工程材料绪论教学课件

工程材料绪论教学课件工程材料的基本性质工程材料的分类与用途工程材料的选择与应用工程材料的加工与制备工程材料的腐蚀与防护工程材料的未来发展与趋势01工程材料的基本性质物理性质物质的质量与其所占体积的比值，是表示物质密集程度的一个物理量。材料受热后体积增大的现象。描述材料导电能力的物理量，与材料内部自由电子的数量和迁移率有关。描述材料导热能力的物理量，影响材料的保温性能和散热性能。密度热膨胀性电导率热导率弹性模量抗拉强度抗压强度冲击韧性力学性质01020304材料在弹性变形阶段抵抗变形的能力。材料在拉伸载荷下抵抗断裂的能力。材料在压缩载荷下抵抗破裂的能力。材料抵抗冲击载荷的能力，通常用冲击功或冲击韧性值表示。材料抵抗各种腐蚀介质侵蚀的能力。耐腐蚀性材料在高温下抵抗氧化作用的能力。抗氧化性材料在化学环境中保持其原有性能的能力。化学稳定性材料与其它材料相混合或接触时不会发生不良反应或破坏性能的能力。相容性化学性质02工程材料的分类与用途金属材料是指以金属元素或以金属元素为主的一类材料的总称。金属材料是最古老和最重要的材料之一，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、能源、电子、环保等领域。金属材料的特点是具有良好的导电性、导热性、延展性和可塑性，同时也具有较高的强度和耐磨性。常见的金属材料包括钢铁、铜、铝等。金属材料陶瓷材料是指无机非金属材料的总称，通常是指陶瓷、玻璃、水泥等材料。陶瓷材料的特点是具有较高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性，同时也有较好的耐高温性能。陶瓷材料在电子、通信、航空航天、能源等领域有广泛应用，如电子元件、发动机部件、高温炉管等。陶瓷材料高分子材料是指以高分子化合物为基础的材料，高分子化合物是指相对分子质量在10000以上的化合物。高分子材料的特点是具有较好的弹性和塑性，同时也具有较好的绝缘性和耐腐蚀性。高分子材料在汽车、建筑、航空航天、电子等领域有广泛应用，如塑料、橡胶、纤维等。高分子材料VS复合材料是指由两种或两种以上材料组成的新型材料。复合材料的特点是具有较好的综合性能，能够满足各种不同的需求。常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料等。复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域有广泛应用，如飞机机身、汽车外壳等。复合材料03工程材料的选择与应用安全性原则工程材料的选择必须考虑到使用过程中的安全性，避免使用有毒、有害或有放射性的材料。材料性能原则选择材料时，首先要考虑其性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等。这些性能决定了材料在不同环境和工作条件下的适用性和耐久性。经济性原则在满足性能要求的前提下，应尽量选择价格低廉、易于获取和加工的工程材料，以降低工程成本。可持续性原则现代工程实践中，应优先考虑使用可再生、可回收和环境友好的工程材料，以降低对环境的负面影响。选择原则工程材料广泛应用于建筑领域，包括钢筋、混凝土、玻璃、木材等，用于构建房屋、桥梁、道路等各类建筑物。建筑领域在机械制造领域，工程材料如钢铁、有色金属、塑料等被用于制造各种机械设备、零部件和工具。机械制造领域电子电器领域中，工程材料如硅、铜、铝等用于制造集成电路、电线电缆、电子元件等。电子电器领域化工领域中，工程材料如耐腐蚀材料、密封材料等用于制造化学反应器、管道、阀门等化工设备。化工领域应用领域04工程材料的加工与制备使用砂型模具进行铸造，适用于大批量生产。砂型铸造使用易熔材料制作模具，适用于精密铸造。熔模铸造在高压下将液态金属注入模具，生产效率高。压力铸造利用离心力将液态金属浇注到旋转的模具内，适用于管状零件。离心铸造铸造对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，得到所需形状和尺寸的锻件。自由锻造模锻冲压挤压在模具中加热或加压金属坯料，使其变形，得到所需形状和尺寸的锻件。利用冲压机在模具中对金属板料施加压力，使其产生塑性变形，得到所需形状和尺寸的零件。在挤压机上对金属坯料施加压力，使其通过模具流出，得到所需形状和尺寸的零件。锻造压力焊通过施加压力使两个金属件结合在一起形成焊接接头。激光焊接利用高能激光束照射金属表面，使金属熔化并连接在一起形成焊接接头。钎焊使用熔点低于母材的钎料填充接头间隙，通过加热使钎料熔化并与母材润湿、扩散、形成接头。熔化焊将两个金属件加热至熔化状态，然后冷却凝固形成焊接接头。焊接热处理退火将金属加热至适当温度并保温一段时间，然后缓慢冷却至室温，以消除内应力、提高塑性和韧性。正火将金属加热至适当温度并保温一段时间，然后空冷或吹风冷却，以细化晶粒、提高强度和韧性。淬火将金属加热至适当温度并保温一段时间，然后快速冷却至室温，以提高硬度、耐磨性和抗疲劳性能。回火将淬火后的金属加热至适当温度并保温一段时间，然后缓慢冷却至室温，以消除淬火产生的内应力、稳定组织、提高韧性和塑性。05工程材料的腐蚀与防护全面腐蚀材料表面某一区域受到严重破坏，如点蚀、缝隙腐蚀等。局部腐蚀应力腐蚀疲劳腐蚀01020403材料在交变应力作用下发生的疲劳断裂。材料表面均匀减薄，通常由电化学反应引起。在特定环境与应力共同作用下引发的开裂现象。腐蚀类型电化学腐蚀通过电子转移发生的氧化还原反应。化学腐蚀纯化学反应导致的材料损失，如氧化、还原等。物理腐蚀物理作用导致的材料破坏，如溶解、扩散等。生物腐蚀微生物、细菌等生物活动对材料造成的破坏。腐蚀机理涂层保护在材料表面涂覆防腐蚀涂层，如油漆、镀层等。电化学保护通过外部电流改变金属的电位，防止腐蚀发生。环境控制改变环境条件，如添加缓蚀剂、控制湿度等。材料选择与设计选用耐腐蚀性能好的材料，优化结构设计以减少应力集中。防护措施06工程材料的未来发展与趋势

新材料开发高性能复合材料利用先进技术将多种材料组合在一起，形成具有优异性能的新型复合材料，如碳纤维复合材料、陶瓷基复合材料等。纳米材料纳米材料具有独特的物理和化学性质，在电子、生物医学等领域有广泛应用前景，如纳米涂层、纳米药物等。生物材料利用生物相容性好的材料，用于医疗器械、组织工程等领域，如钛合金、生物陶瓷等。利用太阳能、风能等可再生能源的材料，如太阳能电池板、风力发电机叶片等。可再生能源材料环境友好材料节能建筑材料在生产和使用过程中对环境影响较小的材料，如生物降解塑料、低碳水泥等。具有优异保温隔热性能的建筑材料，如节能玻璃、保温墙