第一章 材料的性能

1、工程材料學(xué)工程材料學(xué) 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 任課教師：任課教師： 材料學(xué)院材料學(xué)院 池波池波 聯(lián)系電話：聯(lián)系電話：Email: 教材：教材：工程材料及應(yīng)用工程材料及應(yīng)用(第二版第二版) 周鳳云周鳳云 學(xué)時學(xué)時: 32 （其中實驗（其中實驗 4 學(xué)時）學(xué)時） 課程網(wǎng)站：課程網(wǎng)站： 8:8088/ec/C23/Index.htm 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 緒論緒論 材料的分類材料的分類 材料的性能材料的性能 材料的應(yīng)用材料的應(yīng)用 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 第一節(jié)第一節(jié) 緒論緒論 材料：材料：是指經(jīng)過某種加工，具有一定結(jié)構(gòu)、成分是指經(jīng)過某種加工，

2、具有一定結(jié)構(gòu)、成分 和性能，并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。一般把來和性能，并可應(yīng)用于一定用途的物質(zhì)。一般把來 自采掘工業(yè)和農(nóng)業(yè)的勞動對象稱為自采掘工業(yè)和農(nóng)業(yè)的勞動對象稱為“原料原料”，把，把 經(jīng)過工業(yè)加工的原料成為經(jīng)過工業(yè)加工的原料成為“材料材料”。 材料科學(xué)：材料科學(xué)：是研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備是研究材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、制備 工藝、加工工藝、材料的性能與材料應(yīng)用之間的工藝、加工工藝、材料的性能與材料應(yīng)用之間的 相互關(guān)系的科學(xué)。相互關(guān)系的科學(xué)。是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)、是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)、 工業(yè)生產(chǎn)的支柱，是當(dāng)今世界的帶頭學(xué)科之一。工業(yè)生產(chǎn)的支柱，是當(dāng)今世界的帶頭學(xué)科之一。 現(xiàn)代文明

3、的三大支柱之一?，F(xiàn)代文明的三大支柱之一。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 材料科學(xué)材料科學(xué)是一個跨物理、化是一個跨物理、化 學(xué)等的學(xué)科。材料科學(xué)的核學(xué)等的學(xué)科。材料科學(xué)的核 心問題是材料的成分心問題是材料的成分 （Composition）、組織結(jié)）、組織結(jié) 構(gòu)（構(gòu)（Structure）、工藝）、工藝 （Technology）和性能）和性能 （Property）以及它們之間）以及它們之間 的關(guān)系。右圖為材料科學(xué)與的關(guān)系。右圖為材料科學(xué)與 工程四要素。工程四要素。 材料科學(xué)研究對象材料科學(xué)研究對象: 性能性能 Property 組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu) Structure 工藝工藝 Technology 成分成分

4、Composition 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 1. 了解和學(xué)會合理使用現(xiàn)有的材料。了解和學(xué)會合理使用現(xiàn)有的材料。 2. 研究開辟現(xiàn)有材料的新工藝、新用途。研究開辟現(xiàn)有材料的新工藝、新用途。 3. 研究和創(chuàng)建新材料。研究和創(chuàng)建新材料。 材料科學(xué)研究的目的材料科學(xué)研究的目的 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 工程材料學(xué)課程的學(xué)習(xí)目的工程材料學(xué)課程的學(xué)習(xí)目的 工程材料學(xué)工程材料學(xué)課程是高等院校機類專業(yè)的一門課程是高等院校機類專業(yè)的一門 技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程對工科院校機械類專業(yè)的學(xué)生技術(shù)基礎(chǔ)課，該課程對工科院校機械類專業(yè)的學(xué)生 是十分必要的。是十分必要的。 1. 解材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能之間關(guān)系的解材料的化

5、學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能之間關(guān)系的 基本知識。基本知識。 2. 正確區(qū)分各類金屬材料的牌號、成分、熱處理、正確區(qū)分各類金屬材料的牌號、成分、熱處理、 性能及用途。性能及用途。 3. 掌握機械工程中的選材原則及典型機械零件選材掌握機械工程中的選材原則及典型機械零件選材 方法。方法。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 課程內(nèi)容課程內(nèi)容 本課程以本課程以 金屬材料為主金屬材料為主 要對象，擴展要對象，擴展 其他工程材料，其他工程材料， 介紹材料組織介紹材料組織 和性能的變化和性能的變化 規(guī)律和研究方規(guī)律和研究方 法法 。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 教學(xué)事項教學(xué)事項 特點特點: 內(nèi)容多、敘述多、學(xué)時少。內(nèi)容多、敘述多、

