工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)-概論試講

1、工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ)-概論試講第一頁，共30頁。1.材料是人類生產(chǎn)和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ) 一.學(xué)習(xí)目的第二頁，共30頁。石器時代青銅時代新材料時代鐵器時代鋼鐵時代人類利用材料的歷史，就是一部人類進化和進步的歷史第三頁，共30頁。鐵器時代信息時代（新材料時代）石器時代（石器、陶器 、瓷器)青銅器時代第四頁，共30頁。第一次工業(yè)革命（18世紀）制鋼工業(yè)的發(fā)展為蒸汽機的發(fā)明和應(yīng)用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)以蒸汽機和紡織機的發(fā)明和使用為主要標志工業(yè)革命使工廠制代替了手工工場，用機器代替了手工勞動 人類社會從農(nóng)業(yè)文明轉(zhuǎn)向工業(yè)文明第五頁，共30頁。 以電力和內(nèi)燃機的發(fā)明和使用為主要標志,以石油開發(fā)和新能源為突破口

2、，大力推進了汽車、飛機等其他工業(yè)。第二次工業(yè)革命（19世紀中葉到20世紀中葉） 世界由“蒸汽時代”進入“電氣時代”莫爾斯電報機發(fā)報第六頁，共30頁。第三次工業(yè)革命（20世紀40年代起） 以核能、電子計算機、空間技術(shù)和生物工程的發(fā)明和使用為主要標志，涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等諸多領(lǐng)域的一場信息控制技術(shù)革命。 是迄今為止人類歷史上規(guī)模最大、影響最為深遠的一次科技革命第七頁，共30頁。發(fā)電機1820年蒸氣機1763年計算機1946年第一次工業(yè)革命 制鋼工業(yè)的發(fā)展為蒸汽機的發(fā)明和應(yīng)用奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)第二次工業(yè)革命 合金鋼、鋁合金及其他非金屬材料的發(fā)展是此次工業(yè)革

3、命的支撐第三次工業(yè)革命 航空材料不斷進步；塑料、合成橡膠、合成纖維的相繼問世；單晶硅材料對電子技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用起到了核心的作用第八頁，共30頁。圖 例所用材料特 點 世界杯 足球賽 指定用球用32片復(fù)合泡沫材料縫制而成反彈力大，球速快而穩(wěn)定，耐磨。 大屏幕 液晶投 影電視面板用晶體硅制成。 對比度和清晰度高， 顯示速度快，體積小。DVD錄像機用DVDRW盤片存儲節(jié)目體積小，重量輕。仿真手臂用高強度碳纖維復(fù)合材料作手臂骨骼，陶瓷作感知元件碳纖維復(fù)合材料強度高，重量輕，可旋轉(zhuǎn)的腕和手指以及微電機等安裝在它上面。第九頁，共30頁。第十頁，共30頁。種 類使用的主要材料存儲容量特 點 軟盤氧化鐵磁性材

4、料 1.44 Mb容量小，主要是文本文件的存儲。 CDRW多元合金和以ZnS等為主的陶瓷材料 650 Mb驅(qū)動器兼容CD光盤，光盤價低，用量高速增長。 MO (磁光盤)TbFeCo合金磁光材料 650Mb 1.3G需用專用驅(qū)動器，價格高，局限在廣告、圖形用戶。 VDRW多元合金和以ZnS等為主的陶瓷材料單面單層為4.7 Gb驅(qū)動器兼容CDRW和CD光盤集成芯片1G、16G、32G小巧便于攜帶、存儲容量大、價格便宜、性能可靠。幾種可反復(fù)讀寫的移動存儲器的比較U盤第十一頁，共30頁。實 例材 料強度范圍 MPa比強度MPa 壓氣機 葉片鋁合鈦合金 壓氣機 機匣鈦合金350

