《材料的應(yīng)用與選擇》教學(xué)課件

1、材料的應(yīng)用與選擇第1頁(yè)，共75頁(yè)。一、課程目的與任務(wù) 使學(xué)生熟悉常用材料的性能特點(diǎn)、應(yīng)用以及選擇原則，為在工程實(shí)踐中根據(jù)使用條件和性能要求而進(jìn)行正確合理的選材和用材打下基礎(chǔ)。 課程內(nèi)容主要包括從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，闡明工程材料的基本類(lèi)型、典型材料及其特點(diǎn)，介紹常見(jiàn)工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及選材原則，常用的機(jī)械工程材料的性能及其應(yīng)用。 第2頁(yè)，共75頁(yè)。二、課程基本要求 以自學(xué)和討論形式相結(jié)合，教師指導(dǎo)內(nèi)容力圖概括精練，學(xué)生自學(xué)及討論匯報(bào)要結(jié)合案例分析，使學(xué)生在熟悉常見(jiàn)材料的基礎(chǔ)上，了解材料的選擇原則。第3頁(yè)，共75頁(yè)。主要參考書(shū)梅爾庫(kù)茲(美)，材料選用手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年7月楊瑞成、鄧文懷、

2、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月Michael F.Ashby, Materials Selection in Mechanical Design, Elsevier, 2005第4頁(yè)，共75頁(yè)。學(xué)生情況及其分組學(xué)號(hào)姓名班級(jí)E-mail手機(jī)分組情況08090101季維驍080901第一組08090103高志鵬08090108090114呂延紅08090108090118鄭 楠08090108090120郭澤策080901第二組08090122程 彬08090108090123陳河鋒08090108090124魯 玥080901第5頁(yè)，共75頁(yè)。學(xué)號(hào)姓名班

3、級(jí)電話E-mail分組情況08090127王博洋080901第三組08090128王鼎元08090108090205張雪蕊08090208090218楊 柳08090208090223初世民080902第四組08090225劉曦璨08090208090227郭鵬程08090208090228程海然080902第6頁(yè)，共75頁(yè)。學(xué)號(hào)姓名班級(jí)電話E-mail分組情況08090307張宗琦080903第五組08090308楊天龍08090308090314張婷婷08090308090316竹顯浩08090308090318熊亞秋080903第六組08090319呂迎雪08090308090321溫桂

4、琛08090308090325彭 博08090308090328宋 澤080903共有25個(gè)學(xué)生選課第7頁(yè)，共75頁(yè)?？己朔绞姜?dú)立完成四次作業(yè)（包括三次小作業(yè)和一次大作業(yè)）參加四次分組討論 ，4人/組，每組分頭準(zhǔn)備，選出一名代表進(jìn)行口頭匯報(bào)（需要做PPT），時(shí)間10分鐘/人，討論及點(diǎn)評(píng)時(shí)間5分鐘。提交三次分組討論記錄 第8頁(yè)，共75頁(yè)。成績(jī)分配平時(shí)表現(xiàn) 20分作業(yè) 40分討論 40分第9頁(yè)，共75頁(yè)。教學(xué)安排周次學(xué)習(xí)章節(jié)要點(diǎn)、要求及思考題課程作業(yè)、提交方式及時(shí)間要求第一周集中授課，講授課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)，日程安排、自學(xué)方法及考核方式，組織學(xué)生進(jìn)行分組，為下次課程討論做準(zhǔn)備，安排下次討論的內(nèi)容。第1

5、0頁(yè)，共75頁(yè)。第二周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第1篇工程材料與加工概述，主要包括以下章節(jié)內(nèi)容：1 工程材料特征；2 常用工程材料品種與應(yīng)用；3 工程材料制備與零件加工成形。思考題： 簡(jiǎn)要說(shuō)明各類(lèi)工程材料（包括金屬材料、陶瓷材料和高分子材料）的性能特征？詳細(xì)說(shuō)明金屬材料的性能特征？ 詳細(xì)說(shuō)明鑄鐵的品種、性能特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍 簡(jiǎn)單說(shuō)明金屬熱加工成形方法類(lèi)別。詳細(xì)說(shuō)明其中一種熱加工成形方法特點(diǎn)及其適用范圍。第11頁(yè)，共75頁(yè)。第三周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，20

