機(jī)械工程材料與成形工藝基礎(chǔ)金屬工藝學(xué)緒論演示文稿

機(jī)械工程材料與成形工藝基礎(chǔ)金屬工藝學(xué)緒論演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有110頁\編輯于星期二（優(yōu)選）機(jī)械工程材料與成形工藝基礎(chǔ)金屬工藝學(xué)緒論現(xiàn)在是2頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹本課程的性質(zhì)及研究對象性質(zhì)：

金屬工藝學(xué)(材料成形及機(jī)械制造工藝基礎(chǔ))是一門研究材料成形工藝和機(jī)械制造工藝的綜合性基礎(chǔ)課。本課程的性質(zhì)及研究對象性質(zhì)：

金屬工藝學(xué)(材料成形及機(jī)械制造工藝基礎(chǔ))是一門研究材料成形工藝和機(jī)械制造工藝的綜合性基礎(chǔ)課。現(xiàn)在是3頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹本課程的性質(zhì)及研究對象研究對象：

1、它主要講授工程材料常用的成形方法及機(jī)械加工方法和工藝特點(diǎn)、機(jī)械制造過程中常用的一些先進(jìn)技術(shù)。

2、各種工藝方法本身的規(guī)律性及在機(jī)械制造中的應(yīng)用和相互聯(lián)系；

3、金屬零件的加工工藝過程；

4、金屬材料性能及其對加工工藝的影響；

5、工藝方法的綜合比較等。

現(xiàn)在是4頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹學(xué)習(xí)本課程的目的

（1）獲得常用的金屬材料、非金屬材料的基本理論知識，了解各種機(jī)械工程材料的基本特性和應(yīng)用范圍；（2）在了解材料性能和設(shè)計(jì)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，可根據(jù)零件的工作條件和失效形式，正確設(shè)計(jì)和合理選材；（3）能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)、工藝、外界條件（溫度、環(huán)境介質(zhì)）改變對材料性能的影響，正確制定零件的冷、熱加工工藝路線?，F(xiàn)在是5頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹本課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法重點(diǎn)及難點(diǎn)基本原理工藝特點(diǎn)相互關(guān)系

學(xué)習(xí)方法

在理解基礎(chǔ)上記憶在記憶基礎(chǔ)上加深理解特點(diǎn)：理論性強(qiáng)實(shí)踐性強(qiáng)無公式推導(dǎo)現(xiàn)在是6頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹關(guān)于教材《金屬工藝學(xué)》熱加工工藝基礎(chǔ)冷加工工藝基礎(chǔ)工程材料導(dǎo)論金屬液態(tài)成形金屬塑性成形金屬連接成形表面切削成形的基本方法機(jī)械加工工藝的基本知識金屬切削加工基礎(chǔ)現(xiàn)在是7頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹零件的生產(chǎn)工藝過程選材選毛坯預(yù)先熱處理機(jī)械加工最終熱處理檢驗(yàn)應(yīng)根據(jù)零件的性能要求、受載情況、服役條件、工作環(huán)境等：選材：金屬材料種類繁多，性能不一，根據(jù)零件的性能要求、服役條件的不相同，再加上材料的資源、價格等多方面考慮。現(xiàn)在是8頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹毛坯選擇機(jī)械加工方法軸車削傳統(tǒng)的有現(xiàn)代的有有液態(tài)成形毛坯塑性成形毛坯連接成形毛坯粉末冶金成形型材等毛坯車削、刨削、銑削拉削、鏜削、磨削等數(shù)控加工、電火花加工、激光加工等特種加工方法預(yù)先熱處理：

為使切削加工能順利進(jìn)行，可通過預(yù)先熱處理調(diào)整硬度，為切削加工做好組織準(zhǔn)備。最終熱處理：使材料的性能達(dá)到要求?，F(xiàn)在是9頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹零件的失效與失效分析失效:

1、零件完全破壞，不能繼續(xù)工作

2、零件嚴(yán)重?fù)p傷，不能繼續(xù)安全工作

3、零件雖能安全工作，但已不能起到預(yù)期作用現(xiàn)在是10頁\一共有110頁\編輯于星期二

課程介紹零件的失效與失效分析零件失效方式斷裂過量變形表面損傷過量塑性變形脆性斷裂疲勞斷裂低應(yīng)力斷裂蠕變斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂過量彈性變形韌性斷裂磨損腐蝕接觸疲勞設(shè)計(jì)不合理選材不合理加工工藝不當(dāng)安裝使用不正確現(xiàn)在是11頁\一共有110頁\編輯于星期二

