ch2工程材料課件

1、第二章 工程材料1 工程材料分類及應(yīng)用 2 工程材料改進技術(shù)3 新型工程材料1工程材料分類及應(yīng)用 工程材料分類：歷史學(xué)家把人類社會的發(fā)展按其使用的材料類型劃分為：石器時代、青銅時代、鐵器時代。而今正處于人工合成材料的新時代：金屬材料、高分子材料、陶瓷材料、復(fù)合材料 黑色金屬有色金屬鑄鐵鋼金屬材料低碳鋼 (08F) 中碳鋼 (45) 高碳鋼 (60) 合金鋼 (1Cr18） 灰鑄鐵 (TH300) 球墨鑄鐵(QT500-5) 鋁合金 (LY12)銅合金 (ZCuSn10P1)鋼按冶煉方法按脫氧程度平爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼酸性鋼堿性鋼按爐襯材料分沸騰鋼鎮(zhèn)靜鋼半鎮(zhèn)靜鋼電爐鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼白口鐵液態(tài)生鐵吹入空氣或氧氣

2、鋼澆注成鋼錠脫 氧熔融煉鋼過程鋼非合金鋼合金鋼低碳鋼中碳鋼高碳鋼低合金鋼 5%中合金鋼 5%10%高合金鋼 10%C0.25C=0.25%0.60C0.25普通質(zhì)量鋼鋼特殊質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)鋼S 使鋼在高溫下呈脆性，稱為熱脆性；P 使鋼在常溫和低溫下呈脆性，稱為冷脆性。鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼建筑鋼碳素工具鋼合金工具鋼高速工具鋼特殊性能鋼不銹鋼耐酸鋼耐熱鋼磁 鋼高分子材料復(fù)合材料陶瓷非金屬材料- 塑料、橡膠、合成纖維。- 強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石。- 強度高、彈性模量大、質(zhì)量輕。橡 膠 材 料復(fù)合材料(composite material)定義：由兩種或兩種以上的不同材料組合而成的工程材料

3、。區(qū)別：各種組成材料在性能上能互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。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。 分類金屬與金屬金屬與非金屬非金屬與非金屬復(fù)合材料組成結(jié)構(gòu)纖維復(fù)合材料層疊復(fù)合材料細粒復(fù)合材料骨架復(fù)合材料碳纖維增強塑料(carbon-fiber reinforced plastics，CFRP)是最有代表性、性能最優(yōu)越的塑料(即樹脂)基復(fù)合材料。優(yōu)點：碳纖維的強度比鋼大四倍，重量只有鋼的14，比鋁還輕。與玻璃鋼相比，強度高0.51倍，彈性模量高24倍。很高的耐腐蝕性；優(yōu)良的熱特性(絕熱性，隔熱性和尺寸穩(wěn)定性等)；一定的電性能(通電發(fā)熱，防靜電干擾，導(dǎo)電性等)；滑動特性(耐磨性，

4、潤滑性)；減振性能(減振防噪等)；放射線特性(X射線透過性)等。 碳纖維增強金屬基復(fù)合材料（碳鋁復(fù)合材料）原料及加工成本低、比強度和比剛度高、高溫性能和抗拉強度好以及摩擦系數(shù)小且抗磨等優(yōu)點，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。制造直升飛機的主要材料；坦克上的傳動箱、底盤和裝甲部件；衛(wèi)星上的設(shè)備支架、天線及望遠鏡的扇形鏡面，是輕便野戰(zhàn)橋梁的理想材料。碳纖維外殼，更輕，更結(jié)實 全纏繞碳纖維復(fù)合氣瓶 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)計方面，將從顯微構(gòu)造層次（1um）向分子、原子層次（110um）及電子層次（0.11um）發(fā)展（研制微米、納米材料）。2、將有機、無機

5、和金屬三大類材料在原子、分子水平上混合而構(gòu)成所謂“雜化”（Hybrid）材料的構(gòu)思設(shè)想，以探索合成材料新途徑。3、在新材料研制中，在數(shù)據(jù)庫和知識庫存的基礎(chǔ)上，利用微機進行新材料的性能預(yù)報、模擬，以揭示新材料微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。4、深入研究各種條件下材料的生產(chǎn)過程，運用新思維、新技術(shù)來開發(fā)新材料，進行半導(dǎo)體超晶格材料的設(shè)計。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。2工程材料改進技術(shù)1、傳統(tǒng)改性技術(shù)：熱處理2、現(xiàn)代改性技術(shù)：等離子體技術(shù)、“三束技術(shù)”、表面沉積和鍍膜技術(shù)、材料復(fù)合技術(shù)等表面技術(shù)的分類：表面覆層鍍層（電鍍、化學(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。表面合金化表面擴滲、噴焊堆焊、激光合金化、離子注入等。表面處理各種表面淬火（感應(yīng)加熱、激光加熱、電子束加熱）、表面形變強化（如噴丸、滾壓）等。新型工程材料：最近發(fā)展或正在發(fā)