機(jī)械材料學(xué)00緒論答案

機(jī)械材料學(xué)00緒論答案第1頁(yè)/共53頁(yè)有關(guān)事宜任課教師：于永泗；電話：84706087；辦公地點(diǎn)：材333主要參考書(shū)：

于永泗齊民：機(jī)械工程材料(第五版)大工出版社

徐善國(guó)于永泗：機(jī)械工程材料—輔導(dǎo).習(xí)題.實(shí)驗(yàn)(第二版)成績(jī)?cè)u(píng)定方法：平時(shí)作業(yè)成績(jī)占5%；實(shí)驗(yàn)成績(jī)占5%(缺一次實(shí)驗(yàn)成績(jī),本門(mén)課程計(jì)0分)；期末考試成績(jī)占90%。實(shí)驗(yàn)課安排：與材料系中心實(shí)驗(yàn)室聯(lián)系確定答疑安排：待定(協(xié)商)隨機(jī)點(diǎn)名，三次曠課，本門(mén)課成績(jī)以0分計(jì)。第2頁(yè)/共53頁(yè)緒論一、材料和材料科學(xué)二、工程材料的分類(lèi)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3頁(yè)/共53頁(yè)一、材料和材料科學(xué)1、材料哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)材料是指可以用來(lái)直接制造有用物件、構(gòu)件或器件的物質(zhì)。第4頁(yè)/共53頁(yè)材料是人類(lèi)生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。手錘銼刀“神舟”四號(hào)飛船成功返回國(guó)產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)第5頁(yè)/共53頁(yè)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(lèi)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(lèi)所使用的材料來(lái)劃分時(shí)代第6頁(yè)/共53頁(yè)材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類(lèi)文明進(jìn)步的標(biāo)志。

材料的發(fā)展與人類(lèi)社會(huì)簡(jiǎn)圖第7頁(yè)/共53頁(yè)沒(méi)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)。龍芯第8頁(yè)/共53頁(yè)沒(méi)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9頁(yè)/共53頁(yè)沒(méi)有低消耗的光導(dǎo)纖維，也就沒(méi)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10頁(yè)/共53頁(yè)TITANICTITANIC的沉沒(méi)與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)!!!第11頁(yè)/共53頁(yè)哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)失事第12頁(yè)/共53頁(yè)“挑戰(zhàn)者號(hào)”航天飛機(jī)失事Theexplosionwasblamedonfaultyo-ringsintheshuttle'sboosterrockets.RichardP.FeynmaneloquentlydemonstratesthebrittlebehavioroftherubberO-ringinaclampaftersubmersioninicewater

(belowTg!)第13頁(yè)/共53頁(yè)前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國(guó)人震驚不已，認(rèn)識(shí)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?jiàn)，高技術(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14頁(yè)/共53頁(yè)中華民族在人類(lèi)歷史上為材料的發(fā)展和應(yīng)用作出過(guò)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15頁(yè)/共53頁(yè)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(guó)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(yáng)晚商遺址出土青銅鑄造高133厘米重875kg飾紋優(yōu)美第16頁(yè)/共53頁(yè)越王勾踐寶劍春秋晚期越國(guó)青銅兵器出土于湖北江陵楚墓長(zhǎng)55.7厘米劍鍔鋒芒犀利鋒能割斷頭發(fā)第17頁(yè)/共53頁(yè)古代劍刃制造中的特殊技術(shù)春秋戰(zhàn)國(guó)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18頁(yè)/共53頁(yè)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(wàn)噸實(shí)屬罕見(jiàn)第19頁(yè)/共53頁(yè)我國(guó)從春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期便開(kāi)始大量使用鐵器，明朝科學(xué)家宋應(yīng)星在《天工開(kāi)物》一書(shū)中就記載了古代的滲碳熱處理等工藝。這說(shuō)明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國(guó)在金屬材料及熱處理方面就已經(jīng)有了較高成就。

生鐵炒熟鐵圖宋應(yīng)星第20頁(yè)/共53頁(yè)鞍鋼攀鋼夜景新中國(guó)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1949年的15.8萬(wàn)噸上升到現(xiàn)在的一億噸。