6、04年5月）中第2篇設(shè)計(jì)制造與選材因素中第4章工程構(gòu)件工作負(fù)荷特點(diǎn)：思考題： 簡(jiǎn)述工程構(gòu)件在工作過(guò)程中所受到的靜載荷與動(dòng)載荷的種類(lèi)，詳細(xì)討論靜載荷和動(dòng)載荷的區(qū)別。 論述熱應(yīng)力和熱疲勞的概念。舉例說(shuō)明熱應(yīng)力和熱疲勞的相互關(guān)系。作業(yè)：結(jié)合一種具體的熱加工方法（如鑄造、焊接、鍛造、擠壓），闡述熱應(yīng)力和熱疲勞的產(chǎn)生過(guò)程、特點(diǎn)及其對(duì)構(gòu)件使用性能的影響。提交方式：A4紙打印，字?jǐn)?shù)不少于800字提交時(shí)間：第四周周五下班前，交至材料樓336房間第12頁(yè)，共75頁(yè)。第四周集中授課，分組討論。議題如下： 結(jié)合工程實(shí)例（如汽車(chē)模具、曲軸、齒輪、鐵軌用材料、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、熱處理爐膛材料等），論述零件在服役中所經(jīng)受的

7、載荷特點(diǎn)，選材原則及實(shí)施方案。討論形式如下： 4人/組，每組分頭準(zhǔn)備，選出一名代表進(jìn)行口頭匯報(bào)（需要做PPT），時(shí)間10分鐘/人，討論及點(diǎn)評(píng)時(shí)間5分鐘。第13頁(yè)，共75頁(yè)。第五周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第5章工程設(shè)計(jì)與制造的選材基礎(chǔ)思考題： 論述影響材料和零件性能的因素。 簡(jiǎn)述零件各種加工工藝的基本特點(diǎn)及其局限性第14頁(yè)，共75頁(yè)。第六周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第6章工程材料在設(shè)計(jì)選用中的基本適應(yīng)性思考題： 結(jié)合實(shí)例論述選擇金屬工程材料

8、的普遍原則。 簡(jiǎn)述陶瓷材料在工程應(yīng)用中應(yīng)考慮的問(wèn)題。第15頁(yè)，共75頁(yè)。第七周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第3篇材料選擇方法與應(yīng)用中第7章工程設(shè)計(jì)中常用選材方法：思考題： 論述工程設(shè)計(jì)中經(jīng)驗(yàn)和傳統(tǒng)選材方法的優(yōu)勢(shì)與不足。 簡(jiǎn)述工程設(shè)計(jì)中現(xiàn)代選材的主要方法。第16頁(yè)，共75頁(yè)。第八周集中授課，分組討論。議題如下：結(jié)合工程實(shí)例（如高樓、立交橋、壓力容器、工程挖掘機(jī)斗齒、冶金軋輥等），論述工程設(shè)計(jì)中材料選取的原則、所應(yīng)注意問(wèn)題及選材的過(guò)程。討論形式如下：4人/組，每組分頭準(zhǔn)備，選出一名代表進(jìn)行口頭匯報(bào)（需要做PPT），時(shí)間10

9、分鐘/人，討論及點(diǎn)評(píng)時(shí)間5分鐘。第17頁(yè)，共75頁(yè)。第九周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第8章根據(jù)力學(xué)性能選材思考題：結(jié)合工程設(shè)計(jì)中的實(shí)例論述如何按強(qiáng)度選取工程材料。結(jié)合工程設(shè)計(jì)中的實(shí)例簡(jiǎn)述按韌性選材過(guò)程中所需注意的問(wèn)題。作業(yè)：結(jié)合工程實(shí)例論述根據(jù)一種力學(xué)性能（如剛度、抗拉強(qiáng)度、韌性、疲勞強(qiáng)度等）選材的原則、方法及過(guò)程。提交方式：A4紙打印，字?jǐn)?shù)不少于800字提交時(shí)間：第十周周五下班前，交至材料樓336房間第18頁(yè)，共75頁(yè)。第十周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，20