5、110080245 飛機 尾翼碳纖維復(fù)合材料10001200（順纖維方向） 625750 硼纖維 鋁合金 板和管硼纖維增強鋁合金1500（順纖維方向）570幾種航空材料的比強度第十二頁，共30頁。不同時期航空發(fā)動機的工作溫度30多年來，大型噴氣式飛機的發(fā)動機推力提高了5倍多，而發(fā)動機的重量只增加12倍，這主要靠高溫合金的采用。第十三頁，共30頁。 在美國卡拉維納爾角航天基地待升空的航天飛機（穿梭機）。它是人類高技術(shù)的結(jié)晶。它應(yīng)用了成千上萬種材料，特別是一些高技術(shù)的新型材料第十四頁，共30頁。美國航天史上巨大空難之：挑戰(zhàn)者號失事 失事原因右側(cè)固體火箭助推器連接處因設(shè)計上的缺陷和氣溫過低、密封墊圈

6、失效引起的。 第十五頁，共30頁。美國航天史上巨大空難 Columbia航天飛機解體第十六頁，共30頁?！?.11”事件與材料紐約世貿(mào)大廈1973年竣工，110層、411m主體鋼架結(jié)構(gòu)(用鋼7.8萬噸) 墻面由鋁板和玻璃磚組成2001年9月11日，美國紐約世界貿(mào)易中心遭到恐怖分子以民航客機撞擊被摧毀。世貿(mào)大廈的鋼結(jié)構(gòu)具有不合理的搭接式結(jié)構(gòu)，材料又不是耐熱鋼。在高溫下就能軟化，甚至熔化導(dǎo)致世貿(mào)大廈倒塌。第十七頁，共30頁?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭武器與材料B-2隱形戰(zhàn)略轟炸機隱身性能源于： 特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計 隱身材料的充分利用B-2使用的主要材料： 主梁和發(fā)動機艙輕金屬、復(fù)合材料 其他部分碳纖維和石墨纖維的復(fù)合材

7、料機翼前緣包覆吸波材料整個機體噴涂吸波油漆（XKuP-4）吸波材料第十八頁，共30頁。 縱觀人類利用材料的歷史可以清楚地看到，每一種重要新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都把人類支配自然的能力提高到一個新的水平。材料科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會引起生產(chǎn)技術(shù)的重大變革，甚至引起一次世界性的技術(shù)革命，大大地加速社會發(fā)展的進程，給社會生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大變革，把人類物質(zhì)文明推向前進。第十九頁，共30頁。2.材料應(yīng)用與材料成型技術(shù)是機械制造生產(chǎn)過程的 重要組成部分 球墨鑄鐵曲軸具有復(fù)雜形狀和內(nèi)腔的鋁合金鑄件 （汽車發(fā)動機箱體壓鑄件）第二十頁，共30頁。熱處理鑄錠型材成品零件毛坯冶煉塑性加工切削加工裝配鑄造切削加

8、工塑性加工/焊接塑性加工第二十一頁，共30頁。第二十二頁，共30頁。第二十三頁，共30頁。3.新材料、新工藝、新技術(shù)密切相關(guān)第二十四頁，共30頁。船體采用了高強度復(fù)合材料，使船的重量減至5220公斤，航速高達44.5公里/ 時（選自Popular Science 中文版1998年6月，p.4）第二十五頁，共30頁。高分子材料具有突出的隔熱、絕緣和柔韌性能第二十六頁，共30頁。比爾.蓋茨與光盤比爾.蓋茨在西雅圖Microsoft公司外的樹林里，手持一張CD光盤，坐在高55英尺（16.5米），計330,000 頁的資料上。照片不僅說明一張小小CD光盤可以存儲比爾.蓋茨身下厚達55英尺的一張張資料，而且，節(jié)約了森林資源，于環(huán)保有利，因為紙張是造紙原料。第二十七頁，共30頁。 設(shè)計、選材、加工三者之間有機關(guān)聯(lián) 是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課二.本課程在機械類專業(yè)人才培養(yǎng)中的地位和作用 三.內(nèi)容和要求基本原理：了解材料成分、組織、性能與工藝之間 的關(guān)系第二十八頁，共30頁?；局R：1.金屬材料的特點及應(yīng)用鋼鐵