6、學(xué)時少。 環(huán)節(jié)：教材環(huán)節(jié)：教材 講課講課 作業(yè)作業(yè) 實驗實驗 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 輔導(dǎo)輔導(dǎo) 考核考核 學(xué)習(xí)方法：學(xué)習(xí)方法： 1. 著重理解教學(xué)內(nèi)容，盡量避免死記硬背；著重理解教學(xué)內(nèi)容，盡量避免死記硬背； 2. 內(nèi)容多，每章要及時跟上消化；內(nèi)容多，每章要及時跟上消化； 3. 利用實驗和多媒體幫助加深理解；利用實驗和多媒體幫助加深理解； 考試方式：閉卷統(tǒng)考?？荚嚪绞剑洪]卷統(tǒng)考。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 第二節(jié)第二節(jié) 材料的分類材料的分類 工程材料：工程材料：主要利用其力學(xué)性能制作結(jié)構(gòu)件。是以主要利用其力學(xué)性能制作結(jié)構(gòu)件。是以 強度，剛度，韌性，耐勞性，硬度，疲勞強度等力強度，剛度，韌性，耐勞性，硬度，疲勞強度

7、等力 學(xué)性能為特征的材料。學(xué)性能為特征的材料。 建筑材料建筑材料 結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料 工具材料工具材料 功能材料：功能材料：主要利用其物理、化學(xué)性能或效應(yīng)，指主要利用其物理、化學(xué)性能或效應(yīng)，指 具有特定功效的器件。具有特定功效的器件。 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 磁性材料磁性材料 激光材料激光材料 熱電材料熱電材料 光電材料光電材料 聲電材料聲電材料 等等等等 工程材料學(xué)工程材料學(xué) （1）晶體）晶體: 周期性點陣結(jié)構(gòu)周期性點陣結(jié)構(gòu) （2）非晶：玻璃態(tài)）非晶：玻璃態(tài) （3）準(zhǔn)晶：五次對稱、十次對稱、二十次對稱）準(zhǔn)晶：五次對稱、十次對稱、二十次對稱 （4）納米材料）納米材料 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 納米材料

8、在太陽能電池中的應(yīng)用納米材料在太陽能電池中的應(yīng)用 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 1.1. 金屬材料金屬材料：純金屬及其合金。：純金屬及其合金。 鋼鐵材料鋼鐵材料( (黑色金屬黑色金屬) ) 鋼鋼 鑄鐵鑄鐵 非鐵金屬材料非鐵金屬材料( (有色金屬有色金屬) ) 輕金屬輕金屬 Al Mg Ca Na Al Mg Ca Na 重金屬重金屬 Cu Ni Pb SnCu Ni Pb Sn Zn Zn 貴金屬貴金屬 Ag Au Pt Ru IrAg Au Pt Ru Ir稀有金屬稀有金屬 Zr Ti NbZr Ti Nb 稀土金屬稀土金屬 Re(Y NdRe(Y Nd ) )放射性金屬放射性金屬 Ra U ThR

9、a U Th 合金是由兩種或兩種以上元素組成，其中至少有一種為金合金是由兩種或兩種以上元素組成，其中至少有一種為金 屬元素組成具有屬元素組成具有金屬性金屬性的材料。金屬性的特征是具有正的電阻的材料。金屬性的特征是具有正的電阻 溫度系數(shù)，這是由于它的導(dǎo)電是自由電子的運動所決定的。溫度系數(shù)，這是由于它的導(dǎo)電是自由電子的運動所決定的。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) Periodic table of the elements with those elements that are inherently metallic in nature in color. 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 2.2. 高分子材料高分