10、04年5月）中第10章材料數(shù)據(jù)庫(kù)在選材中的應(yīng)用思考題： 簡(jiǎn)述材料數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。 結(jié)合工程實(shí)例論述如何建立耐磨材料庫(kù)系統(tǒng)。第19頁(yè)，共75頁(yè)。第十一周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第4篇幾種特殊環(huán)境工況的選材及應(yīng)用中第11章摩擦磨損條件下工作零件的選材中13節(jié)思考題： 簡(jiǎn)述常見(jiàn)的磨損類(lèi)型有哪些？ 論述磨料磨損、疲勞磨損和粘著磨損條件下工程材料的選材原則。第20頁(yè)，共75頁(yè)。第十二周集中授課，分組討論。議題如下：結(jié)合工程實(shí)例（如化工廠的化工設(shè)備、加熱爐爐輥、蒸汽鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)葉片、東北寒冷地區(qū)的鐵路軌道等），論述工程設(shè)

11、計(jì)中材料在腐蝕、高溫或低溫環(huán)境下選取的原則、所應(yīng)注意問(wèn)題及選材的過(guò)程。討論形式如下：4人/組，每組分頭準(zhǔn)備，選出一名代表進(jìn)行口頭匯報(bào)（需要做PPT），時(shí)間10分鐘/人，討論及點(diǎn)評(píng)時(shí)間5分鐘。第21頁(yè)，共75頁(yè)。第十三周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第11章摩擦磨損條件下工作零件的選材中45節(jié)：思考題：論述提高材料耐磨性能的表面處理方法。簡(jiǎn)述金屬耐磨材料和非金屬耐磨材料的差異。作業(yè)：結(jié)合礦山破碎機(jī)錘頭、球磨機(jī)襯板、磨球、破碎機(jī)鄂板、高速機(jī)車(chē)車(chē)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)軸承等，論述材料磨損類(lèi)型及其選材原則。提交方式：A4紙打印，字?jǐn)?shù)不少于8

12、00字提交時(shí)間：第十四周周五下班前，交至材料樓336房間第22頁(yè)，共75頁(yè)。第十四周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第13章高低溫下工作零件的用材選材中13節(jié)。思考題： 簡(jiǎn)述工程材料產(chǎn)生蠕變的條件及其主要特征。 論述提高工程零件抗氧化能力的表面處理方法。第23頁(yè)，共75頁(yè)。第十五周自學(xué)參考書(shū)（楊瑞成、鄧文懷、馮輝霞 編著，工程設(shè)計(jì)中的材料選擇與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年5月）中第13章高低溫下工作零件的用材選材中45節(jié)。思考題： 論述防止材料發(fā)生低溫脆斷的工程措施。 簡(jiǎn)述低溫合金材料的種類(lèi)及選材方法。第24頁(yè)，共75

13、頁(yè)。第十六周集中授課，分組討論。議題如下：結(jié)合工程實(shí)例（如水輪機(jī)葉片、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、航天飛機(jī)機(jī)身、輪船船身、連鑄用鋼水結(jié)晶器銅板、高速列車(chē)剎車(chē)盤(pán)等），具體論述一種工程材料的選材過(guò)程。討論形式如下：4人/組，每組分頭準(zhǔn)備，選出一名代表進(jìn)行口頭匯報(bào)（需要做PPT），時(shí)間10分鐘/人，討論及點(diǎn)評(píng)時(shí)間5分鐘。作業(yè)：結(jié)合水輪機(jī)葉片、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、航天飛機(jī)機(jī)身、輪船船身、連鑄用鋼水結(jié)晶器銅板、高速列車(chē)剎車(chē)盤(pán)等，具體論述一種工程材料的選材過(guò)程提交方式：A4紙打印，字?jǐn)?shù)不少于3000字提交時(shí)間：第17周周五下班前，交至材料樓336房間第25頁(yè)，共75頁(yè)。什么是材料？ 材料是人類(lèi)用于制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)