緒論機(jī)械工程材料的定義和分類二材料哲學(xué)史三1材料概述一材料應(yīng)用四材料軼事五現(xiàn)在是12頁\一共有110頁\編輯于星期二

材料是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)、人類文明進(jìn)步的尺度1材料概述一

舊石器時代新石器時代陶器時代青銅器時代鐵器時代歷史學(xué)家把某一類材料的特征及其廣泛應(yīng)用作為人類文明史各個階段的一種標(biāo)志現(xiàn)在是13頁\一共有110頁\編輯于星期二

材料是社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)、人類文明進(jìn)步的尺度1材料概述一鋼硅塑料合成材料半導(dǎo)體我們現(xiàn)在所處的時代應(yīng)該稱為什么時代？精密陶瓷復(fù)合材料納米材料……現(xiàn)在是14頁\一共有110頁\編輯于星期二

材料成為了一個新的獨(dú)立的科學(xué)門類。這個新學(xué)科與物理、化學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、冶金、化工等傳統(tǒng)科學(xué)門類水乳交融，但是具有其獨(dú)特的鮮明的個性。也正是因?yàn)榕c各個傳統(tǒng)科學(xué)門類水乳交融，材料學(xué)科在不同的場合就被劃分成了材料物理、材料化學(xué)、材料力學(xué)、材料工程學(xué)等諸多分支。1材料概述一現(xiàn)在是15頁\一共有110頁\編輯于星期二什么是材料？1材料概述一材料是可以用來制造有用的構(gòu)件、器件或物品的物質(zhì)。

師昌緒主編：《材料大辭典》p.58材料是“具有一定性能的物質(zhì),可以用來制成一些機(jī)器、器件、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品”

。 美國科學(xué)院、美國工程院聯(lián)合編寫

《材料：人類的需求》現(xiàn)在是16頁\一共有110頁\編輯于星期二什么是材料？1材料概述一材料是可以用來制造有用的構(gòu)件、器件或物品的物質(zhì)材料=物質(zhì)

Materials=Matter水是材料？冰是材料？現(xiàn)在是17頁\一共有110頁\編輯于星期二幾乎所有的物質(zhì)都可以稱為是材料什么樣的材料值得我們關(guān)注？并不是所有的材料都能引起人們的廣泛關(guān)注那么下一個問題就是先來看看材料的發(fā)展歷史……什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是18頁\一共有110頁\編輯于星期二群居洞穴的猿人通過簡單加工獲得石器以狩獵、護(hù)身和生存。舊石器時代：這段文化時期，最早開始于大約750,000年以前的以狩獵和打制石器工具為主。新石器時代：屬于或同始于大約公元前10,000年中東及后來其它一些地方的文化時期相關(guān)，以農(nóng)業(yè)發(fā)展和磨制石具的制作為特征。什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是19頁\一共有110頁\編輯于星期二隨著對石器加工制作水平的提高，出現(xiàn)了原始手工業(yè)如制陶和紡織什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是20頁\一共有110頁\編輯于星期二青銅時代大約源于4000~5000年前。青銅是銅錫鋁等元素組成的合金，與純銅相比，青銅熔點(diǎn)低，硬度高，比石器易制作且耐用。青銅器大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)和手工業(yè)的出現(xiàn)。什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是21頁\一共有110頁\編輯于星期二（3）鐵器時代被認(rèn)為是始于2000多年前，由鐵制作的農(nóng)具、手工工具及各種兵器得以廣泛應(yīng)用，大大促進(jìn)了當(dāng)時社會的發(fā)展。什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是22頁\一共有110頁\編輯于星期二什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是23頁\一共有110頁\編輯于星期二鋼鐵、水泥等材料的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，人類社會開始從農(nóng)業(yè)和手工業(yè)社會進(jìn)入了工業(yè)社會。本世紀(jì)半導(dǎo)體硅、高集成芯片的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，則把人類由工業(yè)社會推向信息和知識經(jīng)濟(jì)社會。什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是24頁\一共有110頁\編輯于星期二

一方面，材料是人類生存和生活必不可缺少的部分，是人類文明的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是直接推動社會發(fā)展的動力。另一方面，隨著社會的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及自然資源和能源的逐漸減少，人們所關(guān)注的、所使用的材料種類也在發(fā)生著變化……什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是25頁\一共有110頁\編輯于星期二因此材料的定義可以發(fā)展為：人類社會所能夠接受的經(jīng)濟(jì)地制造有用器件的物質(zhì)

