《其他工程材料》课件

其他工程材料除了常见的混凝土、钢材等工程材料外,还有许多其他的特殊工程材料被广泛应用于各类建筑和基础设施项目中。这些材料具备独特的特性,如卓越的抗腐蚀性、超高强度、卓越的隔热性等,能为工程建设带来独特的优势。课程简介材料知识体系本课程以丰富的工程材料知识为基础,深入探讨金属、陶瓷和高分子等主要工程材料的特性及应用。实践经验通过实验课和案例分析,培养学生对材料选择和应用的实践能力,为未来从事工程工作做好准备。全面体系本课程结构完整,涵盖了工程材料的基础知识、性能特点和选择应用,为学生提供全面的材料知识。教学目标了解工程材料的基本知识掌握各类工程材料的基本特性和应用领域。学会材料性能分析能够根据实际需求,对材料性能进行合理比较和分析。掌握材料选择方法学会根据具体应用条件,选择合适的工程材料。金属材料铁基合金铁基合金包括碳素钢和合金钢,广泛应用于建筑、汽车、机械等领域。它们具有很高的强度、硬度和耐磨性。有色金属有色金属如铝、铜、镁及其合金广泛用于航空航天、电子电器、运输等领域,具有良好的导电性、导热性和易加工性。材料特性不同金属材料各有特点,需根据具体应用需求选择合适的材料,以满足强度、耐腐蚀、成本等方面的要求。铁基合金碳素钢碳素钢是最常用的金属工程材料之一。它含有0.05%-2.11%的碳和少量的其他合金元素。碳素钢具有较高的强度和硬度,可通过热处理进一步提高其机械性能。合金钢合金钢在碳素钢的基础上添加了其他合金元素,如铬、镍、钼等,以改善钢的各种性能,如强度、耐磨性、耐腐蚀性等。合金钢广泛应用于汽车制造、航空航天等领域。碳素钢碳含量决定性能碳素钢的碳含量从0.05%到2.1%不等,碳含量越高,强度和硬度越高,但韧性和焊接性降低。广泛应用领域碳素钢广泛用于机械、建筑、桥梁等工程中,是最常用的工程材料之一。热处理工艺碳素钢可通过淬火、回火等热处理工艺调节其机械性能,满足不同使用需求。合金钢合金元素合金钢通过添加其他金属元素来改善性能,如钒、钼、铬等能提高强度、耐腐蚀性及耐热性。热处理工艺合金钢通过淬火和回火等热处理工艺来调节金属的强度、硬度和韧性。广泛应用合金钢广泛应用于汽车、航空、机械等领域,具有优异的综合性能。有色金属铝及其合金铝是工程领域广泛使用的有色金属,具有轻质、耐腐蚀、导电性强等特点。铝及其合金广泛应用于航空、建筑、电子等领域。铜及其合金铜具有良好的导电和导热性,是重要的电气及管道材料。铜合金如黄铜、青铜等应用于装饰、管件等领域。镁及其合金镁是最轻的金属,具有良好的比强度和减震性。镁合金广泛应用于航空航天、汽车等轻量化领域。铝及其合金优异的导电性铝是一种优秀的导电材料,电导率仅次于银和铜,广泛用于电力线缆和电子设备。轻质坚固铝合金具有高强度、轻量化的特点,常用于航空航天、汽车制造等领域。耐腐蚀性强铝及其合金能形成一层致密的氧化膜,保护金属表面免受腐蚀,使用寿命长。铜及其合金优良导电性能纯铜具有出色的电导率和热导率,是电力和电子工业中的首选材料。高强度合金将铜与其他金属合金后,可提高强度和耐腐蚀性,广泛应用于建筑和机械领域。装饰性和耐磨性铜合金具有良好的耐磨性和装饰性,适用于门窗五金、装饰品等。镁及其合金性能优势镁是金属材料中密度最低的,具有良好的导热和导电性,以及优异的机械强度。镁合金更是兼具了轻便和耐腐蚀的特性。应用领域镁合金广泛应用于航空航天、汽车制造、电子产品等领域,是先进工程材料的重要选择。发展趋势随着新型镁合金的不断研发,未来镁合金的使用范围将进一步扩大,在诸多行业中发挥更大作用。2.陶瓷材料普通陶瓷包括普通陶瓷如日用瓷、卫生陶瓷等。具有优良的耐热、耐磨、耐酸碱等性能。结构陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温、化学稳定性好等特点。应用于航空航天、高端机械等领域。功能性陶瓷利用陶瓷材料的电磁性、光学性、化学性等特点,应用于电子、光学等领域。普通陶瓷基础成分普通陶瓷主要由粘土、石英和长石等天然矿物材料组成，经过成型和高温烧结制造而成。广泛应用广泛应用于日用陶瓷、卫生洁具、建筑瓷砖等领域，以其优良的耐久性和装饰性而闻名。