14、器或其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。材料是物質(zhì)，但不是所有物質(zhì)都可以稱(chēng)為材料。如燃料和化學(xué)原料、工業(yè)化學(xué)品、食物和藥物，一般都不算是材料。 但是這個(gè)定義并不那么嚴(yán)格，如炸藥、固體火箭推進(jìn)劑，一般稱(chēng)之為“含能材料”，因?yàn)樗鼘儆诨鹋诨蚧鸺慕M成部分。 。第26頁(yè)，共75頁(yè)。低合金結(jié)構(gòu)鋼Q460鋼含Mo、B，正火組織 為B，強(qiáng)度高，用于石化中溫 高壓容器。壓力容器南京長(zhǎng)江大橋 Q345鋼(16Mn)綜合性能好， 用于船舶、橋梁、車(chē)輛等大 型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度 高，用于中等壓力的容器。萬(wàn)噸遠(yuǎn)洋輪第27頁(yè)，共75頁(yè)。鐵路道岔履帶球磨機(jī)襯板挖掘機(jī)鏟齒 高錳耐磨鋼廣泛用于既要求耐磨又要求耐沖擊的

15、零件。如拖拉機(jī)的履帶板、球磨機(jī)的襯板、破碎機(jī)的牙板、挖掘機(jī)的鏟齒和鐵路的道岔等。第28頁(yè)，共75頁(yè)。耐 熱 鋼 的 用 途發(fā)動(dòng)機(jī)葉片航空發(fā)動(dòng)機(jī)汽輪機(jī)葉片汽車(chē)閥門(mén)第29頁(yè)，共75頁(yè)。 鑄造耐磨材料是一種消耗量極大，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電力、建材、能源、交通等領(lǐng)域的許多關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)的部件中，起著至關(guān)重要的作用、同時(shí)消耗著巨大的資源和能源。據(jù)中國(guó)工程院調(diào)查顯示2006年全國(guó)消耗在摩擦、磨損和潤(rùn)滑方面的資金為9500億元，占GDP的4.5。學(xué)習(xí)和研究材料的重要意義冶 金電 力礦山開(kāi)采建 材第30頁(yè)，共75頁(yè)。1 材料按化學(xué)組成（或基本組成）分類(lèi)2 根據(jù)材料的性能分類(lèi) 3 材料按服役的領(lǐng)域分類(lèi) 4 材

16、料按結(jié)晶狀態(tài)分類(lèi)5 材料按材料的尺寸分類(lèi) 材料怎樣分類(lèi) 第31頁(yè)，共75頁(yè)。按物理性質(zhì)可分為：導(dǎo)電材料、絕緣材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、透光材料、高強(qiáng)度材料、高溫材料、超硬材料等。按物理效應(yīng)分為：壓電材料、熱電材料、鐵電材料、非線性光學(xué)材料、磁光材料、電光材料、聲光材料、激光材料等。按用途分為：電子材料、電工材料、光學(xué)材料、感光材料、耐酸材料、研磨材料、耐火材料、建筑材料、結(jié)構(gòu)材料、包裝材料等。第32頁(yè)，共75頁(yè)。1 按化學(xué)組成（或基本組成）分類(lèi)：1. 金屬材料2. 無(wú)機(jī)非金屬材料3. 高分子材料（聚合物）4. 復(fù)合材料第33頁(yè)，共75頁(yè)。1.金屬材料 金屬材料是由化學(xué)元素周期表中的金屬元素組