什么是材料？1材料概述一現(xiàn)在是26頁\一共有110頁\編輯于星期二一個例子1材料概述一

高比強(qiáng)鋁合金給20世紀(jì)的“新”材料帶來了第一個突破比強(qiáng)：比強(qiáng)度，也就是材料的強(qiáng)度與密度之比。具有高強(qiáng)度、低密度的材料無疑具有應(yīng)用優(yōu)勢。鋼的比強(qiáng)度為：0.64106cm鋁合金的比強(qiáng)度為：2.64106cm

后者是前者的4倍，這對于結(jié)構(gòu)材料來說是幾千年來的一個飛躍。現(xiàn)在是27頁\一共有110頁\編輯于星期二一個例子1材料概述一鋁鋁是一種輕金屬，密度2.7g/cm3,大約是鐵的1/3。純鋁的拉伸強(qiáng)度只有48MPa，只有鋼的1/10左右。因此在早期并未得到重視。Al在地殼中含量豐富，占1/12，但主要以Al2O3的狀態(tài)存在。18世紀(jì)發(fā)現(xiàn)了Al元素的存在，1825年丹麥物理學(xué)家HansOersted第一次成功地提煉出金屬鋁，但是提煉方法比較復(fù)雜，產(chǎn)量很低，使得其價格極為昂貴?，F(xiàn)在是28頁\一共有110頁\編輯于星期二鋁曾經(jīng)比金銀還要珍貴……100多年前，為了表彰門捷列夫?qū)瘜W(xué)的杰出貢獻(xiàn)，英國皇家學(xué)會不惜重金制作了一個比黃金還要貴重的獎杯──鋁杯，贈送給門捷列夫。法國皇帝拿破侖三世為了顯示自己的尊貴，用鋁作了一頂頭盔，成為轟動一時的新聞。每逢盛大國宴，別人都用銀制餐具，而他獨(dú)自使用一套鋁制餐具。一個例子1材料概述一現(xiàn)在是29頁\一共有110頁\編輯于星期二技術(shù)的進(jìn)步讓鋁走出了首飾店……1886年，22歲的美國人Hall發(fā)明了熔鹽電解法制取金屬鋁，此法投產(chǎn)后，金屬鋁的產(chǎn)量迅速增長，價格則大幅度下降，從而把鋁的大規(guī)模生產(chǎn)變成了現(xiàn)實(shí)。這個年輕人組成了一個大公司，這就是今天美國美鋁公司(Alcoa)的前身。將氧化鋁(A12O3)溶解在熔融的冰晶石(Na3AlF6)中進(jìn)行電解(電解液溫度接近1000℃)在上可以找到很多關(guān)于鋁以及鋁合金的信息一個例子1材料概述一現(xiàn)在是30頁\一共有110頁\編輯于星期二鋁的應(yīng)用市場的打開是從20世紀(jì)30年代開始的。為了提高鋁的比強(qiáng)度，當(dāng)時關(guān)于鋁的研究有兩個熱門話題：合金強(qiáng)化時效硬化在Al中加入Cu、Mn、Si、Mg、Fe、Zn等元素，形成所謂的鋁合金以提高Al的強(qiáng)度。把合金強(qiáng)化處理后形成的鋁合金加熱到一定溫度以上進(jìn)行“熔解處理”，使合金處于均勻的單相狀態(tài)，然后快速淬火，保持其單相組織。此后再在稍高于室溫的溫度下加熱，使合金中慢慢析出第二相，以提高合金的強(qiáng)度。一個例子1材料概述一現(xiàn)在是31頁\一共有110頁\編輯于星期二鋁合金的出現(xiàn)，大大拓寬了鋁的用途……航天飛機(jī)、大型客機(jī)鋁門窗、鋁活動建筑鋁細(xì)粉是一種火箭固體燃料鋁箔鋁電纜易拉罐

2000年，光美國就生產(chǎn)了1000億個鋁易拉罐。輕、薄、耐腐蝕。易拉罐上的易拉扣，的確是一項(xiàng)高技術(shù)，代表了鋁材和鋁加工的現(xiàn)代成就。一個例子1材料概述一現(xiàn)在是32頁\一共有110頁\編輯于星期二美國紐約的世界貿(mào)易大廈是一個大量使用鋁合金貼面的雄偉建筑?？上б呀?jīng)灰飛煙滅了。一個例子1材料概述一現(xiàn)在是33頁\一共有110頁\編輯于星期二

