機(jī)械工程概論課件

1、機(jī)械工程概論課件黑色金屬黑色金屬鑄鐵鑄鐵鋼鋼低碳鋼低碳鋼 (08F) (08F) 中碳鋼中碳鋼 (45) (45) (60) (60) 合金鋼合金鋼 (1Cr18(1Cr18） 灰鑄鐵灰鑄鐵 (HT300)(HT300) 球墨鑄鐵球墨鑄鐵(QT500-5) (QT500-5) 鋁合金鋁合金 (LY12)(LY12)銅合金銅合金 (ZCuSn10P1)(ZCuSn10P1)高分子材料高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料非金屬材料非金屬材料- - 塑料、橡膠、合成纖維。塑料、橡膠、合成纖維。-強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。強(qiáng)如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。-強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。鋁

2、合金鋁合金 鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的，如鋁鋁合金是純鋁加入一些合金元素制成的，如鋁錳合金、鋁錳合金、鋁銅合金、鋁銅合金、鋁銅銅鎂系硬鋁合金、鋁鎂系硬鋁合金、鋁鋅鋅鎂鎂銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學(xué)性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效理力學(xué)性能：易加工、耐久性高、適用范圍廣、裝飾效果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等果好、花色豐富。鋁合金分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁等種類，各種類均有各自的使用范圍，并有各自的代號，種類，各種類均有各自的使用范圍，并有各自的代號，以供使用者選用。以供使用者選用。 鋁合金仍然保持了質(zhì)輕的

3、特點(diǎn)，但機(jī)械性能明顯提鋁合金仍然保持了質(zhì)輕的特點(diǎn)，但機(jī)械性能明顯提高。鋁合金材料的應(yīng)用有以下三個(gè)方面：一是作為受力高。鋁合金材料的應(yīng)用有以下三個(gè)方面：一是作為受力構(gòu)件；二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料；三是作為構(gòu)件；二是作為門、窗、管、蓋、殼等材料；三是作為裝飾和絕熱材料。利用鋁合金陽極氧化處理后可以進(jìn)行裝飾和絕熱材料。利用鋁合金陽極氧化處理后可以進(jìn)行著色的特點(diǎn)，制成各種裝飾品。鋁合金板材、型材表面著色的特點(diǎn)，制成各種裝飾品。鋁合金板材、型材表面可以進(jìn)行防腐、軋花、涂裝、印刷等二次加工，制成各可以進(jìn)行防腐、軋花、涂裝、印刷等二次加工，制成各種裝飾板材、型材，作為裝飾材料。種裝飾板材、型材，作為

4、裝飾材料。 鋁合金鋁合金 飛行器中應(yīng)用較早、使用最廣的有色輕金屬結(jié)構(gòu)材飛行器中應(yīng)用較早、使用最廣的有色輕金屬結(jié)構(gòu)材料。常用鋁材有板、棒、管、絲、箔、擠壓件、鍛件和料。常用鋁材有板、棒、管、絲、箔、擠壓件、鍛件和鑄件。鑄件。1903年萊特兄弟飛機(jī)的發(fā)動機(jī)活塞和機(jī)匣已采年萊特兄弟飛機(jī)的發(fā)動機(jī)活塞和機(jī)匣已采用鑄造鋁合金。用鑄造鋁合金。1906年德國年德國A.維爾姆研制出變形鋁合維爾姆研制出變形鋁合金，取名杜拉鋁。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一系列鋁銅金，取名杜拉鋁。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一系列鋁銅鎂系合金，在中國統(tǒng)稱為硬鋁。德國鎂系合金，在中國統(tǒng)稱為硬鋁。德國H.瑞斯尼爾用杜瑞斯尼爾用杜拉鋁設(shè)計(jì)和制造出第一架