17、成的材料?？煞譃橛梢环N金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)（純金屬）；由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素構(gòu)成的合金。合金又可分為固溶體和金屬間化合物。第34頁(yè)，共75頁(yè)。 在112種元素中，除He,Ne,Ar等6種惰性元素和C、Si、N等16種非金屬元素外，其余90種為金屬元素。除Hg之外，單質(zhì)金屬在常溫下呈現(xiàn)固體形態(tài)，外觀不透明，具有特殊的金屬光澤及良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。在力學(xué)性質(zhì)方面，具有較高的強(qiáng)度、剛度、延展性及耐沖擊性。 合金是由兩種或兩種以上的金屬元素，或金屬元素與非金屬元素熔合在一起形成的具有金屬特性的新物質(zhì)。合金的性質(zhì)與組成合金的各個(gè)相的性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)也與這些相在合金中的數(shù)量、形狀及分布

18、有關(guān)。第35頁(yè)，共75頁(yè)。合金又分為固溶體和金屬間化合物。當(dāng)金屬的晶體結(jié)構(gòu)保持溶劑組元的晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，這種合金稱(chēng)為一次固溶體或端際固溶體，簡(jiǎn)稱(chēng)為固溶體。 金屬元素與其它金屬元素或非金屬元素之間形成合金時(shí)，除固溶體外，還可能形成金屬間化合物。 第36頁(yè)，共75頁(yè)。2. 無(wú)機(jī)非金屬材料 無(wú)機(jī)非金屬材料是由硅酸鹽、鋁酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽等原料和（或）氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物、鹵化物等原料經(jīng)一定的工藝制備而成的材料。是除金屬材料、高分子材料以外所有材料的總稱(chēng)。它與廣義的陶瓷材料有等同的含義。無(wú)機(jī)非金屬材料種類(lèi)繁多，用途各異，目前還沒(méi)有統(tǒng)一完善的分類(lèi)方法。一般將其分為傳統(tǒng)的（

19、普通的）和新型的（先進(jìn)的）無(wú)機(jī)非金屬材料兩大類(lèi)。 第37頁(yè)，共75頁(yè)。 傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料主要是指由SiO2及其硅酸鹽化合物為主要成分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。此外，搪瓷、磨料、鑄石（輝綠巖、玄武巖等）、碳素材料、非金屬礦（石棉、云母、大理石等）也屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料。第38頁(yè)，共75頁(yè)。先進(jìn)（或新型）無(wú)機(jī)非金屬材料是用氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物、硅化物以及各種無(wú)機(jī)非金屬化合物經(jīng)特殊的先進(jìn)工藝制成的材料。主要包括先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無(wú)機(jī)涂層、無(wú)機(jī)纖維等。第39頁(yè)，共75頁(yè)。陶瓷按其概念和用途不同，可分為兩大類(lèi)，即普通陶瓷和特種陶瓷。根據(jù)陶瓷坯體

20、結(jié)構(gòu)及其基本物理性能的差異，陶瓷制品可分為陶器和瓷器。 傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料 之一：陶瓷第40頁(yè)，共75頁(yè)。普通陶瓷即傳統(tǒng)陶瓷，是指以粘土為主要原料與其它天然礦物原料經(jīng)過(guò)粉碎混練、成型、煅燒等過(guò)程而制成的各種制品。包括日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、電瓷以及其它工業(yè)用陶瓷。 見(jiàn)表1。第41頁(yè)，共75頁(yè)。表1 普通陶瓷的分類(lèi)方法 第42頁(yè)，共75頁(yè)。特種陶瓷是用于各種現(xiàn)代工業(yè)及尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的陶瓷制品。包括結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。結(jié)構(gòu)陶瓷主要用于耐磨損、高強(qiáng)度、耐高溫、耐熱沖擊、硬質(zhì)、高剛性、低膨脹、隔熱等場(chǎng)所。功能陶瓷主要包括電磁功能、光學(xué)功能、生物功能、核功能及其它功能的陶瓷材料。第4