長期以來人們一直認(rèn)為鋁是無毒的，因此用起來很放心。但是醫(yī)學(xué)家經(jīng)過長期研究后發(fā)現(xiàn)，人體攝入過量的鋁也會帶來危害。由于鋁制品的大量使用，特別是鋁制品盛放咸的、酸性的或堿性的食物時，其表面的保護(hù)膜就會遭到破壞，氧化鋁就會被溶解，使人體攝入鋁的量增加，日積月累，對健康會產(chǎn)生影響。友情提示一個例子1材料概述一現(xiàn)在是34頁\一共有110頁\編輯于星期二一般說來，一種材料能否在一個時代引起人們關(guān)注、得到廣泛使用應(yīng)該從以下幾方面加以分析資源能源環(huán)保經(jīng)濟(jì)質(zhì)量材料生命周期1材料概述一現(xiàn)在是35頁\一共有110頁\編輯于星期二

新陳代謝這一生命規(guī)律在材料中也是同樣存在的。事實(shí)上，每種材料都有其生命曲線出現(xiàn)發(fā)展成熟衰退衰退主要是由于社會發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致的。一個新材料的誕生，從實(shí)驗(yàn)室研制出樣品到工業(yè)上的大規(guī)模實(shí)際使用，大概需要15~20年時間。材料生命周期1材料概述一現(xiàn)在是36頁\一共有110頁\編輯于星期二所謂的“材料科學(xué)”的主要研究對象是新材料，或者是想方設(shè)法使傳統(tǒng)材料獲得新生。出現(xiàn)發(fā)展成熟衰退新材料傳統(tǒng)材料材料生命周期1材料概述一現(xiàn)在是37頁\一共有110頁\編輯于星期二石棉是含有鐵、鎂、鎳、鈣、鋁等元素的硅酸鹽，分為溫石棉和青石棉兩種，由于具有結(jié)實(shí)、抗彎、絕緣、隔熱、保溫、耐酸堿腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛用于建筑、造船、航天和交通機(jī)械中隔熱、保溫、防火等領(lǐng)域。石棉經(jīng)過加工后制成的紡織、石棉水泥制品，具有耐磨、絕緣等特點(diǎn)，還可制成防火材料、濾料、填料等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，石棉的各種用途已逾千種。石棉“夕陽材料”1材料概述一現(xiàn)在是38頁\一共有110頁\編輯于星期二近年來的研究表明石棉是一種致癌物質(zhì)，歐美國家許多癌癥的病因，都曾與石棉污染有關(guān)。目前這種狀況正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。據(jù)保守估計(jì)，今后30年中死于石棉污染者將達(dá)到100萬，其中大多數(shù)是制造含石棉的地板、天花板、屋頂材料、接合劑和自動閘的工人。若進(jìn)行大規(guī)模樓層定向爆破、拆除等工作時，現(xiàn)場附近人員不采取防護(hù)措施，也極可能被構(gòu)成傷害。石棉“夕陽材料”1材料概述一現(xiàn)在是39頁\一共有110頁\編輯于星期二專家估計(jì)，全世界每年約有20萬人死于與石棉有關(guān)的癌癥，其中約25％死于肺癌，10％死于惡性間皮瘤。在歐盟的15個國家中，已有12個禁止使用石棉，沙特阿拉伯也將它列在禁用之列，阿根廷、智利等國也隨之仿效。目前美國也不再生產(chǎn)石棉，其石棉使用僅依靠進(jìn)口。

石棉“夕陽材料”1材料概述一現(xiàn)在是40頁\一共有110頁\編輯于星期二鋼鐵工業(yè)在發(fā)達(dá)國家已進(jìn)入衰退階段，原因是有許多新材料來代替鋼鐵，并且鋼鐵生產(chǎn)污染環(huán)境，他們往往把這些企業(yè)放在第三世界國家。

鋼鐵在我國還在成熟階段，鋼鐵的需求量很大，不但每年產(chǎn)量有所增加,每年還需進(jìn)口2000萬噸。鋼鐵“夕陽材料”1材料概述一現(xiàn)在是41頁\一共有110頁\編輯于星期二據(jù)估計(jì),我國的鋼產(chǎn)量達(dá)到12000萬～15000萬噸，才能滿足國內(nèi)市場需要。

鋼鐵“夕陽材料”1材料概述一現(xiàn)在是42頁\一共有110頁\編輯于星期二在“9·11”事件中變成廢墟的紐約世貿(mào)大廈的數(shù)十萬噸廢鋼鐵被運(yùn)往中國和印度，將在那里回爐后重新使用。從這兩座100多層的雙子大廈廢墟中回收的鋼材數(shù)量相當(dāng)可觀，估計(jì)多達(dá)40萬噸?！跋﹃柌牧稀?材料概述一現(xiàn)在是43頁\一共有110頁\編輯于星期二陶瓷“常青樹”1材料概述一現(xiàn)在是44頁\一共有110頁\編輯于星期二

