機(jī)械工程材料緒論答案

機(jī)械工程材料緒論答案第1頁/共64頁緒

論相

關(guān)

事

宜一、材料和材料科學(xué)二、工程材料的分類三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展四、機(jī)械工程材料課程的性質(zhì)和任務(wù)第2頁/共64頁相

關(guān)

事

宜主要參考書：《機(jī)械工程材料》《機(jī)械工程材料—輔導(dǎo).習(xí)題.實(shí)驗(yàn)》《FoundmentalsofMaterialsScienceandEngineering》/成績評定方法：平時(shí)作業(yè)成績占10%，實(shí)驗(yàn)成績占5%（缺一次實(shí)驗(yàn)成績，本門課程計(jì)0分)，小結(jié)20％，課件&GoodIdea=加分?。?！期末考試成績占65%。實(shí)驗(yàn)課安排：材料實(shí)驗(yàn)中心聯(lián)系確定(高老師答疑安排：待定(協(xié)商)隨機(jī)點(diǎn)名，三次曠課，本門課成績以0分計(jì)！第3頁/共64頁交流（公&私）互動(dòng)

英語deng/p>

慎用！北山科技園大廈510守時(shí)手機(jī)第4頁/共64頁緒

論一、材料和材料科學(xué)1、材料哥倫比亞號航天飛機(jī)材料是指人類用以制造各種有用器件的物質(zhì)。第5頁/共64頁材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。手錘銼刀“神舟”四號飛船成功返回國產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)第6頁/共64頁石器鐵器

象形尊(西周)石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代材料是人類進(jìn)化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時(shí)代。第7頁/共64頁材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖第8頁/共64頁龍芯聯(lián)想計(jì)算機(jī)沒有半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

第9頁/共64頁沒有高溫高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工業(yè)。

在航天飛機(jī)表面裝陶瓷防護(hù)瓦片飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片波音客機(jī)第10頁/共64頁沒有低消耗的光導(dǎo)纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。

二十世紀(jì)七十年代，人們把材料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。

第11頁/共64頁前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認(rèn)識到在導(dǎo)彈火箭技術(shù)上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大學(xué)中陸續(xù)建立了材料科學(xué)研究中心，并把約2/3大學(xué)的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學(xué)系或材料科學(xué)與工程系。其涉及的材料由金屬擴(kuò)展到了陶瓷和高分子聚合物材料?？梢姡呒夹g(shù)需要先進(jìn)材料的支持。

前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭第12頁/共64頁中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應(yīng)用作出過重大貢獻(xiàn)。早在公元前6000~5000年的新石器時(shí)代，中華民族的先人就能用黏土燒制成陶器，到東漢時(shí)期又出現(xiàn)了瓷器，并流傳海外。

第13頁/共64頁4000年前的夏朝我們的祖先已經(jīng)能夠煉銅，到殷、商時(shí)期，我國的青銅冶煉和鑄造技術(shù)已達(dá)到很高水平。

司母戊鼎河南安陽晚商遺址出土青銅鑄造高133厘米

重875kg飾紋優(yōu)美第14頁/共64頁越王勾踐劍春秋晚期越國青銅兵器出土于湖北江陵楚墓

長55.7厘米

劍鍔鋒芒犀利鋒能割斷頭發(fā)

第15頁/共64頁古代劍刃制造中的特殊技術(shù)春秋戰(zhàn)國時(shí)代的青銅劍，劍身及劍鋒由不同成分的青銅組成，是復(fù)合材料很好的例子梯度材料古已有之這是古代劍刃截面圖第16頁/共64頁黃石銅礦遺址春秋晚期礦井深達(dá)50m煉銅爐渣多達(dá)40萬噸實(shí)屬罕見

第17頁/共64頁我國從春秋戰(zhàn)國時(shí)期便開始大量使用鐵器，明朝科學(xué)家宋應(yīng)星在《天工開物》一書中就記載了古代的滲碳熱處理等工藝。這說明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國在金屬材料及熱處理方面就已經(jīng)有了較高的成就。

生鐵炒熟鐵圖宋應(yīng)星第18頁/共64頁鞍鋼攀鋼夜景新中國成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由49年的15.8萬噸上升到現(xiàn)在的一億噸。

第19頁/共64頁中國第一顆人造衛(wèi)星長征火箭大家族中國第一顆原子彈爆炸中國第一顆氫彈爆炸原子彈、氫彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船的上天等都說明了我國在材料的開發(fā)、研究及應(yīng)用等方面有了飛躍的發(fā)展。

第20頁/共64頁中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟二號”飛船運(yùn)往發(fā)射工位

“神舟”一號飛船

“神舟”一號發(fā)射成功“神舟”二號發(fā)射成功第21頁/共64頁中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟”三號發(fā)射成功“神舟”四號發(fā)射成功“神舟”三號飛船

“神舟”四號飛船

第22頁/共64頁中國的航天事業(yè)-“神舟”五號載人飛船楊利偉升空返回全人類共同的家園飛天返回艙第23頁/共64頁2008神舟七號第24頁/共64頁1863年，光學(xué)顯微鏡首次應(yīng)用于金屬研究，誕生了金相學(xué)，使人們能夠?qū)⒉牧系暮暧^性能與微觀組織聯(lián)系起來。灰鑄鐵的顯微組織光學(xué)顯微鏡Pb-Sn共晶組織人類對材料的認(rèn)識是逐步深入的。第25頁/共64頁MetallographyMetallographyisthescienceandartofpreparingametalsurfaceforanalysisbygrinding,polishing,andetchingtorevealmicrostructualconstituents.Afterpreparation,thesamplecaneasilybeanalyzedusingopticalorelectronmicroscopy.Askilledtechnicianisabletoidentifyalloysandpredictmaterialproperties,aswellasprocessingconditionsbymetallographyalone.第26頁/共64頁1912年發(fā)現(xiàn)了X-射線對晶體的作用并在隨后被用于晶體衍射分析，使人們對固體材料微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識從最初的假想到科學(xué)的現(xiàn)實(shí)。