21、3頁(yè)，共75頁(yè)。常見(jiàn)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷包括：高熔點(diǎn)氧化物、碳化物、硼化物、氮化物、硅化物。功能陶瓷包括:裝置瓷（即電絕緣瓷）、電容器陶瓷、壓電陶瓷、磁性陶瓷（又稱(chēng)為鐵氧體）、導(dǎo)電陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷（又稱(chēng)為敏感陶瓷）、熱學(xué)功能陶瓷（熱釋電陶瓷、導(dǎo)熱陶瓷、低膨脹陶瓷、紅外輻射陶瓷等）、化學(xué)功能陶瓷（多孔陶瓷載體等）、生物功能陶瓷等。第44頁(yè)，共75頁(yè)。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料 之二：玻璃玻璃是由熔體過(guò)冷所制得的非晶態(tài)材料。根據(jù)其形成網(wǎng)絡(luò)的組分不同可分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等，其網(wǎng)絡(luò)形成劑分為SiO2、B2O3和P2O5。習(xí)慣上玻璃態(tài)材料可分為普通玻璃和特種玻璃兩大類(lèi)。普通玻璃是指采用天

22、然原料，能夠大規(guī)模生產(chǎn)的玻璃。普通玻璃包括日用玻璃、建筑玻璃、微晶玻璃、光學(xué)玻璃和玻璃纖維等。 第45頁(yè)，共75頁(yè)。特種玻璃（亦稱(chēng)為新型玻璃）是指采用精制、高純或新型原料，通過(guò)新工藝在特殊條件下或嚴(yán)格控制形成過(guò)程制成的一些具有特殊功能或特殊用途的玻璃。特種玻璃包括SiO2含量在85%以上或55%以下的硅酸鹽玻璃、非硅酸鹽氧化物玻璃（硼酸鹽、磷酸鹽、鍺酸鹽、碲酸鹽、鋁酸鹽及氧氮玻璃、氧碳玻璃等）、非氧化物玻璃（鹵化物、氮化物、硫化物、硫鹵化物、金屬玻璃等）以及光學(xué)纖維等。根據(jù)用途不同，特種玻璃分為防輻射玻璃、激光玻璃、生物玻璃、多孔玻璃、非線性光學(xué)玻璃和光纖玻璃等。第46頁(yè)，共75頁(yè)。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)

23、非金屬材料 之三：水泥水泥是指加入適量水后可成塑性漿體，既能在空氣中硬化又能在水中硬化，并能夠?qū)⑸?、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的細(xì)粉狀水硬性材料。第47頁(yè)，共75頁(yè)。水泥的種類(lèi)很多，按其用途和性能可分為：通用水泥、專(zhuān)用水泥和特性水泥三大類(lèi)；按其所含的主要水硬性礦物，水泥又可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥以及以工業(yè)廢渣和地方材料為主要組分的水泥。目前水泥品種已達(dá)一百多種。第48頁(yè)，共75頁(yè)。通用水泥為大量土木工程所使用的一般用途的水泥，如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥等。專(zhuān)用水泥指有專(zhuān)門(mén)用途的水泥，如油井水泥

24、、砌筑水泥等。特性水泥則是某種性能比較突出的一類(lèi)水泥，如快硬硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、中熱硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、自應(yīng)力鋁酸鹽水泥等。 第49頁(yè)，共75頁(yè)。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料 之四：耐火材料耐火材料是指耐火度不低于1580的無(wú)機(jī)非金屬材料。它是為高溫技術(shù)服務(wù)的基礎(chǔ)材料。盡管各國(guó)對(duì)其定義不同，但基本含義是相同的，即耐火材料是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及用作工業(yè)高溫容器和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化及機(jī)械作用。大部分耐火材料是以天然礦石（如耐火粘土、硅石、菱鎂礦、白云母等）為原料制造的。 第50頁(yè)，共75頁(yè)。按礦物組成分為氧化硅質(zhì)、硅酸鋁質(zhì)、鎂質(zhì)、白云石質(zhì)、橄欖石