10、子材料：有機聚合物：有機聚合物 以高分子化合物為主要成分，與各種添加劑配合，經(jīng)加工以高分子化合物為主要成分，與各種添加劑配合，經(jīng)加工 而成的有機合成材料。包括而成的有機合成材料。包括塑料塑料、橡膠橡膠、合成纖維合成纖維、粘合粘合 劑劑、涂料涂料等。等。 熱塑性塑料：尼龍熱塑性塑料：尼龍 聚乙烯聚乙烯 聚氯乙稀聚氯乙稀 聚丙烯聚丙烯 熱固性塑料：樹脂熱固性塑料：樹脂 聚氨酯聚氨酯 彈性材料：天然橡膠彈性材料：天然橡膠 合成橡膠合成橡膠 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 瓷：原以氧化鋁瓷：原以氧化鋁陶：陶： 硅酸鹽為主硅酸鹽為主 廣義廣義陶瓷陶瓷( (特種陶瓷特種陶瓷) )：金屬與氧、碳

11、、氮、硅等化合物：金屬與氧、碳、氮、硅等化合物 3. 3.陶瓷材料陶瓷材料：以天然硅酸鹽礦物或人工合成的以天然硅酸鹽礦物或人工合成的氧化物氧化物、碳碳 化物化物、氮化物氮化物等為原料，經(jīng)粉碎、成形、燒結(jié)而成的等為原料，經(jīng)粉碎、成形、燒結(jié)而成的無機無機 非金屬材料。非金屬材料。包括包括 普通陶瓷和特種陶瓷普通陶瓷和特種陶瓷 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 4. 4.復(fù)合材料復(fù)合材料：由兩種或兩種以上不同材料組合而成的由兩種或兩種以上不同材料組合而成的多相多相 固體材料，其組成主要包括基體材料固體材料，其組成主要包括基體材料(主要起主要起粘結(jié)作用粘結(jié)作用)和增和增 強材料強材料(起承受

12、起承受載荷載荷和和顯示功能顯示功能的作用的作用)。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 材料的性能材料的性能是指材料的性質(zhì)和功能。性質(zhì)是本身所具有是指材料的性質(zhì)和功能。性質(zhì)是本身所具有 的特性或本性；功能是人們對材料的某種期待與要求可的特性或本性；功能是人們對材料的某種期待與要求可 以承擔(dān)的功效，以及承擔(dān)該功效下的表現(xiàn)或能力。以承擔(dān)的功效，以及承擔(dān)該功效下的表現(xiàn)或能力。 第三節(jié)第三節(jié) 材料的性能材料的性能 力學(xué)性能力學(xué)性能 物理性能物理性能 化學(xué)性能化學(xué)性能 工藝性能工藝性能 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 1、力學(xué)性能：在外力或能量作用下表現(xiàn)出來的變形和、力學(xué)性能：在外力或能量作用下表現(xiàn)出來的變形和 破壞的特征。破

13、壞的特征。 通常把作用在材料上的外力或能量稱為載荷或負(fù)通常把作用在材料上的外力或能量稱為載荷或負(fù) 荷。材料的主要力學(xué)性能有荷。材料的主要力學(xué)性能有： 靜載時材料的力學(xué)性能：靜載時材料的力學(xué)性能： 彈性，強度，塑性，硬度彈性，強度，塑性，硬度 動載時材料的力學(xué)性能：動載時材料的力學(xué)性能： 沖擊韌性沖擊韌性 疲勞特性疲勞特性 斷裂斷裂 韌性韌性 耐磨性耐磨性 高、低溫下的力學(xué)性能：高溫高、低溫下的力學(xué)性能：高溫蠕變，低溫蠕變，低溫 脆性斷裂脆性斷裂 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 拉伸試驗拉伸試驗 P :比例極限比例極限 e :彈性極限彈性極限 E：彈性模量：彈性模量 s :屈服強度屈服強度( 0.2) b

14、 : 抗拉強度抗拉強度 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 萬能材料試驗機萬能材料試驗機 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 強度：在外力作用下抵抗塑性變形和破斷的能力。強度：在外力作用下抵抗塑性變形和破斷的能力。 (單位單位Mpa) 屈服強度屈服強度 s / 0. 2：材料產(chǎn)生屈服時的最小應(yīng)力，：材料產(chǎn)生屈服時的最小應(yīng)力， 表示材料抵抗塑性變形的能力。表示材料抵抗塑性變形的能力。 抗拉強度抗拉強度 b：材料能承受的最大拉應(yīng)力，表示材：材料能承受的最大拉應(yīng)力，表示材 料抵抗破斷的能力。料抵抗破斷的能力。 塑性：在外力作用下發(fā)生塑性變形的能力。塑性：在外力作用下發(fā)生塑性變形的能力。 伸長率伸長率 （單位（單位% ） 斷面收