制造工艺通过配料、成型、干燥、高温烧成等工艺步骤生产,工艺复杂但生产效率高。结构陶瓷机械性能优异结构陶瓷具有高强度、耐磨性和硬度,可用于制造各种机械部件。抗高温性能良好结构陶瓷在高温环境下仍能保持良好的机械性能和尺寸稳定性。化学稳定性强结构陶瓷能耐酸碱腐蚀,广泛应用于化工、冶金等领域。2.3功能性陶瓷压电陶瓷这种功能性陶瓷具有独特的压电效应,可用于传感器、执行器和振动器等电子设备中。电容陶瓷这类陶瓷具有高介电常数,可用于制造电容器件,广泛应用于电子电路中。光电陶瓷这种功能性陶瓷对光具有特殊反应,可用于制造光电转换设备,如发光二极管和光电探测器。3.高分子材料热塑性塑料热塑性塑料是由高分子链状结构组成的合成高聚物,在加热到一定温度后能软化并易于成型加工。常见如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。具有成本低、易加工、可回收等优点。热固性塑料热固性塑料是由交联的高分子三维网状结构组成的合成高分子材料,加热后不会熔融而是分解。常见如酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂等。具有刚度高、耐热性好的特点。橡胶橡胶是一种弹性高分子材料,主要由天然橡胶或合成橡胶制成。具有耐磨、耐老化、缓冲减震等特性,广泛应用于轮胎、密封件等领域。复合材料复合材料是两种或两种以上不同性质的材料按一定比例和方式组合而成的新型材料,具有优于单一材料的性能。常见如纤维增强塑料、金属基复合材料等。热塑性塑料聚乙烯聚乙烯是最常见的热塑性塑料之一,用于制造塑料袋、管材、容器等。具有良好的电绝缘性和化学稳定性。聚丙烯聚丙烯是另一种广泛应用的热塑性塑料,可用于制造食品包装、家用品等。具有优良的刚性和耐热性。聚苯乙烯聚苯乙烯是一种刚性较高的热塑性塑料,可制成坚硬的塑料制品或轻质泡沫保温材料。热固性塑料交联结构热固性塑料具有交联的分子结构,在受热时会发生不可逆的化学反应而硬化成型。耐高温由于交联结构,热固性塑料能够承受较高的温度而不会熔化变形。优良机械性能热固性塑料通常具有高硬度、耐磨损、抗冲击等优良机械性能。橡胶特殊性能橡胶拥有出众的弹性、耐磨性和绝缘性,广泛应用于汽车轮胎、密封件及日用品制造。加工成型橡胶通常采用挤出、注射成型或硫化等工艺制成最终产品,生产工艺较为复杂。主要种类天然橡胶和合成橡胶是两大类橡胶材料,后者包括丁苯橡胶、丁腈橡胶等。广泛应用橡胶制品在工业、交通和日用品领域都有广泛应用,是不可或缺的工程材料。复合材料定义复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新型材料,结合了各组成材料的优点,具有更优异的性能。优势复合材料轻质耐用、强度高、抗腐蚀性好,在航空、汽车、建筑等领域广泛应用。常见类型包括纤维增强复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等,根据不同应用需求而采用。工程材料的选择1材料性能比较根据具体应用需求,对各种工程材料的强度、耐腐蚀性、重量等性能进行全面评估和比较,选择最合适的材料。2经济性分析考虑材料本身成本、加工制造成本、使用和维护成本等因素,进行细致的经济性分析,确保在满足性能需求的前提下最大限度降低成本。3使用环境因素针对材料在实际应用中可能遭遇的温度、湿度、化学腐蚀等环境因素,选择具有良好稳定性和耐久性的材料。材料性能比较强度硬度导热性耐腐蚀性从图表可以看出,不同类型的工程材料在强度、硬度、导热性和耐腐蚀性等方面存在差异,工程师需要根据实际应用需求选择合适的材料。经济性分析$10K初期投资工艺设备、基础设施建设等的资金投入。3%运营成本包括原材料、能源、人工成本在内的年度成本支出。$50/kg产品价格工程材料的平均单位销售价格。7Y投资回收期初期投资能通过销售收入收回的时间周期。使用环境因素温度材料在使用过程中必须能承受所处环境的温度变化。特殊场合可能需要耐高温或低温。腐蚀性材料在使用环境中可能会受到化学腐蚀、电化学腐蚀等因素的影响,应具有良好的抗腐蚀性。强度要求