5、全金屬結(jié)構(gòu)的單翼機(jī)。拉鋁設(shè)計(jì)和制造出第一架全金屬結(jié)構(gòu)的單翼機(jī)。 1937年日本五十嵐年日本五十嵐.勇研制出強(qiáng)度更高的變形鋁合勇研制出強(qiáng)度更高的變形鋁合金金,取名取名ESD。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的鋁鋅鎂銅。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的鋁鋅鎂銅系合金，在中國統(tǒng)稱為超硬鋁。系合金，在中國統(tǒng)稱為超硬鋁。ESD合金曾被用作日本合金曾被用作日本零式戰(zhàn)斗機(jī)的翼梁材料。硬鋁和超硬鋁是航空器和航天零式戰(zhàn)斗機(jī)的翼梁材料。硬鋁和超硬鋁是航空器和航天器中用量最大的兩類鋁合金。器中用量最大的兩類鋁合金。 各種飛機(jī)都以鋁合金作為主要結(jié)構(gòu)材料。飛機(jī)上的蒙皮、各種飛機(jī)都以鋁合金作為主要結(jié)構(gòu)材料。飛機(jī)上的蒙皮、梁、肋、桁條、隔框和起落架

6、都可以用鋁合金制造。梁、肋、桁條、隔框和起落架都可以用鋁合金制造。 橡膠橡膠-橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器橡膠富于彈性，能吸收較多的沖擊能量。常用作聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。硬橡膠可用于制造用水潤滑的軸承襯。水潤滑的軸承襯。 塑料塑料-塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不塑料的比重小，易于制成形狀復(fù)雜的零件，而且各種不同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、同塑料具有不同的特點(diǎn)，如耐蝕性、絕熱性、絕緣性、減摩性、摩擦系數(shù)大等，所以近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。摩擦系數(shù)大等，

7、所以近年來在機(jī)械制造中其應(yīng)用日益廣泛。 陶瓷材料陶瓷材料 典型的電和熱的絕緣體且比金屬和高分子材料更耐高溫和腐蝕性典型的電和熱的絕緣體且比金屬和高分子材料更耐高溫和腐蝕性環(huán)境。陶瓷材料塑性變形能力差，其機(jī)械性質(zhì)大多質(zhì)硬耐壓，但十環(huán)境。陶瓷材料塑性變形能力差，其機(jī)械性質(zhì)大多質(zhì)硬耐壓，但十分脆，因此大大限制其工業(yè)上的應(yīng)用范圍。分脆，因此大大限制其工業(yè)上的應(yīng)用范圍。陶瓷材料是金屬和非金屬元素間的化合物。陶瓷材料是金屬和非金屬元素間的化合物。常見陶瓷材料大多是由粘土礦物、水泥和玻璃所組成的陶瓷。常見陶瓷材料大多是由粘土礦物、水泥和玻璃所組成的陶瓷。非金非金屬材屬材料的料的產(chǎn)品產(chǎn)品三、材料科學(xué)與機(jī)械工程

8、三、材料科學(xué)與機(jī)械工程材料與機(jī)械制造：材料與機(jī)械制造：“改形改形”和和“改性改性”工藝工藝材料科技的四大方向材料科技的四大方向?qū)扔胁牧霞右詳U(kuò)展應(yīng)用層面，配合機(jī)械、化工、電機(jī)對既有材料加以擴(kuò)展應(yīng)用層面，配合機(jī)械、化工、電機(jī)等需求，針對新的應(yīng)用，設(shè)計(jì)、制造新材料。等需求，針對新的應(yīng)用，設(shè)計(jì)、制造新材料。材料與產(chǎn)品質(zhì)量材料與產(chǎn)品質(zhì)量 ：是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證：是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證材料與機(jī)械設(shè)計(jì)：正確選擇材料及其加工工藝材料與機(jī)械設(shè)計(jì)：正確選擇材料及其加工工藝材料制造材料制造運(yùn)用熔煉，鑄造、鍛造，熱處理，粉末冶金等方法把材運(yùn)用熔煉，鑄造、鍛造，熱處理，粉末冶金等方法把材料制成可用的狀態(tài)。料制成可用的狀

9、態(tài)。材料鑒定材料鑒定鑒定材料的性質(zhì)及其顯微鏡組織，以確保材料的品質(zhì)。鑒定材料的性質(zhì)及其顯微鏡組織，以確保材料的品質(zhì)?；狙芯炕狙芯?研究從原子排列到整塊材料的各種相關(guān)現(xiàn)象，以明了研究從原子排列到整塊材料的各種相關(guān)現(xiàn)象，以明了影響材料性質(zhì)的根本原因。影響材料性質(zhì)的根本原因。材料應(yīng)用材料應(yīng)用(4)(4)塑性加工變形能力佳，富延性及展性塑性加工變形能力佳，富延性及展性金屬材料金屬材料(Metal) 常見的金常見的金屬屬有鐵、銅、鋅、鉛、鋁、錫、鎂、鉻、鈷、鎳、有鐵、銅、鋅、鉛、鋁、錫、鎂、鉻、鈷、鎳、鉬鉬、鈦、鎢、金、銀等。、鈦、鎢、金、銀等。 合金常指兩種以上的金合金常指兩種以上的金屬屬或金或金