15、縮率斷面收縮率 （單位（單位% ） 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 彈性和剛度彈性和剛度 彈性變形：彈性變形： 彈性模量與剛度：彈性模量與剛度： 在在OAOA段為直線，即應(yīng)段為直線，即應(yīng) 力與應(yīng)變成正比，變化規(guī)律力與應(yīng)變成正比，變化規(guī)律 服從虎克定律。并且在外力服從虎克定律。并且在外力 卸載后試樣恢復(fù)到原始長度。卸載后試樣恢復(fù)到原始長度。 可以達(dá)到的最大應(yīng)力成為彈可以達(dá)到的最大應(yīng)力成為彈 性極限性極限( (比例極限比例極限) )。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 強度與塑性強度與塑性 塑性：塑性：斷裂前可發(fā)生永久斷裂前可發(fā)生永久 變形的能力。變形的能力。 抗拉強度：抗拉強度：b b 材料材料開始發(fā)生塑性變開始發(fā)生

16、塑性變 形的最小應(yīng)力。形的最小應(yīng)力。 材料材料發(fā)生斷裂前能承發(fā)生斷裂前能承 受的最大應(yīng)力。受的最大應(yīng)力。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 硬度：硬度： 材料抵抗外物壓入能力。硬度測量材料抵抗外物壓入能力。硬度測量 簡便快速，不破壞零件，硬度與強度間存簡便快速，不破壞零件，硬度與強度間存 在一定關(guān)系，可用硬度來估計強度，硬度在一定關(guān)系，可用硬度來估計強度，硬度 測量應(yīng)用很廣泛。測量應(yīng)用很廣泛。 布氏硬度布氏硬度 ： HBS 、HBW；（單位；（單位 kgf/mm2 ,習(xí)慣習(xí)慣 不寫不寫) 洛氏硬度洛氏硬度 ：HRA、HRB、 HRC；（無單位）；（無單位） 維氏硬度：維氏硬度： HV。（單位。（單位kgf

17、/mm2 ,習(xí)慣不寫習(xí)慣不寫) 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 硬度硬度是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，反映材料抵抗局部是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，反映材料抵抗局部 塑性變形的能力。塑性變形的能力。 莫氏硬度：莫氏硬度： 材料名稱材料名稱 硬度級別硬度級別 滑石滑石1 石膏石膏2 螢石螢石4 鈉長石鈉長石6 黃玉黃玉8 剛玉剛玉9 金剛石金剛石10 布氏硬度：布氏硬度： 用直徑用直徑D D鋼球在鋼球在 力力P P的作用下壓在試的作用下壓在試 樣上一定時間樣上一定時間, ,壓痕壓痕 直徑為直徑為d d。適用于較。適用于較 軟的塑性材料。軟的塑性材料。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 洛氏硬度：洛氏硬度： 用用120度圓錐金

18、剛石壓頭，度圓錐金剛石壓頭，1470N (150kgf)力壓入材料，以壓入材料表面的力壓入材料，以壓入材料表面的 深度來度量材料的硬度。用于硬度較高的深度來度量材料的硬度。用于硬度較高的 淬火鋼件。淬火鋼件。 用對面夾角用對面夾角136度四棱錐金剛石壓頭，度四棱錐金剛石壓頭， 在力在力P作用下壓入材料，用壓痕單位面積上作用下壓入材料，用壓痕單位面積上 承受的力作為材料硬度的度量。力的大小從承受的力作為材料硬度的度量。力的大小從 980N、490N到到0.192N不等。壓痕小用顯不等。壓痕小用顯 微鏡來觀察，用于測量表層或微區(qū)。微鏡來觀察，用于測量表層或微區(qū)。 維氏硬度：維氏硬度： 工程材料學(xué)工

19、程材料學(xué) 布氏硬度布氏硬度 計計 洛氏硬度洛氏硬度 計計 維氏硬度維氏硬度 計計 金相顯微金相顯微 鏡鏡 里氏硬度計里氏硬度計 Brinell Hardness Tester Rockwell Apparatus Vickers Hardness Tester Metalloscope Richter Hardness Tester 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 沖擊韌性沖擊韌性 沖擊韌性沖擊韌性是材料在沖擊載荷作用下是材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂抵抗變形和斷裂的的 能力。常用能力。常用一次彎曲沖擊韌性一次彎曲沖擊韌性試驗試驗a ak k值來表示。以值來表示。以 帶缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣快速沖斷時，單位橫