Si表面的重構(gòu)圖象X-射線衍射儀第27頁/共64頁P(yáng)rintofWilhelmR?ntgen's(1845-1923)firstx-ray,thehandofhiswifeAnna,presentedtoProfessorLudwigZehnderofthePhysikInstitut,UniversityofFreiburg,on1January1896.NobelPrizeinPhysicsin1901第28頁/共64頁X-raydiffractionpatternofcrystallized3Clpro,aSARSprotease第29頁/共64頁1933年發(fā)明了電子顯微鏡，把人們帶到了微觀世界的更深層次（10-7m）

透射電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡

光鏡下電鏡下第30頁/共64頁1934年位錯(cuò)理論的提出，解決了晶體理論計(jì)算強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)測得的實(shí)際強(qiáng)度之間存在的巨大差別的矛盾，對于人們認(rèn)識材料的力學(xué)性能及設(shè)計(jì)高強(qiáng)度材料具有劃時(shí)代的意義。

金屬鈦中的位錯(cuò)第31頁/共64頁ErnstAugustFriedrichRuska

(1906-1988)

NobelPrizeforPhysicsin19861933第32頁/共64頁EcolePlytéchniqueFédéraledeLausanne

（ＥＰＦＬ）第33頁/共64頁材料發(fā)展的歷程示意圖第34頁/共64頁2、材料科學(xué)主要研究內(nèi)容：⑴研究材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；⑵研究材料的形成機(jī)理和制取方法；⑶研究材料物理性能的測試方法和技術(shù)；⑷分析材料的損壞機(jī)理；⑸研究材料的合理加工方法和最佳使用方案材料科學(xué)是以材料為研究對象的一門科學(xué)。挑戰(zhàn)者號爆炸瞬間第35頁/共64頁二、工程材料的分類工程材料是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件并主要要求力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)材料。按組成與結(jié)合鍵分：

1、金屬材料2、高分子材料3、陶瓷材料4、復(fù)合材料第36頁/共64頁金屬材料以金屬鍵結(jié)合為主

良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤

用量最大、應(yīng)用最廣泛黑色金屬有色金屬—輕金屬,重金屬,貴金屬,稀有金屬

第37頁/共64頁鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，其世界年產(chǎn)量已達(dá)10億噸，在機(jī)械產(chǎn)品中的用量已占整個(gè)用材的60%以上。

帶材異形材板材管材第38頁/共64頁金屬材料制品第39頁/共64頁陶瓷材料以共價(jià)鍵和離子鍵為主熔點(diǎn)高、硬度高、耐腐蝕、脆性大

分為傳統(tǒng)陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷三類

第40頁/共64頁傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、長石等)為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。

特種陶瓷又稱精細(xì)陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。

陶瓷制品陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)第41頁/共64頁高分子材料

以分子鍵和共價(jià)鍵為主塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，密度小

包括塑料、橡膠及合成纖維等

分子鍵共價(jià)鍵第42頁/共64頁高分子材料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運(yùn)輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

烯丙酰氯-苯乙烯第43頁/共64頁復(fù)合材料

包括：金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料高分子復(fù)合材料

是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。玻璃纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料第44頁/共64頁現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度最高的材料就是通過粉末冶金法制備的氧化物粒子彌散強(qiáng)化的鎳基合金復(fù)合材料。很多高級游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復(fù)合材料制成的，它們具有重量輕，彈性好，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)第45頁/共64頁三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展第46頁/共64頁Feb.1,2003第47頁/共64頁第48頁/共64頁第49頁/共64頁第50頁/共64頁第51頁/共64頁第52頁/共64頁隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對材料的要求越來越苛刻，結(jié)構(gòu)材料向高比強(qiáng)、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。

國產(chǎn)東風(fēng)4D-0088內(nèi)燃機(jī)車美國F-117隱身飛機(jī)第53頁/共64頁第54頁/共64頁新材料在不斷地涌現(xiàn)。第55頁/共64頁機(jī)械工業(yè)是材料應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

第56頁/共64頁隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對產(chǎn)品的要求越來越高。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過程中，會遇到越來越多的材料及材料加工方面的問題。

要求機(jī)械工程技術(shù)人員掌握必要的材料科學(xué)與材料工程知識，具備正確選擇材料和加工方法、合理安排加工工藝路線的能力。

鑄造一級渦輪盤第57頁/共64頁四、機(jī)械工程材料課程的性質(zhì)和任務(wù)課程性質(zhì)：是機(jī)械類和近機(jī)類各專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課課程任務(wù)：

⑴

了解工程材料的一般知識；

⑵

建立化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、加工工藝與性能之間的關(guān)系：第58頁/共64頁工藝-組織-性能之間關(guān)系的例子Steelwith0.4%C第59頁/共64頁①

化學(xué)成分(成分)：組成材料各元素在材料中的濃度。②

組織：用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬內(nèi)部的情景。習(xí)慣上把用肉眼或幾十倍放大鏡觀察到的組織稱低倍組織或宏觀組織。放大100～2000倍的組織稱高倍組織或顯微組織。在電子顯微鏡下放大幾千～幾十萬倍的組織稱精細(xì)組織或電鏡組織。第60頁/共64頁鋼的宏觀組織、顯微組織和電鏡組織