10、屬屬與非金與非金屬屬結(jié)合而成且具有金結(jié)合而成且具有金屬屬特性之材料。特性之材料。特性：特性： 理論上，凡是把含碳量小于理論上，凡是把含碳量小于2%2%，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱，含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。為鋼。 鋼及其特性鋼及其特性 含碳量超過含碳量超過2%2%，稱為，稱為生鐵生鐵；含碳量小于；含碳量小于0.08%0.08%，稱為，稱為工業(yè)工業(yè)純鐵純鐵。(1)固體狀態(tài)下具結(jié)晶結(jié)構(gòu)固體狀態(tài)下具結(jié)晶結(jié)構(gòu)(2)具有獨(dú)特的金屬光澤且不透明具有獨(dú)特的金屬光澤且不透明(3)電與熱電與熱之良導(dǎo)體之良導(dǎo)體晶體和非晶體 晶體的原子是按一定的幾何形狀作有規(guī)律的晶體的原子是按一定的幾何形狀作有規(guī)律的排列，如金剛

11、石、金屬與合金、石墨等，有固定排列，如金剛石、金屬與合金、石墨等，有固定的熔點(diǎn)，各向異性。的熔點(diǎn)，各向異性。 非晶體的原子是無規(guī)則雜亂地堆積的，如松非晶體的原子是無規(guī)則雜亂地堆積的，如松香、玻璃、瀝青等，沒有固定的熔點(diǎn)，各向同性。香、玻璃、瀝青等，沒有固定的熔點(diǎn)，各向同性。 晶體晶體非晶體非晶體晶晶體體和和非非晶晶體體的的比比較較 鋼具有強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，鋼具有強(qiáng)度高，塑性好，具有良好的韌性；工藝性能良好，易于加工；但是，鋼材易銹蝕。易于加工；但是，鋼材易銹蝕。1 1、鋼的冶煉方法、鋼的冶煉方法白口鐵液態(tài)生鐵吹入空氣或氧氣鋼澆注成鋼錠脫 氧熔融2. 2. 鋼的分類鋼

12、的分類鋼鋼按冶煉方法按冶煉方法按脫氧程度按脫氧程度平爐鋼平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼酸性鋼酸性鋼堿性鋼堿性鋼按爐襯按爐襯材料分材料分沸騰鋼沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼電爐鋼電爐鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼鋼鋼非合金鋼非合金鋼合金鋼合金鋼低碳鋼低碳鋼中碳鋼中碳鋼高碳鋼高碳鋼低合金鋼低合金鋼 5%5%中合金鋼中合金鋼 5%5%10%10%高合金鋼高合金鋼 10%10%C C0.250.25C=0.25%C=0.25%0.600.60C C0.250.25普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼鋼鋼特殊質(zhì)量鋼特殊質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)鋼優(yōu)質(zhì)鋼S S 使鋼在高溫下呈脆性，使鋼在高溫下呈脆性，稱為熱脆性；稱為熱脆性；P P 使鋼在常溫和低溫下呈

13、使鋼在常溫和低溫下呈脆性，稱為冷脆性。脆性，稱為冷脆性。鋼鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼建筑鋼建筑鋼碳素工具鋼碳素工具鋼合金工具鋼合金工具鋼高速工具鋼高速工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼不銹鋼不銹鋼耐酸鋼耐酸鋼耐熱鋼耐熱鋼磁磁 鋼鋼冷彎性能冷彎性能可焊性可焊性切削性切削性合金鋼的牌號、性能、用途合金鋼的牌號、性能、用途碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號及用途碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號及用途鑄鐵的牌號、應(yīng)用及說明鑄鐵的牌號、應(yīng)用及說明有色金屬極其合金的牌號、應(yīng)用有色金屬極其合金的牌號、應(yīng)用（3 3）力學(xué)性能）力學(xué)性能拉伸性能拉伸性能沖擊韌性沖擊韌性疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度硬度硬度（4）工藝性能）工藝性能種