20、截面積吸收的帶缺口標(biāo)準(zhǔn)試樣快速沖斷時，單位橫截面積吸收的 功。沖擊韌性是材料功。沖擊韌性是材料強度和塑性強度和塑性綜合作用的結(jié)果。綜合作用的結(jié)果。 試樣尺寸試樣尺寸 試驗方法試驗方法 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 斷裂韌性斷裂韌性 斷裂韌性斷裂韌性是材料中存在缺陷時，材料是材料中存在缺陷時，材料抵抗脆性斷裂抵抗脆性斷裂的的 能力。能力。 斷裂韌性指標(biāo)為斷裂韌性指標(biāo)為K KIC IC，有專門的測定方法。工程應(yīng)用 ，有專門的測定方法。工程應(yīng)用 要求：要求： 大型構(gòu)件不可避免存在各種缺陷，在缺陷前端有大型構(gòu)件不可避免存在各種缺陷，在缺陷前端有 不同的應(yīng)力作用，都存在應(yīng)力集中，其中裂紋受張開不同的應(yīng)力作用，都

21、存在應(yīng)力集中，其中裂紋受張開 應(yīng)力作用為最危險。應(yīng)力作用為最危險。 Y裂紋形狀系數(shù)，裂紋形狀系數(shù)，a裂紋長度的一半。裂紋長度的一半。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 疲勞強度疲勞強度 零件在低于零件在低于屈服應(yīng)力屈服應(yīng)力的交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，的交變應(yīng)力的反復(fù)作用下， 而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂疲勞斷裂。疲勞斷裂是損傷的。疲勞斷裂是損傷的 積累過程，包括積累過程，包括疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴展、瞬間斷裂疲勞裂紋的產(chǎn)生、擴展、瞬間斷裂三三 各階段。應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)有關(guān)。各階段。應(yīng)力大小和循環(huán)次數(shù)有關(guān)。 高周疲勞高周疲勞又稱應(yīng)力作用趨于水平又稱應(yīng)力作用趨于水平 線的最大應(yīng)力為線的最大應(yīng)力為

22、-1 -1 , ,作為永久可作為永久可 用的疲勞強度極限。實際大多以用的疲勞強度極限。實際大多以 10107 7次未斷裂的應(yīng)力來測定。次未斷裂的應(yīng)力來測定。 低周疲勞低周疲勞又稱條件疲勞極限，參又稱條件疲勞極限，參 照零件工作周期可能作用的次數(shù)照零件工作周期可能作用的次數(shù) 下能承受的應(yīng)力極限值。下能承受的應(yīng)力極限值。（可以有 效發(fā)揮材料的作用） 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 耐磨性耐磨性 一個零件相對另一零件有摩擦運動而造成接觸面一個零件相對另一零件有摩擦運動而造成接觸面 的尺寸變化、質(zhì)量損失現(xiàn)象成為磨損。的尺寸變化、質(zhì)量損失現(xiàn)象成為磨損。 磨損的后果可能因零件尺寸變化，輕則降低傳動質(zhì)量，磨損的后果可

23、能因零件尺寸變化，輕則降低傳動質(zhì)量， 影響部件的使用性能；重則因尺寸變小造成零件斷裂。影響部件的使用性能；重則因尺寸變小造成零件斷裂。 磨損主要有磨粒磨損磨損主要有磨粒磨損( (切削切削) )、粘著磨損、粘著磨損( (分子作用力分子作用力) )； 此外接觸疲勞有人作為磨損，也有人算另一類損傷形式。此外接觸疲勞有人作為磨損，也有人算另一類損傷形式。 測定方法讓兩試樣組成測定方法讓兩試樣組成摩擦副摩擦副，在設(shè)定條件，在設(shè)定條件( (力、力、 潤滑劑潤滑劑) )進(jìn)行一定時間的摩擦運動后，測定試樣的尺進(jìn)行一定時間的摩擦運動后，測定試樣的尺 寸減小值寸減小值/ /質(zhì)量的損失值質(zhì)量的損失值/ /摩擦表面外