緒論機(jī)械工程材料的定義和分類二材料哲學(xué)史三1材料概述一材料應(yīng)用四材料軼事五現(xiàn)在是45頁\一共有110頁\編輯于星期二

機(jī)械工程材料的定義和分類二

分類（按化學(xué)成分分）復(fù)合材料工程材料金屬材料陶瓷材料高分子材料現(xiàn)在是46頁\一共有110頁\編輯于星期二

機(jī)械工程材料的定義和分類二

分類（按化學(xué)成分分）復(fù)合材料——輕、高的比強(qiáng)度、比剛度，結(jié)合兩種材料的性能優(yōu)點(diǎn)，用于航空航天等領(lǐng)域工程材料金屬材料——綜合性能好，用量最大、應(yīng)用范圍最廣陶瓷材料——高電強(qiáng)、高硬度、耐腐蝕、絕緣，用于電器、化工、航空航天等等高分子材料——質(zhì)輕、耐腐蝕，常用于化工、機(jī)械、航空航天等現(xiàn)在是47頁\一共有110頁\編輯于星期二

機(jī)械工程材料的定義和分類二定義

機(jī)械工程材料主要指用于機(jī)械工程（機(jī)械裝備制造）、電器工程、建筑工程（圖0-1）、石油化工工程、航空航天工程、國防建設(shè)交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的材料。材料、信息、能源、生物稱為現(xiàn)代技術(shù)的四大支柱?，F(xiàn)在是48頁\一共有110頁\編輯于星期二

機(jī)械工程材料的定義和分類二

機(jī)械工程材料的常用性能包括兩方面材料使用性能材料工藝性能力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性韌性等）物理性能（光、熱、電、磁等）化學(xué)性能（氧化、腐蝕等）加工性能（切削、鍛造等）鑄造性能（適合鑄造與否）焊接性能（容易焊接與否）熱處理性能（可熱處理強(qiáng)化）現(xiàn)在是49頁\一共有110頁\編輯于星期二

緒論機(jī)械工程材料的定義和分類二材料哲學(xué)史三1材料概述一材料應(yīng)用四材料軼事五現(xiàn)在是50頁\一共有110頁\編輯于星期二材料哲學(xué)史三

ThePhilosophyHistoryofMaterials現(xiàn)在是51頁\一共有110頁\編輯于星期二材料哲學(xué)史三

ThePhilosophyHistoryofMaterials現(xiàn)在是52頁\一共有110頁\編輯于星期二材料哲學(xué)史三

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一部材料發(fā)展哲學(xué)史就是一部人類探索、認(rèn)識、改造物質(zhì)世界包括人類自身的思想發(fā)展史?，F(xiàn)在是53頁\一共有110頁\編輯于星期二材料哲學(xué)史三

最能引起哲學(xué)反思的新材料－－－－克隆人中國社會科學(xué)院哲學(xué)所倫理學(xué)博士后李隼認(rèn)為克隆造人是人類道德水平的提高？？？有些人認(rèn)為，世界上多一些年齡差距大的同卵雙胞胎,實(shí)在沒有多少值得大驚小怪的

還有學(xué)者認(rèn)為，我們不能盲目地跨進(jìn)克隆人的時代，當(dāng)我們在技術(shù)上已經(jīng)能夠克隆人時，但為了公正的倫理原則，為了尊重人類遺傳學(xué)和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)中所公認(rèn)的倫理原則，也不能克隆人。

既然人類經(jīng)歷了猿人、直立人、能人、智人、現(xiàn)代人……等突變過程，為什么不會出現(xiàn)克隆人時代？？只不過前者是自然突變，而后者則是人力突變?，F(xiàn)在是54頁\一共有110頁\編輯于星期二

緒論機(jī)械工程材料的定義和分類二材料哲學(xué)史三1材料概述一材料應(yīng)用四材料軼事五現(xiàn)在是55頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四材料科學(xué)20世紀(jì)對于材料的發(fā)展歷史來說是一個值得大書特書的時期。20世紀(jì)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域一系列驚人的重大發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了原子能、航空航天、激光、信息、能源等領(lǐng)域的巨大變化，而這些巨大變化則有力地促進(jìn)了材料的發(fā)展，使得材料在20世紀(jì)中葉發(fā)生了一次“革命性”的飛躍，這個飛躍的標(biāo)志就是“材料科學(xué)”的形成。

現(xiàn)在是56頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四材料科學(xué)

超音速飛機(jī)(鎳基超級合金)

計(jì)算機(jī)(晶體管、半導(dǎo)體)