14、類種類牌號牌號性能及選用范圍性能及選用范圍普通低合金普通低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼結(jié)構(gòu)鋼鋼9Mn29Mn2、10MnSiCu10MnSiCu、16Mn16Mn強(qiáng)度較高、塑性良好、具有焊接強(qiáng)度較高、塑性良好、具有焊接性和耐蝕性性和耐蝕性橋梁、車輛、船舶等橋梁、車輛、船舶等滲碳鋼滲碳鋼20CrMnTi 20CrMnTi 、20Mn2V20Mn2V20Mn2TiB20Mn2TiB心部的強(qiáng)度高、用于制造重要的心部的強(qiáng)度高、用于制造重要的或承受重載荷的大型滲碳零件或承受重載荷的大型滲碳零件調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼40Cr40Cr、40Mn240Mn2、30CrMo30CrMo具有良好的綜合力學(xué)性能，復(fù)雜具有良好的綜合力學(xué)性能，

15、復(fù)雜的重要零件的重要零件彈簧鋼彈簧鋼65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn、60Si2CrVA60Si2CrVA淬透性好，熱處理后組織可以得淬透性好，熱處理后組織可以得到強(qiáng)化到強(qiáng)化滾動軸承鋼滾動軸承鋼GCr9GCr9，GCr15SiMnGCr15SiMn，GCrMnMoVGCrMnMoV用于制造滾動軸承的滾珠、套圈用于制造滾動軸承的滾珠、套圈名稱名稱牌號牌號應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例說明說明灰鑄鐵灰鑄鐵HT150HT150“HT”-“HT”-灰鑄鐵灰鑄鐵150-150-最低抗拉強(qiáng)度最低抗拉強(qiáng)度HT200HT200球墨鑄鐵球墨鑄鐵QT400-18QT400-18QT450-10QT450-10具有

16、較高的強(qiáng)度和具有較高的強(qiáng)度和塑性。塑性。用于受磨損和受沖用于受磨損和受沖擊的零件擊的零件“QT”-“QT”-球墨鑄鐵；球墨鑄鐵；400-400-最最低抗拉強(qiáng)度；低抗拉強(qiáng)度；18-18-最低伸長率最低伸長率可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵KTH300-06KTH300-06KTH330-08KTH330-08用于受沖擊、振動用于受沖擊、振動的零件的零件“KTH”“KTH”、“KTZ”-KTZ”-黑心、白黑心、白心可鍛鑄鐵；心可鍛鑄鐵；300-300-最低抗拉強(qiáng)最低抗拉強(qiáng)度；度；06-06-最低伸長率最低伸長率名稱名稱牌號牌號應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例說明說明普通黃銅普通黃銅H62H62散熱器、墊圈等散熱器、墊圈等“H”-

17、“H”-黃銅；、黃銅；、62-62-質(zhì)量分質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù) 60.563.5%60.563.5%鑄錳黃銅鑄錳黃銅ZCuZnPb2ZCuZnPb2軸瓦、軸套軸瓦、軸套鑄鋁合金鑄鋁合金ZL102ZL102耐磨性中上等零耐磨性中上等零件件Z-Z-鑄；鑄；L-L-鋁；鋁；102-102-順序順序號號純銅純銅T1T1電線、導(dǎo)電螺釘電線、導(dǎo)電螺釘?shù)鹊萒1-T1-四種純銅中的第一種四種純銅中的第一種 ；99.50%99.50%復(fù)合材料復(fù)合材料(composite material)復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，能滿足各種不同的要求復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，能滿足各種不同的要求定義定義 由兩種或兩種以上

18、的不同材料組合而成的工程材料。由兩種或兩種以上的不同材料組合而成的工程材料。區(qū)別：各種組成材料在性能上能互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。區(qū)別：各種組成材料在性能上能互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。基本組成基本組成基基 體體增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料非金屬非金屬金屬金屬合成樹脂、碳、石墨、陶瓷合成樹脂、碳、石墨、陶瓷鋁、鎂、銅和它們的合金鋁、鎂、銅和它們的合金玻璃、碳、合成纖維，金屬絲，硬質(zhì)細(xì)粒玻璃、碳、合成纖維，金屬絲，硬質(zhì)細(xì)粒分類分類金屬與金屬金屬與金屬金屬與非金屬金屬與非金屬非金屬與非金屬復(fù)合材料非金屬與非金屬復(fù)合材料組成組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)纖維復(fù)合材料纖維復(fù)合材料層疊復(fù)合材料層疊復(fù)合材料細(xì)粒復(fù)合材料細(xì)粒復(fù)合材料骨

