001-工程材料0_绪论(同济-王国华).

工程材料机械工程学院2011年9月10绪论我国材料的历史进程材料与机械制造工程材料及其分类课程简介2材料（Materials）是人类用来制造各种产品的物质基础，是人类生活和生产的物质基础。是国民经济的物质基础。材料无处不在，无处不有工农业生产国防科学技术人民生活345工程材料：材料科学的实用部分，主要阐述结构材料的成分、组织、性能、应用的一般规律。贯穿全课程的“纲”6本课程的性质、目标和内容1、性质：机械类和近机类各专业的技术基础课2、目标：（1）掌握工程材料的基本理论及基础知识；（2）了解材料成分、加工工艺、组织、结构与性能之间的关系；（3）具备根据机械零件使用条件和性能要求，进行合理选材及制定零件工艺路线的初步能力。7绪论第1章：材料的结构与性能第2章：金属材料组织和性能的控制第3章：金属材料第4、5、6章：高分子、陶瓷、复合材料第8、9、10章：机械零件的失效与选材原则典型工件的选材及工艺路线设计工程材料的应用综合实验3、课程内容81、特点：叙述性、实用性2、学习方法：总结、归纳、对比、分析课程的特点和学习方法3、教材：潘强.工程材料(第二版).上海:上海科学技术出版社,20054、参考书(1)朱张校.工程材料(第5版).北京:清华大学出版社,2011(2)宋玉强（胡秀莲）.工程材料辅助教材(3)闫康平.工程材料.化学工业出版社,2001TB3/90(4)崔占全,邱平善.工程材料.哈工大出版社,2001TB3/76(5)戈晓岚,王特典.工程材料.东南大学出版社,2000TB3/649成绩评定方法：平时作业成绩占15%，实验成绩占15%（缺一次实验成绩，本门课程计0分），课程结束时的期末考试成绩占70%。随机点名，计分。10材料是人类进步的主要标志,是现代文明的重要支柱之一。历史学家根据材料的使用来划分时代。材料的发展与人类社会简图0.1我国材料的历史进程11燧石和石英石石斧石器400,000BC——4,500BC，石器时代（StoneAge）12陶器（Pottery）西安半坡人面网纹陶盆陶器的出现是人类跨入新石器时代的重要标志之一。据目前已知的考古资料，在中国陶器的产生距今已有11700多年的悠久历史。新石器时代6,000BC—5,000BC马家窑（甘肃）文化时期的陶器13高岭土战国陶制四通水管东汉时期发明瓷器粘土（SiO2、Al2O3）烧制成陶器。144,500BC—1,000BC青铜器时代（BronzeAge）司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土青铜铸造高133厘米重8750N饰纹优美西周青铜器毛公鼎高53.8厘米、口径47.9厘米下有三足，双耳高耸，花纹简洁，外形古朴鼎内共有铭文500字，记述周宣王请叔父毛公为其治理国家之事，为国之重宝15吴王夫差矛越王勾践剑铜锡合金《周礼·考工记》：六齐（剂）钟鼎、斧斤等六类青铜器中的锡含量16铁器时代（IronAge）1,000BC战国，铁模铸造湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄西汉，煤作炼铁燃料，比欧洲早1700年17蒲津渡铁人黄河镇河大铁牛（唐开元12年铸）30吨★两步炼钢技术比其它国家早1600年。★钢的热处理达到相当高水平。宋应星《天工开物》——退火、淬火、渗碳18丝绸19★新材料新工艺重大成果材料能源现代技术的三大支柱信息材料品种数量国家现代化程度标志之一质量20世纪中叶以来，科学技术突飞猛进，日新月异作为“发明之母”和“产业的粮食”的新材料研制更是异常活跃材料革命的新时代20鞍钢攀钢夜景新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到08年的5.0亿吨。宝钢高炉21X70管线钢，设计压力为10兆帕，管径1016毫米22西气东输二线◊西气东输二线工程管道全长9102km，干线管道设计压力12MPa，设计输送气量300亿m3/a，管道采用X80钢，管径1219mm，278万吨◊与X70管线钢相比，管道采用X80管线钢后，强度可增加14%，管壁厚度可减薄，减少用钢量，节约建设成本7%2324中国第一颗人造卫星长征火箭大家族中国第一颗原子弹爆炸中国第一颗氢弹爆炸25升空返回神六发射成功03.1005.1007.1008.09神七嫦娥一号26高分子材料70年代中期，有机合成材料和钢体积产量相等涤纶安全带尼龙齿轮27陶瓷材料功能材料脆性和抗热震性改善耐磨陶瓷绝缘陶瓷28摩尔定律的成与破没有半导体材料的工业化生产和低消耗的光导纤维，就不可能有目前的计算机技术和现代的光纤通讯。29复合材料玻璃钢赛车壳体玻璃钢储液罐高分子时代半导体时代先进陶瓷时代复合材料时代“材料革命”的新时代在新材料方面,我国仍处于跟踪阶段,但也有不少创新,从而保证了我国国防及高新技术产业的持续发展。300.2工程材料的分类什么是工程材料（EngineeringMaterials？）工程材料仪器仪表化工机械船舶车辆建筑能源航空航天31工程材料的键合离子键共价键金属键分子键结合键结合键：原子、离子或分子之间的结合力。与原子结构有关32一、离子键(Ionicbonding)多数盐类、碱类和金属氧化物（NaCl、Al2O3）实质：金属原子→正离子，非金属原子→负离子离子键示意图氯化钠结构性质：硬度高，强度大，热膨胀系数小，脆性大，良好电绝缘体无色透明33二、共价键(Covalentbonding)C,Si,Sn,Ge等，聚合物和无机非金属材料（SiC等）实质：电负性差不大的原子通过共用价电子对而产生共价键示意图金刚石结构性质：熔点高、质硬脆、沸点高、挥发性低34三、金属键(Metallicbonding)金属中自由电子与金属正离子之间键合实质：金属最外层电子→价电子→自由电子→电子云电子共有化金属键示意图钼的结构性质：良好导电、导热性能，延展性好，不透明35四、分子键(Molecularbonding)实质：分子偶极之间的作用力，属物理键，次价键，弱性质：熔点和硬度均较低，良好绝缘性分子键示意图甲烷结构36工程材料碳钢合金钢钢铸铁有色金属及合金工程塑料合成纤维合成橡胶胶粘剂普通陶瓷特种陶瓷金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料非金属基复合材料金属基复合材料工程材料的分类——按结合键的性质37金属材料铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的90%以上。是最重要的工程金属材料。黑色金属有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属金属材料最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。以金属键为主。38高分子材料有机合成材料，又叫聚合物。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、强度不太高塑料、橡胶、合成纤维和胶粘剂。39陶瓷材料是由一种或几种金属材料与同一种非金属元素的化合物而制成的材料。以离子键和共价键为主熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大无机玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷三类按照成分和用途，工业陶瓷分为：传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类40复合材料由各种不同性质的材料复合而成的材料。在强度、刚度和耐蚀性方面较优越。金属基复合材料陶瓷基复合材料高分子复合材料长征火箭由铝合金改为C／C复合材料，射程增加1476公里41材料与机械制造设计是灵魂材料是基础制造是关键检测是保证42引用及版权声明本课件的内容涉及到引用国内外学者的专著、教材、论文、课件、报告及一些网站等，没有逐一注释，向相关者表示感谢！本课件仅用于课堂教学和学生学习，不得用于商业活动，课件制作者保留相关权利！43DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Y.F.WangThanksforattention!