航天飛機(jī)(高溫結(jié)構(gòu)陶瓷)20世紀(jì)中葉的幾項(xiàng)成果現(xiàn)在是57頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四材料科學(xué)1947年，在美國新墨西哥州哥西維爾地方，有一艘外星來的宇宙飛船墜毀了?？茖W(xué)家們紛紛云集此地，對這艘飛船進(jìn)行了全方位的研究，于是地球上就誕生了半導(dǎo)體、光纖、激光器等一系列對當(dāng)代文明產(chǎn)生了顯著影響的新材料。后來美國政府將這艘飛船隱匿起來了……現(xiàn)在是58頁\一共有110頁\編輯于星期二20世紀(jì)中葉是蘇美兩個超級大國在各個領(lǐng)域進(jìn)行全面競爭的時代。材料的競爭是其中的主要內(nèi)容之一。1957年蘇聯(lián)率先將人造地球衛(wèi)星送上了天，從而引發(fā)了全球性的材料科學(xué)研究。美國從此相繼成立了一些材料研究中心，正式將材料科學(xué)作為一個學(xué)科對待。材料應(yīng)用四材料科學(xué)現(xiàn)在是59頁\一共有110頁\編輯于星期二20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的新技術(shù)革命把新材料、信息技術(shù)、生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。美國國防部1991年提出20項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有5項(xiàng)以材料為主。同年，美國白宮發(fā)布美國國家關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目共6領(lǐng)域22項(xiàng)關(guān)鍵，材料為6領(lǐng)域之一。材料合成與加工、電子和光子材料、陶瓷復(fù)合材料、高性能金屬與合金5項(xiàng)為關(guān)鍵。從1995年至2001年每兩年更新一次的《美國國家關(guān)鍵技術(shù)》報(bào)告中，特種功能材料和制品技術(shù)占了很大的比例。材料應(yīng)用四材料科學(xué)現(xiàn)在是60頁\一共有110頁\編輯于星期二20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的新技術(shù)革命把新材料、信息技術(shù)、生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。2001年日本文部省發(fā)布的第七次技術(shù)預(yù)測研究報(bào)告中列出了影響未來的100項(xiàng)重要課題,一半以上為新材料或依賴于新材料發(fā)展的課題,而其中絕大部分均為功能材料。歐盟第六框架計(jì)劃和韓國的國家計(jì)劃等把功能材料技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)之一加以重點(diǎn)支持。我國863高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，材料是7個重點(diǎn)之一，重大基礎(chǔ)研究攀登計(jì)劃的30個重大課題中有7個與材料直接有關(guān)。材料應(yīng)用四材料科學(xué)現(xiàn)在是61頁\一共有110頁\編輯于星期二

材料涉及的領(lǐng)域極為廣泛，舉凡國家的工農(nóng)業(yè)建設(shè)和國防建設(shè)，人民生活水平的提高，無不與材料密切相關(guān)。所以材料的科學(xué)研究、新產(chǎn)品的開發(fā)、工業(yè)大生產(chǎn)與合理應(yīng)用都關(guān)系到社會進(jìn)步、國家安全，因此人們把材料譽(yù)為現(xiàn)代文明的三大支柱之一。

摘自：師昌緒主編《材料大辭典》前言現(xiàn)在是62頁\一共有110頁\編輯于星期二新材料發(fā)展與應(yīng)用水平直接決定著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平。不妨看幾個簡單的數(shù)據(jù)以每公斤產(chǎn)品的出廠價格計(jì)算，把原材料比作1，那么小轎車為5，家電為30，飛機(jī)為200，計(jì)算機(jī)為1000，集成電路芯片則為10000。產(chǎn)品中的技術(shù)含量越高，收益就越高。2000年，世界新材料市場銷售額達(dá)到4000億美元，美國占市場份額40%，日本占市場份額20%(預(yù)計(jì)數(shù)據(jù))。據(jù)1982年統(tǒng)計(jì)，美國每年因材料腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為1260億美元。材料斷裂和磨損造成的損失分別為1190億和1000億美元。

材料應(yīng)用四材料科學(xué)現(xiàn)在是63頁\一共有110頁\編輯于星期二戰(zhàn)后日本經(jīng)濟(jì)的迅速崛起，與其政府對材料的高度重視有關(guān)。材料應(yīng)用四材料科學(xué)與綜合國力現(xiàn)在是64頁\一共有110頁\編輯于星期二二戰(zhàn)結(jié)束的時候，鋼鐵仍然是整個世界經(jīng)濟(jì)的支柱。意識到必須具有高質(zhì)量和低成本的鋼鐵，日本開始大力發(fā)展鋼鐵工業(yè)