19、架復(fù)合材料骨架復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)塑料玻璃纖維增強(qiáng)塑料(glass-fiber reinforced plastics，GFRP)具有優(yōu)異的耐蝕性、輕量性、強(qiáng)度特性、瞬時(shí)的耐高溫性能具有優(yōu)異的耐蝕性、輕量性、強(qiáng)度特性、瞬時(shí)的耐高溫性能被用來制造人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈和火箭的外殼（耐燒蝕層）被用來制造人造衛(wèi)星、導(dǎo)彈和火箭的外殼（耐燒蝕層） 玻璃鋼不反射無線電波，微波透過性好，是制造雷達(dá)罩的理玻璃鋼不反射無線電波，微波透過性好，是制造雷達(dá)罩的理想材料想材料 碳纖維增強(qiáng)塑料碳纖維增強(qiáng)塑料(carbon-fiber reinforced plastics，CFRP)是最有代表性、性能最優(yōu)越的塑料是最有代表性、

20、性能最優(yōu)越的塑料(即樹脂即樹脂)基復(fù)合材料基復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)碳纖維的強(qiáng)度比鋼大四倍，重量只有鋼的碳纖維的強(qiáng)度比鋼大四倍，重量只有鋼的14，比鋁還輕。，比鋁還輕。很高的耐腐蝕性；很高的耐腐蝕性；優(yōu)良的熱特性優(yōu)良的熱特性(絕熱性，隔熱性和尺寸穩(wěn)定性等絕熱性，隔熱性和尺寸穩(wěn)定性等)；一定的電性能一定的電性能(通電發(fā)熱，防靜電干擾，導(dǎo)電性等通電發(fā)熱，防靜電干擾，導(dǎo)電性等)；滑動特性滑動特性(耐磨性，潤滑性耐磨性，潤滑性)；減振性能減振性能(減振防噪等減振防噪等)；放射線特性放射線特性(X射線透過性射線透過性)等。等。與玻璃鋼相比，強(qiáng)度高與玻璃鋼相比，強(qiáng)度高0.51倍，彈性模量高倍，彈性模量高24倍。倍

21、。過濾器過濾器團(tuán)狀玻璃纖維團(tuán)狀玻璃纖維碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（碳鋁復(fù)合材料）（碳鋁復(fù)合材料） 原料及加工成本低、比強(qiáng)度和比剛度高、高溫性能和抗拉強(qiáng)原料及加工成本低、比強(qiáng)度和比剛度高、高溫性能和抗拉強(qiáng)度好以及摩擦系數(shù)小且抗磨等優(yōu)點(diǎn)，是電和熱的良導(dǎo)體而且尺寸度好以及摩擦系數(shù)小且抗磨等優(yōu)點(diǎn)，是電和熱的良導(dǎo)體而且尺寸穩(wěn)定；是最有前途的金屬基復(fù)合材料。穩(wěn)定；是最有前途的金屬基復(fù)合材料。 制造直升飛機(jī)的主要材料；坦克上的傳動箱、底盤和裝甲部件；制造直升飛機(jī)的主要材料；坦克上的傳動箱、底盤和裝甲部件；衛(wèi)星上的設(shè)備支架、天線及望遠(yuǎn)鏡的扇形鏡面，是輕便野戰(zhàn)橋梁衛(wèi)星上的設(shè)備支架、天線及望

22、遠(yuǎn)鏡的扇形鏡面，是輕便野戰(zhàn)橋梁的理想材料。的理想材料。碳纖維外殼，更輕，更結(jié)實(shí)碳纖維外殼，更輕，更結(jié)實(shí)全纏繞碳纖維復(fù)合氣瓶全纏繞碳纖維復(fù)合氣瓶 七、七、 材料應(yīng)用和研究的總趨勢材料應(yīng)用和研究的總趨勢 1）在材料的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，將從顯微構(gòu)造層次（）在材料的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，將從顯微構(gòu)造層次（1um）向分子、原子層次（向分子、原子層次（110um）及電子層次（）及電子層次（0.11um）發(fā)展）發(fā)展（研制微米、納米材料）。（研制微米、納米材料）。2）將有機(jī)、無機(jī)和金屬三大類材料在原子、分子水平上混合而）將有機(jī)、無機(jī)和金屬三大類材料在原子、分子水平上混合而構(gòu)成所謂構(gòu)成所謂“雜化雜化”（Hybrid