第21頁(yè)/共53頁(yè)中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星長(zhǎng)征火箭大家族中國(guó)第一顆原子彈爆炸中國(guó)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(shuō)明了我國(guó)在材料的開(kāi)發(fā)、研究及應(yīng)用等方面有了飛躍的發(fā)展。第22頁(yè)/共53頁(yè)中國(guó)的航天事業(yè)-“神舟”號(hào)飛船“神舟二號(hào)”飛船運(yùn)往發(fā)射工位“神舟”一號(hào)飛船

“神舟”一號(hào)發(fā)射成功“神舟”二號(hào)發(fā)射成功第23頁(yè)/共53頁(yè)中國(guó)的航天事業(yè)-“神舟”號(hào)飛船“神舟”三號(hào)發(fā)射成功“神舟”四號(hào)發(fā)射成功“神舟”三號(hào)飛船

“神舟”四號(hào)飛船

第24頁(yè)/共53頁(yè)中國(guó)的航天事業(yè)-“神舟”五號(hào)載人飛船楊利偉升空返回全人類(lèi)共同的家園飛天返回艙第25頁(yè)/共53頁(yè)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(lái)?；诣T鐵的顯微組織光學(xué)顯微鏡Pb-Sn共晶組織人類(lèi)對(duì)材料的認(rèn)識(shí)是逐步深入的第26頁(yè)/共53頁(yè)1912年發(fā)現(xiàn)了X-射線對(duì)晶體的作用并在隨后被用于晶體衍射分析，使人們對(duì)固體材料微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)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(yè)/共53頁(yè)1932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28頁(yè)/共53頁(yè)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(cè)得的實(shí)際強(qiáng)度之間存在的巨大差別的矛盾，對(duì)于人們認(rèn)識(shí)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29頁(yè)/共53頁(yè)材料發(fā)展的歷程示意圖第30頁(yè)/共53頁(yè)2、材料科學(xué)主要研究?jī)?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(cè)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(duì)象的一門(mén)科學(xué)?！疤魬?zhàn)者號(hào)”爆炸瞬間第31頁(yè)/共53頁(yè)二、工程材料的分類(lèi)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32頁(yè)/共53頁(yè)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

金屬鍵第33頁(yè)/共53頁(yè)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34頁(yè)/共53頁(yè)金屬材料制品第35頁(yè)/共53頁(yè)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(lèi)第36頁(yè)/共53頁(yè)傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷,是以天然材料(如黏土、石英、長(zhǎng)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37頁(yè)/共53頁(yè)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38頁(yè)/共53頁(yè)高分子材料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車(chē)、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39頁(yè)/共53頁(yè)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40頁(yè)/共53頁(yè)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(guò)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(jí)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41頁(yè)/共53頁(yè)三、工程材料的應(yīng)用和發(fā)展第42頁(yè)/共53頁(yè)隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)材料的要求越來(lái)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、抗輻照和多功能方向發(fā)展。國(guó)產(chǎn)東風(fēng)4D-0088內(nèi)燃機(jī)車(chē)美國(guó)F-117隱身飛機(jī)第43頁(yè)/共53頁(yè)新材料在不斷地涌現(xiàn)。第44頁(yè)/共53頁(yè)機(jī)械工業(yè)是材料應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

第45頁(yè)/共53頁(yè)隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，會(huì)遇到越來(lái)越多的材料及材料加工方面的問(wèn)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(shí)，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(jí)渦輪盤(pán)第46頁(yè)/共53頁(yè)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(lèi)和近機(jī)類(lèi)各專(zhuān)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(shí)；

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47頁(yè)/共53頁(yè)工藝-組織-性能之間關(guān)系的例子Steelwith0.4%C第48頁(yè)/共53頁(yè)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(wàn)倍的組織稱精細(xì)組織或電鏡組織。第49頁(yè)/共53頁(yè)鋼的宏觀組織、顯微組織和電鏡組織鋼錠的宏觀組織顯微組織電鏡組織第50頁(yè)/共53頁(yè)③

結(jié)構(gòu)：材