這一技術(shù)政策推動了日本的汽車工業(yè)和其他一些主要用鋼材的產(chǎn)品，使得日本經(jīng)濟(jì)得到了很大的發(fā)展。材料應(yīng)用四材料科學(xué)與綜合國力現(xiàn)在是65頁\一共有110頁\編輯于星期二1970年以后，日本認(rèn)識到當(dāng)今世界已經(jīng)處于硅時代，因此在保持鋼的生產(chǎn)優(yōu)勢的同時，日本瞄準(zhǔn)了硅材料，開始大力發(fā)展半導(dǎo)體工業(yè)，使得家用電器的生產(chǎn)在世界市場中占據(jù)了絕對優(yōu)勢。英國此時卻忽略了硅時代的到來，由于沒有相應(yīng)的技術(shù)政策和戰(zhàn)略眼光，其結(jié)果是英國有2000名研究硅材料的科學(xué)家流入美國硅谷。1988年僅在信息技術(shù)產(chǎn)品這一項(xiàng)上，英國對日本的貿(mào)易赤字就高達(dá)2.2億英鎊，這還不包括由硅片控制的自動聚焦的照相機(jī)之類的產(chǎn)品。材料應(yīng)用四材料科學(xué)與綜合國力現(xiàn)在是66頁\一共有110頁\編輯于星期二英國人悲哀地說：英國沒有硅工業(yè)了，英國從第一流的經(jīng)濟(jì)大國變?yōu)榱说诙鞯慕?jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家，而日本卻從第二流的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家變成了第一流的經(jīng)濟(jì)大國，英國的態(tài)度恰似一個仍然停留在石器時代的國家，而沒有進(jìn)展到青銅器時代。材料應(yīng)用四材料科學(xué)與綜合國力現(xiàn)在是67頁\一共有110頁\編輯于星期二現(xiàn)在是68頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國國家大劇院設(shè)計(jì)靈魂：外殼、生命和開放。現(xiàn)在是69頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國國家大劇院現(xiàn)在是70頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國國家大劇院現(xiàn)在是71頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國國家大劇院大劇院建筑屋面呈半橢圓型,由鈦金屬板覆蓋,前后兩側(cè)有兩個類似三角形的漸開式玻璃幕墻切面,整個建筑漂浮于人造水面之上.國家大劇院主體建筑鋼結(jié)構(gòu)超橢球體殼為一個超大空間殼體，殼體是經(jīng)過精確數(shù)字計(jì)算得出的系數(shù)為2.24的超級橢球，它集建筑、材料、設(shè)備等高科技于一身，其外圍護(hù)裝飾板面積約36000m2。巨大的殼體是建筑與結(jié)構(gòu)的融合體、墻面與頂面渾然一體沒有界限。整個鋼殼體由頂環(huán)梁、鋼架構(gòu)成骨架，148榀(其中102榀不露明，46榀露明)弧形鋼架呈放射狀分布，鋼架之間由連桿、斜撐連接，殼體鋼架從外觀看似是落在水中，實(shí)際上下部是支撐在3m寬>2m高的巨大混凝土圈梁上。設(shè)計(jì)考慮到方便施工及加工周期問題，殼體鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件盡量標(biāo)準(zhǔn)化，并易于裝配?，F(xiàn)在是72頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國國家大劇院

大劇院建筑屋面呈半橢圓型,由鈦金屬板覆蓋,前后兩側(cè)有兩個類似三角形的漸開式玻璃幕墻切面,整個建筑漂浮于人造水面之上.