23、）材料的構(gòu)思設(shè)想，以探索合成材料）材料的構(gòu)思設(shè)想，以探索合成材料新途徑。新途徑。3）在新材料研制中，在數(shù)據(jù)庫和知識庫存的基礎(chǔ)上，利用微機(jī)）在新材料研制中，在數(shù)據(jù)庫和知識庫存的基礎(chǔ)上，利用微機(jī)進(jìn)行新材料的性能預(yù)報(bào)、模擬，以揭示新材料微觀結(jié)構(gòu)與性能的進(jìn)行新材料的性能預(yù)報(bào)、模擬，以揭示新材料微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。關(guān)系。4）深入研究各種條件下材料的生產(chǎn)過程，運(yùn)用新思維、新技術(shù)）深入研究各種條件下材料的生產(chǎn)過程，運(yùn)用新思維、新技術(shù)來開發(fā)新材料，進(jìn)行半導(dǎo)體超晶格材料的設(shè)計(jì)。來開發(fā)新材料，進(jìn)行半導(dǎo)體超晶格材料的設(shè)計(jì)。八、材料的改性技術(shù)八、材料的改性技術(shù) 在不改變材料的化學(xué)成分或不改變材料基體的化學(xué)成分的條件

24、在不改變材料的化學(xué)成分或不改變材料基體的化學(xué)成分的條件下，采用物理或化學(xué)的方法，改變材料整體或局部的組織結(jié)構(gòu)，從下，采用物理或化學(xué)的方法，改變材料整體或局部的組織結(jié)構(gòu)，從而改善材料的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能或加工工藝性能的方而改善材料的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能或加工工藝性能的方法。法。傳統(tǒng)改性技術(shù)：熱處理傳統(tǒng)改性技術(shù)：熱處理現(xiàn)代改性技術(shù)：現(xiàn)代改性技術(shù)：等離子體技術(shù)、等離子體技術(shù)、“三束技術(shù)三束技術(shù)”、表面沉積和鍍膜、表面沉積和鍍膜技術(shù)、材料復(fù)合技術(shù)等技術(shù)、材料復(fù)合技術(shù)等 1、常規(guī)熱處理技術(shù)、常規(guī)熱處理技術(shù) 鋼的硬度隨回火溫度的變化（鋼的硬度隨回火溫度的變化（flash格式格式）2 2、

25、 表面處理技術(shù)表面處理技術(shù) 表面技術(shù)是利用各種物理的、化學(xué)的或機(jī)械的方法，使金屬表表面技術(shù)是利用各種物理的、化學(xué)的或機(jī)械的方法，使金屬表面獲得特殊的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能，從而提高金屬零件或構(gòu)面獲得特殊的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和性能，從而提高金屬零件或構(gòu)件使用壽命的技術(shù)。件使用壽命的技術(shù)。 只需進(jìn)行表面改性或強(qiáng)化，可以節(jié)約材料。只需進(jìn)行表面改性或強(qiáng)化，可以節(jié)約材料。 可以獲得特殊的表面層?？梢垣@得特殊的表面層。 表面涂層很薄，涂層用料少。表面涂層很薄，涂層用料少。 可以用于修復(fù)已損壞、失效的零件?？梢杂糜谛迯?fù)已損壞、失效的零件。 鍍層（電鍍、化學(xué)鍍等）、熱噴涂、涂料涂裝、陶瓷涂敷、鍍層（電鍍、化