25、質(zhì)、尖晶石質(zhì)、含碳質(zhì)、含鋯質(zhì)耐火材料及特殊耐火材料；按制造方法分為天然礦石和人造制品；按形狀分為塊狀制品和不定形耐火材料；按熱處理方式分為不燒制品、燒成制品和熔鑄制品；第51頁(yè)，共75頁(yè)。按耐火度分為普通、高級(jí)及特級(jí)耐火制品；按化學(xué)性質(zhì)分為酸性、中性及堿性耐火材料；按密度分為輕質(zhì)及重質(zhì)耐火材料。按制品的形狀和尺寸可分為標(biāo)準(zhǔn)磚、異型磚、特異型磚、管和耐火器皿等。按應(yīng)用分為高爐用、水泥窯用、玻璃窯用、陶瓷窯用耐火材料等等。第52頁(yè)，共75頁(yè)。3. 有機(jī)高分子材料（高聚物） 高聚物是由一種或幾種簡(jiǎn)單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分子量很大的化合物。高聚物的種類(lèi)繁多，性能各異，其分類(lèi)的方法多種多樣。按高分

26、子材料來(lái)源分為天然高分子材料和合成高分子材料；按材料的性能和用途可將高聚物分為橡膠、纖維、塑料和膠粘劑等。 第53頁(yè)，共75頁(yè)。橡膠的特點(diǎn)是室溫彈性高，即使在很小的外力作用下，也能產(chǎn)生很大的形變（可達(dá)1000%），外力去除后，能迅速恢復(fù)原狀。其彈性模量小，約105104Pa。常用的橡膠有天然橡膠（異戊橡膠）、丁苯橡膠、順丁橡膠（聚丁二烯）、乙丙橡膠和硅橡膠等。第54頁(yè)，共75頁(yè)。纖維的彈性模量較大，約1091010Pa。受力時(shí)，形變不超過(guò)百分之二十。纖維大分子沿軸向作規(guī)則排列，其長(zhǎng)徑比較大，在較廣的溫度范圍（-50150）內(nèi)，機(jī)械性能變化不大。常用的合成纖維有尼龍、滌綸、晴綸和維尼綸等。 第5

27、5頁(yè)，共75頁(yè)。塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間，約107108Pa。溫度稍高些，受力形變可達(dá)百分之幾至幾百。有些塑料的形變是可逆的，有些塑料的形變是永久的。根據(jù)塑料受熱時(shí)行為的不同，分為熱塑性和熱固性塑料兩類(lèi)。前者受熱時(shí)可以塑化和軟化，冷卻時(shí)則凝固成形，再加熱又可塑化軟化。聚乙烯、聚氯乙烯和聚碳酸酯等都屬于此類(lèi)；后者在受熱時(shí)可塑化和軟化，并通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，使之固定成型，但冷卻后不能再加熱軟化,酚醛塑料和脲醛塑料就屬此類(lèi) .第56頁(yè)，共75頁(yè)。膠粘劑是指在常溫下處于粘流態(tài)，當(dāng)受到外力作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生永久變形，外力撤去后又不能恢復(fù)原狀的高聚物。有時(shí)把聚合后未加工成型的高聚物稱(chēng)為樹(shù)脂，以區(qū)分加工后的塑

28、料或纖維制品，如電木未固化前稱(chēng)酚醛樹(shù)脂，滌綸纖維未紡織前稱(chēng)滌綸樹(shù)脂。第57頁(yè)，共75頁(yè)。4. 復(fù)合材料 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料組合而成。復(fù)合材料是多相材料，主要包括基本相和增強(qiáng)相?；w相是一種連續(xù)相材料，它把改善性能的增強(qiáng)相材料固結(jié)成一體，并起傳遞應(yīng)力的作用；增強(qiáng)相起承受應(yīng)力（結(jié)構(gòu)復(fù)合材料）和顯示功能（功能復(fù)合材料）的作用。復(fù)合材料既能保持原組成材料的重要特色，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)使各組分的性能互相補(bǔ)充，獲得原組分不具備的許多優(yōu)良性能。 第58頁(yè)，共75頁(yè)。復(fù)合材料的種類(lèi)繁多，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的分類(lèi)方法，下面根據(jù)復(fù)合材料的三要素來(lái)分類(lèi)。按基體材料分類(lèi)，有金屬基復(fù)合材料，