24、觀形貌來比較摩擦表面外觀形貌來比較 不同材料的耐磨性。不同材料的耐磨性。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 密度與比容密度與比容 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù) 單位體積物質(zhì)的質(zhì)量單位體積物質(zhì)的質(zhì)量 Kg/M3 單位質(zhì)量的物質(zhì)所占的體積單位質(zhì)量的物質(zhì)所占的體積 M3/Kg 物體內(nèi)溫度梯度為物體內(nèi)溫度梯度為1/M1/M時，在單位時間、單位時，在單位時間、單位 面積內(nèi)傳遞的熱量面積內(nèi)傳遞的熱量 W/(MK) 溫度上升溫度上升11時，單位長度的伸長量時，單位長度的伸長量 mm/( mm)或或-1 2、物理性能：材料本身的具有各種物理量、物理性能：材料本身的具有各種物理量(熱、電、熱、電、 光、磁等光、磁等)

25、以及環(huán)境變化時他們的變化程度。以及環(huán)境變化時他們的變化程度。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 電阻與電導(dǎo)電阻與電導(dǎo) 電阻溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù) 熔點熔點 導(dǎo)磁率導(dǎo)磁率 物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，反映固態(tài)下原子間結(jié)物質(zhì)由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，反映固態(tài)下原子間結(jié) 合力。合力。 電阻率電阻率 為單位長度和單位截面積導(dǎo)體的電阻。為單位長度和單位截面積導(dǎo)體的電阻。 單位是單位是M，其倒數(shù)稱為電導(dǎo)率，其倒數(shù)稱為電導(dǎo)率 S/M 溫度上升溫度上升11時，時，電阻率電阻率 的變化系數(shù)，的變化系數(shù)， 單位單位-1 電子導(dǎo)電的特點是溫度升高，電阻率上升；離子導(dǎo)電子導(dǎo)電的特點是溫度升高，電阻率上升；離子導(dǎo) 電是熱激活過程，溫度

26、升高，電阻率下降。電是熱激活過程，溫度升高，電阻率下降。 超導(dǎo)現(xiàn)象超導(dǎo)現(xiàn)象是材料在很低溫度下，電阻突然從某個值是材料在很低溫度下，電阻突然從某個值 降為零的特征。每種材料有自己的轉(zhuǎn)變溫度，某些化合降為零的特征。每種材料有自己的轉(zhuǎn)變溫度，某些化合 物的轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到物的轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到100K100K以上。以上。 是鐵合金、化合物是鐵合金、化合物(鐵氧體鐵氧體)特有性能。特有性能。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 工程材料主要考慮其耐腐蝕性，電化學(xué)材料有的考察電極 電位、儲能密度等。 材料由于材料由于周圍環(huán)境介質(zhì)侵蝕周圍環(huán)境介質(zhì)侵蝕而造成的而造成的損傷和破壞損傷和破壞 均稱為腐蝕。均稱為腐蝕。 發(fā)生腐蝕的化學(xué)過

27、程有化學(xué)腐蝕發(fā)生腐蝕的化學(xué)過程有化學(xué)腐蝕( (氧化氧化) )、電化學(xué)、電化學(xué) 腐蝕和應(yīng)力腐蝕等不同形式。腐蝕速度與材料、介質(zhì)、腐蝕和應(yīng)力腐蝕等不同形式。腐蝕速度與材料、介質(zhì)、 溫度、應(yīng)力、輻照溫度、應(yīng)力、輻照因素有關(guān)。腐蝕不僅影響零件因素有關(guān)。腐蝕不僅影響零件 表面質(zhì)量，并且可以造成零件早期損壞，防腐設(shè)計應(yīng)表面質(zhì)量，并且可以造成零件早期損壞，防腐設(shè)計應(yīng) 考慮材料的選擇和防腐措施相結(jié)合?？紤]材料的選擇和防腐措施相結(jié)合。 3、化學(xué)性能：反映材料與各種化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)性能：反映材料與各種化學(xué)試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 的可能性和反應(yīng)速度大小的相關(guān)參數(shù)。的可能性和反應(yīng)速度大小的相關(guān)參數(shù)。 工程材料學(xué)工

