2023年2月抗拉强度（tensilestrength）断裂强度第15页，课件共30页，创作于2023年2月延展性（ductility）延展性：断裂时塑性变形的程度伸长量（elongation，EL）:EL=(lf-l0)/l0延展性好：材料的宽容度大脆性：伸长量<5%第16页，课件共30页，创作于2023年2月延展性（ductility）第17页，课件共30页，创作于2023年2月典型金属材料的力学性能第18页，课件共30页，创作于2023年2月材料的使用性能材料的使用性能使材料在服役条件下所表现的特性，它是材料性质与服役条件、产品设计及加工融合在一起所决定的要素。

度量指标：寿命、能量效率、安全性及费用等

成分和结构决定性质，性质决定材料的使用

金刚石的透明度和高硬度

金属的良导电性和延展性

陶瓷的高熔点、高强度和化学惰性

材料科学家关心的问题

性质测试与分析

性质和结构之间的关系——核心问题第19页，课件共30页，创作于2023年2月结构材料的失效失效——材料在外加载荷和环境的作用下，会逐渐损失原有的物理、化学或力学性能，直至不能继续服役，这一现象称为材料的失效。材料的变形材料的断裂材料的磨损材料的腐蚀第20页，课件共30页，创作于2023年2月材料的变形材料在载荷的作用下发生几何尺寸变化称为变形

弹性变形——在外力作用下，材料产生变形，当外力去除后，变形消失而恢复原状

特点：可逆

陶瓷材料

塑性变形——材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形

特点：不可逆

金属材料、高分子材料衡量材料抗变形能力的力学性能指标：抗拉强度、弹性模量、屈服强度等等第21页，课件共30页，创作于2023年2月材料的断裂固体材料在力的作用下分裂为若干部分的现象称为断裂衡量材料抗断裂能力的力学性能指标：抗拉强度、疲劳强度、断裂韧度等等断裂过程：裂纹的萌生和扩展第22页，课件共30页，创作于2023年2月材料的断裂第23页，课件共30页，创作于2023年2月材料的断裂按照断裂前宏观塑性变形的程度——脆性断裂和韧性断裂按照断裂面的取向——正断和切断按照裂纹扩展的途径——穿晶断裂和沿晶断裂按照裂纹断裂机理——解理断裂、微孔聚集型断裂和纯剪切断裂第24页，课件共30页，创作于2023年2月材料的断裂第25页，课件共30页，创作于2023年2月材料的断裂第26页，课件共30页，创作于2023年2月材料的断裂穿晶断裂解理面第27页，课件共30页，创作于2023年2月穿晶断裂沿晶断裂第28页，课件共30页，创作于2023年2月材料的磨损在机件表面互相接触并相对运动产生的摩擦过程中，会有微小颗粒从表面不断分离出来形成尺寸和形状不同的磨屑，使材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，这种表面损伤现象即为磨损。黏着磨损（咬合磨损）磨料磨损（磨粒磨损、研磨磨