26、學(xué)鍍等）、熱噴涂、涂料涂裝、陶瓷涂敷、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜、堆焊、氣相沉積、著色染色等?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化膜、堆焊、氣相沉積、著色染色等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：表面技術(shù)的分類表面技術(shù)的分類表面覆層表面覆層 各種表面淬火（感應(yīng)加熱、各種表面淬火（感應(yīng)加熱、激光加熱激光加熱、電子束加熱電子束加熱）、表面形）、表面形變強(qiáng)化（如噴丸、滾壓）等。變強(qiáng)化（如噴丸、滾壓）等。表面合金化表面合金化表面擴(kuò)滲、噴焊堆焊、激光合金化、離子注入等表面擴(kuò)滲、噴焊堆焊、激光合金化、離子注入等表面處理表面處理法國西普氧化鋯陶瓷噴丸法國西普氧化鋯陶瓷噴丸(Zirblast)汽車配件清洗前后汽車配件清洗前后5-2 5-2 新型工程材料新型工程材料最近發(fā)展或

27、正在發(fā)展的具有比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異性能的材料最近發(fā)展或正在發(fā)展的具有比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異性能的材料新型工程材料新型工程材料 高分子材料：由碳、氫、氧、硅、硫等元素組成的分高分子材料：由碳、氫、氧、硅、硫等元素組成的分子量足夠大的有機(jī)化合物。子量足夠大的有機(jī)化合物。 微晶：通過快速冷凝工藝獲得的晶粒尺寸小于微晶：通過快速冷凝工藝獲得的晶粒尺寸小于5微米微米（m)的金屬和非金屬材料稱為微晶材料。的金屬和非金屬材料稱為微晶材料。 非晶體材料：采用超速驟冷的方法，金屬原子來不及非晶體材料：采用超速驟冷的方法，金屬原子來不及有規(guī)則地排列就凝固了，得到的將是原子排列雜亂無章的有規(guī)則地排列就凝固了，得到的將是原子排

28、列雜亂無章的非晶體材料。非晶體材料。 納米材料：納米材料是指由尺寸小于納米材料：納米材料是指由尺寸小于100nm（0.1-100nm）的超細(xì)顆粒構(gòu)成的具有小尺寸效）的超細(xì)顆粒構(gòu)成的具有小尺寸效應(yīng)的零維、一維、二維、三維材料的總稱。應(yīng)的零維、一維、二維、三維材料的總稱。 超導(dǎo)材料：電阻等于零的材料超導(dǎo)材料：電阻等于零的材料 形狀記憶合金：是能將自身的塑性變形在某一形狀記憶合金：是能將自身的塑性變形在某一特定溫度下自動恢復(fù)為原始形狀的合金。特定溫度下自動恢復(fù)為原始形狀的合金。 超硬材料：材料的硬度值接近或超過金剛石硬超硬材料：材料的硬度值接近或超過金剛石硬度的材料度的材料一、一、 納米材料納米材料

29、1、定義、定義納米材料納米材料(nano material)又稱為超微顆粒材料，是尺又稱為超微顆粒材料，是尺寸在寸在1nm100nm間的粒子，處在原子簇和宏觀物體交界的過間的粒子，處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域渡區(qū)域 第一個(gè)真正認(rèn)識到納米粒子的性能并引用納米概念的是日第一個(gè)真正認(rèn)識到納米粒子的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家。他們在本科學(xué)家。他們在20世紀(jì)世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法做了超微粒子，并發(fā)年代用蒸發(fā)法做了超微粒子，并發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，失去原來的現(xiàn)，導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱納

30、米微粒的特性：具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)納米微粒的特性：具有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)小尺寸效應(yīng)：當(dāng)微粒分割到達(dá)一定程度時(shí)，其性質(zhì)將會發(fā)生根本小尺寸效應(yīng)：當(dāng)微粒分割到達(dá)一定程度時(shí)，其性質(zhì)將會發(fā)生根本 性的變化。性的變化。表面效應(yīng)：納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子或分子表面效應(yīng)：納米微粒尺寸小，表面能高，位于表面的原子或分子 所占的比例非常大。并隨納米粒子尺寸的減小而急劇增大所占的比例非常大。并隨納米粒子尺寸的減小而急劇增大量子尺寸效應(yīng)：粒徑小到一定程度時(shí)，就會出現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)，導(dǎo)量子尺寸效應(yīng)：粒徑小到一定程度時(shí)，就會出現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)，導(dǎo)致納米顆粒的光、電、磁、聲、熱等性質(zhì)與宏觀特性有著顯著的差致納米顆粒的光、電、磁、聲、熱等性質(zhì)與宏觀特