29、陶瓷基復(fù)合材料，水泥、混凝土基復(fù)合材料，塑料基復(fù)合材料，橡膠基復(fù)合材料等；按增強(qiáng)劑形狀可分為粒子、纖維及層狀復(fù)合材料；依據(jù)復(fù)合材料的性能可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。第59頁(yè)，共75頁(yè)。2 根據(jù)材料的性能分類(lèi) 根據(jù)材料在外場(chǎng)作用下其性質(zhì)或性能對(duì)外場(chǎng)的響應(yīng)不同，材料可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。 第60頁(yè)，共75頁(yè)。結(jié)構(gòu)材料是指具有抵抗外場(chǎng)作用而保持自己的形狀、結(jié)構(gòu)不變的優(yōu)良力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性等），用于結(jié)構(gòu)目的的材料。這種材料通常用來(lái)制造工具、機(jī)械、車(chē)輛和修建房屋、橋梁、鐵路等。是人們熟悉的機(jī)械制造材料、建筑材料，包括結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、鑄鐵、普通陶瓷、耐火材料、工程塑料等傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)材料（一般結(jié)構(gòu)

30、材料）以及高溫合金、結(jié)構(gòu)陶瓷等高級(jí)結(jié)構(gòu)材料。 第61頁(yè)，共75頁(yè)。功能材料是具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料。第62頁(yè)，共75頁(yè)。3 材料按服役的領(lǐng)域來(lái)分類(lèi) 根據(jù)材料服役的技術(shù)領(lǐng)域可分為信息材料、航空航天材料、能源材料、生物醫(yī)用材料等。 第63頁(yè)，共75頁(yè)。信息材料是指用于信息的探測(cè)、傳輸、顯示、運(yùn)算和處理的光電信息材料。信息材料主要包括信息的監(jiān)測(cè)和傳感（獲?。┎牧?、信息的傳輸材料、信息的存儲(chǔ)材料、信息的運(yùn)算和處理材料。 第64頁(yè)，共75頁(yè)。航空航天材料主要包括新型金屬材料（如先進(jìn)鋁合金、超高強(qiáng)度鋼、高溫合金、高熔點(diǎn)

31、合金、鈹及其合金）、燒蝕防熱材料和新型復(fù)合材料。此外，還包括一些功能材料，如涂層材料、隔熱材料、透明材料、阻尼材料、密封材料、潤(rùn)滑材料、粘合劑材料等。這些材料大部分屬于高分子材料和陶瓷材料，也有少量是阻尼合金等金屬材料。 第65頁(yè)，共75頁(yè)。能源材料是指能源工業(yè)和能源技術(shù)所使用的材料，按使用目的不同分為新能源材料、節(jié)能材料和儲(chǔ)氫材料等。新能源材料包括增值堆用核材料、聚變堆材料、太陽(yáng)能電池（單晶硅、多晶硅、非晶硅等）；節(jié)能材料包括非晶體金屬磁性材料（用作變壓器鐵芯的Fe-Mn-B-Si合金）和超導(dǎo)材料（Nb-Ti、Nb-Sn巨型磁體用材料）；儲(chǔ)氫材料，以及高比能電池（如鈉硫電池）等。目前鈉硫電池的比能量達(dá)137W.h/Kg，而鉛蓄電池的比能量只有30W.h/Kg。 第66頁(yè)，共75頁(yè)。 生物醫(yī)用材料是一類(lèi)合成物質(zhì)或天然物質(zhì)或這些物質(zhì)的復(fù)合，它能作用一個(gè)系統(tǒng)的整體或部分，在一定時(shí)期內(nèi)治療、增強(qiáng)或替換機(jī)體的組織