28、程材料學(xué) 4 4、工藝性能、工藝性能是材料力學(xué)、物理、化學(xué)性能的綜合表是材料力學(xué)、物理、化學(xué)性能的綜合表 現(xiàn)。主要反映材料生產(chǎn)或零部件加工過程的可能性現(xiàn)。主要反映材料生產(chǎn)或零部件加工過程的可能性 或難易程度。或難易程度。 1）. 材料可生產(chǎn)性材料可生產(chǎn)性：得到材料可能性和制備方法。：得到材料可能性和制備方法。 2）. 鑄造性鑄造性：將材料加熱得到熔體，注入較復(fù)雜的型腔：將材料加熱得到熔體，注入較復(fù)雜的型腔 后冷卻凝固，獲得零件的方法。后冷卻凝固，獲得零件的方法。 流動性：充滿型腔能力流動性：充滿型腔能力 收縮率：縮孔數(shù)量的多少和分布特征收縮率：縮孔數(shù)量的多少和分布特征 偏析傾向：材料成分的均勻

29、性偏析傾向：材料成分的均勻性 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 3）. 鍛造性鍛造性：材料進(jìn)行壓力加工：材料進(jìn)行壓力加工(鍛造、壓延、軋制、鍛造、壓延、軋制、 拉拔、擠壓等拉拔、擠壓等)的可能性或難易程度的度量。的可能性或難易程度的度量。 4）. 焊接性焊接性：利用部分熔體，將兩塊材料連接在一起。：利用部分熔體，將兩塊材料連接在一起。 塑性變形能力：塑性變形能力：材料不破壞的前提下的最大變形量。材料不破壞的前提下的最大變形量。 塑性變形抗力：塑性變形抗力：發(fā)生塑性變形所需要的最小外力。發(fā)生塑性變形所需要的最小外力。 連接能力：連接能力：焊接頭部位強度與母材的差別程度。焊接頭部位強度與母材的差別程度。 焊接

30、缺陷：焊接缺陷：焊接處出現(xiàn)氣孔、裂紋可能性的大小或母材焊接處出現(xiàn)氣孔、裂紋可能性的大小或母材 變形程度。變形程度。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 5. 切削加工性切削加工性：材料進(jìn)行切削加工的難易程度。它與：材料進(jìn)行切削加工的難易程度。它與 材料的種類、成分、硬度、韌性、導(dǎo)熱性等有關(guān)。材料的種類、成分、硬度、韌性、導(dǎo)熱性等有關(guān)。 6. 熱處理性能熱處理性能：可以實施的熱處理方法和材料在熱處理：可以實施的熱處理方法和材料在熱處理 時性能改變的程度。時性能改變的程度。 切削抗力切削抗力 加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量 排屑難易程度排屑難易程度 切削刀具的使用壽命切削刀具的使用壽命 隨著科技進(jìn)步的發(fā)展，對材料工藝

31、性能的評價標(biāo)準(zhǔn)也在隨著科技進(jìn)步的發(fā)展，對材料工藝性能的評價標(biāo)準(zhǔn)也在 不斷發(fā)展和變化。不斷發(fā)展和變化。 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 小結(jié)小結(jié) 材料科學(xué)就是研究材料的材料科學(xué)就是研究材料的成分、工藝、組成分、工藝、組 織、性能織、性能之間的關(guān)系及其相關(guān)規(guī)律的科學(xué)。之間的關(guān)系及其相關(guān)規(guī)律的科學(xué)。 工程材料按成分分為工程材料按成分分為金屬材料、高分子材金屬材料、高分子材 料、陶瓷材料、復(fù)合材料料、陶瓷材料、復(fù)合材料。 材料的力學(xué)性能主要有材料的力學(xué)性能主要有強度、塑性、硬度、強度、塑性、硬度、 韌性、疲勞強度韌性、疲勞強度。 材料的工藝性能包括材料的工藝性能包括鑄造性能、鍛造性能、鑄造性能、鍛造性能、 焊接性能、熱處理性能、切削加工性能焊接性能、熱處理性能、切削加工性能等等 工程材料學(xué)工程材料學(xué) 第五節(jié)第五節(jié) 材料的應(yīng)用材料的應(yīng)用 計算機與材料計算機與材料 1 1、計算機經(jīng)歷：電子管、計算機經(jīng)歷：電子管晶體管晶體管集成電路時代集成電路時代 2 2、個人電腦移動存儲器的比較、個人電腦移動存儲器的比較 材料科學(xué)的發(fā)展是計算機飛速發(fā)展的基礎(chǔ)。材料科學(xué)的發(fā)展