材料科學(xué)基礎(chǔ)：第00章 緒論

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)緒論材料的性能材料的分類材料科學(xué)的內(nèi)容及目的關(guān)于材料第一節(jié) 材料 經(jīng)過人類勞動取得的勞動對象。一般把來自采掘工業(yè)和農(nóng)業(yè)的勞動對象稱為“原料”，把經(jīng)過工業(yè)加工的原料成為“材料”。材料是人類賴以生存與發(fā)展、征服及改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ),是人類活動不可缺少的東西。材料是社會生產(chǎn)力發(fā)展的標志，生產(chǎn)中使用的材料性質(zhì)反映了人類社會的文明水平。現(xiàn)代一個國家的實力與水平主要取決于他的能源、材料、信息的發(fā)展。什么是材料工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)材料科學(xué)知識的意義 評價一個設(shè)備、部件、零件的優(yōu)劣或質(zhì)量：必需保證使用的基本性能（力學(xué)、物理），具有一定的壽命（疲勞、磨損、腐蝕）；便于制造，即可以生產(chǎn)出來；可接受的成本。

2、這幾點要求是相互矛盾的，但是必需利用各項知識，從中找到一個合理的配合，可見其中材料起到相當重要的決定性作用。 在機械產(chǎn)品的設(shè)計和維護中，不要單看材料僅僅是圖紙標題欄中諸多內(nèi)容中的一項，用的得當可以代表一個設(shè)計的先進性，達到價廉物美的效果；否則可能是一個落后的設(shè)計，或者是閉門造車，根本生產(chǎn)制造不出來，甚至?xí)[藏禍根，導(dǎo)致在使用時災(zāi)難。第一節(jié) 材料第二節(jié) 材料的性能 材料的性能是指材料的性質(zhì)和功能。性質(zhì)是本身所具有的特質(zhì)或本性；功能是人們對材料的某種期待與要求種可以承擔(dān)功效，以及承擔(dān)該功效下的表現(xiàn)或能力。力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能工藝性能材料的性能：力學(xué)性能 材料的力學(xué)性能是指材料處于特定環(huán)境因素(

3、溫度、介質(zhì)等)時，在外力或能量以及作用下表現(xiàn)出來的變形和破壞的特征。 通常把作用在材料上的外力或能量稱為載荷或負荷。材料的主要力學(xué)性能有： 彈性 強度 塑性 硬度 沖擊韌性 疲勞特性 耐磨性第二節(jié) 材料的性能物理性能 材料的物理性能是指材料本身的具有各種物理量(熱、電、光、磁等)以及環(huán)境變化時他們的變化程度。密度與比容熱膨脹系數(shù)第二節(jié) 材料的性能導(dǎo)熱性電子導(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，溫度升高，電阻率下降。物理性能電阻與電導(dǎo)電阻溫度系數(shù)熔點 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)合力。電阻率為單位長度和單位截面積導(dǎo)體的電阻。單位是M，其倒數(shù)稱為電導(dǎo)率 S

4、/M西門子/米超導(dǎo)現(xiàn)象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，某些化合物的轉(zhuǎn)變溫度達到100K以上。從鐵合金、化合物(鐵氧體)特有性能。溫度上升1時，電阻率 的變化系數(shù)，單位 第二節(jié) 材料的性能化學(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)。 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。 材料由于周圍環(huán)境介質(zhì)侵蝕而造成的損傷和破壞均稱為腐蝕。 發(fā)生腐蝕的化學(xué)過程有化學(xué)腐蝕(氧化)、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)、溫度、應(yīng)力、輻照因素有關(guān)。腐蝕不僅影響零件表明質(zhì)量，并且可以造成零件早期

5、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。第二節(jié) 材料的性能工藝性能 材料的工藝性能是材料力學(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或難易程度。1. 材料可生產(chǎn)性：得到材料可能性和制備方法。2. 鑄造性：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。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偏析傾向：材料成分的均勻性第二節(jié) 材料的性能工藝性能3. 鍛造性：材料進行壓力加工(鍛造、壓延、軋制、拉拔、擠壓等)的可能性或難易程度的度量。4. 焊接性：利用部分熔體，將兩塊材料連接在一起。塑性變形能力：材料不破壞的前提下的最大變形量。塑性變

6、形抗力：發(fā)生塑性變形所需要的最小外力。連接能力：焊接頭部位強度與母材的差別程度。焊接缺陷：焊接處出現(xiàn)氣孔、裂紋可能性的大小或母材變形程度。第二節(jié) 材料的性能工藝性能5. 切削加工性：材料進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)。6. 熱處理性能：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。切削抗力加工表面質(zhì)量排屑難易程度切削刀具的使用壽命 隨著科技進步的發(fā)展，對材料工藝性能的評價標準也在不斷發(fā)展和變化。第二節(jié) 材料的性能決定材料性能實質(zhì)：構(gòu)成材料原子的類型：材料的成分描述了組成材料的元素種類以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素

7、自身的性質(zhì)有關(guān)以外，還和材料經(jīng)歷的生產(chǎn)加工過程有密切的關(guān)系。研究的意義：性能決定了材料的用途。性能決定了材料和零部件生產(chǎn)方法。性能的變化規(guī)律為改變材料性能達到人們需求提供途徑。第二節(jié) 材料的性能材料性能總結(jié)第三節(jié) 材料的分類工程材料：主要利用其力學(xué)性能制作結(jié)構(gòu)件。建筑材料 結(jié)構(gòu)材料 工具材料按材料用途（性能）功能材料：主要利用其物理、化學(xué)性能或效應(yīng)制作 具有特定功效的器件。半導(dǎo)體材料 磁性材料 激光材料 熱電材料 光電材料 聲電材料 等等金屬材料：純金屬及其合金。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金屬性的材料。金屬性的關(guān)鍵特征是具有正的電阻溫度系數(shù)，這是由于它的導(dǎo)

8、電是自由電子的運動所決定的。鋼鐵材料(黑色金屬)按材料成分：鋼鑄鐵非鐵金屬材料(有色金屬)輕金屬 Al Mg Ca Na 重金屬 Cu Ni Pb Sn Zn 貴金屬 Ag Au Pb Rb Ir稀有金屬 Zr Ti Nb 稀土金屬 Re(Y Nd )放射性金屬 Ra U Th 第三節(jié) 材料的分類高分子材料：有機聚合物。熱塑性塑料：尼龍 聚乙烯 聚氯乙稀 聚丙烯 按材料成分：瓷：原以氧化鋁陶： 硅酸鹽為主廣義陶瓷(特種陶瓷)：金屬與氧、碳、氮、硅等化合物 熱固性塑料：樹脂 聚氨酯 彈性材料：天然橡膠 合成橡膠陶瓷材料：一種或多種金屬氧化物或其他化合物。復(fù)合材料：兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合起來的一種固體材料