鈦金屬板

大劇院殼體除部分為玻璃幕墻外，其它均為鈦金屬復(fù)合板裝飾總面積約30800m2，每塊尺寸約2000mm>800mm>4mm的鈦板(0.3mm鈦板+3.4mm氧化鋁+0.3mm不銹鋼)，共使用了20000多塊。鈦金屬板最外層的0.3mm“貼膜”鈦金屬是日本進(jìn)口的，并對其進(jìn)行了特殊氧化處理以經(jīng)得起將來的清洗。其特點(diǎn)為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定常態(tài)下不易被氧化、表面金屬光澤極具質(zhì)感、自重輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、15年不變顏色。目前在國際上還沒有這么大面積在建筑物表面使用鈦金屬板的先例?，F(xiàn)在是73頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國國家大劇院大劇院的多層結(jié)構(gòu)和功能廳.從滿足功能(防水、保溫、聲學(xué)、消防排煙等)及美觀效果方面出發(fā)，殼體的不同層次構(gòu)造都是經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的，共分六層材料(從外向內(nèi)的順序)：鈦板(外裝飾)、錘紋鋁鎂合金板(防水)、16kg／m3長玻璃纖維棉(保溫)、2mm鋼板(襯板)、100kg／m3K13粉末(吸音)和紅木吊頂(內(nèi)裝飾)。主要構(gòu)造為主鋼梁上的調(diào)節(jié)牛腿固定檁條及次檁一條，在次檁條上固定2mm鋼襯板及T型碼，在2mm襯板上粘貼固定長玻璃纖維保溫層，其上為固定在T型碼上防水板的，T型碼上再固定三次檁條，最外層的鈦板固定在三次檁條上，2mm襯板內(nèi)層噴K13的吸音材料，在主鋼梁內(nèi)側(cè)固定鋼龍骨安裝紅木吊頂?，F(xiàn)在是74頁\一共有110頁\編輯于星期二·金屬網(wǎng)建筑師利用金屬網(wǎng)的通透性，使簡單厚重的建筑結(jié)構(gòu)在視覺上形成為多維空間，輕盈簡捷又不失空間的縱深感站在殼體的公共空間內(nèi)，人們可以看到弧形的金屬網(wǎng)從高處垂下，將歌劇院與殼體公共空間分隔開來隱隱透出淡黃色人們可以透過金屬網(wǎng)看到歌劇院環(huán)廊內(nèi)人們活動的場景，若隱若現(xiàn)，朦朧而神秘，激發(fā)人們的好奇、想象和思索。建筑師充分利用了金屬網(wǎng)的特點(diǎn)來提升室內(nèi)的裝飾效果。金屬網(wǎng)構(gòu)造其縱向采用5根φ2mm不銹鋼繩索間距77mm，橫向用φ3.5mm鋁鍍金色單纖絲桿，間距11mm透過歌劇院的金屬網(wǎng)看外景材料應(yīng)用四中國國家大劇院現(xiàn)在是75頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四埃菲爾鐵塔312+12現(xiàn)在是76頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四東京鐵塔333現(xiàn)在是77頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四東方明珠467.9現(xiàn)在是78頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四俄羅斯莫斯科電視塔537現(xiàn)在是79頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四加拿大國家電視塔553現(xiàn)在是80頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四中國廣州電視觀光塔600現(xiàn)在是81頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四東京天空樹電視塔634現(xiàn)在是82頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四

Titanic現(xiàn)在是83頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四

Titanic現(xiàn)在是84頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四

Titanic現(xiàn)在是85頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四

Titanic17噸殘片現(xiàn)在是86頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四

Titanic公元1912年初，英國制造的“泰坦尼克號”超級豪華巨輪建成下水，首航途中撞擊冰山右舷破裂進(jìn)水，船頭斜插入海，船尾翹上天，然后從半腰折斷沉入深海，其時巨響震天、濁浪排空、夜色沉沉浮冰閃爍、人聲驚恐夜色凄愴。幾十年之后，人們才尋覓到它的殘骸，拍攝幾萬張照片，收集船中物品和金屬碎片分析研究，企圖探索當(dāng)年沉沒的詳細(xì)情景，可惜原始文獻(xiàn)太少，使深入研究困難重重?，F(xiàn)在是87頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四

Titanic據(jù)說制造上述巨輪的鋼材是當(dāng)時最好的，這是一種含S量高的鋼材，所用的歐洲鐵礦90%以上含P，并且很難除去。S、P都是有害雜質(zhì)。S使金屬晶粒粗大變脆，P、As、Al在鋼中生成低熔點(diǎn)共晶物增加鋼的熱脆性；或從熔體析出，使材料在焊接中開裂。而O2、N2、H2等氣體在鋼中生成氧化物夾雜，使材料疲勞而破壞。Si在鋼中形成多種形態(tài)的脆性物質(zhì)，Si-Fe合金硬而脆。H2的溶入導(dǎo)致H2病增加脆性，使轉(zhuǎn)軸容易扭斷。高強(qiáng)度合金鋼應(yīng)該是低含C量，這有可能提高焊縫的韌性和硬度。添加微量元素于鋼中可細(xì)化晶粒并提高強(qiáng)度和韌性與可加工性。由此而采用快速冷卻的熱軋工藝，嚴(yán)格控制夾雜物的形態(tài)和濃度。船用不銹鋼一般是含Cr11%~12%的Fe基合金或Cr-Ni合金，這是一種馬氏體或奧氏體不銹鋼，只有它才能有效抵抗酸堿氣體和海水的腐蝕。但從打撈起來的船釘來看，其長10cm，端口有平行黑色條紋，呈玻璃顆粒狀夾雜，其雜質(zhì)含量超過9%。由于冰山撞破船底及側(cè)舷板，同時劃裂6個缺口，海水洶涌灌入艙房，使船體迅速傾斜，船內(nèi)一切重物因固定螺釘失效而滑向船頭，人和物更是如此。于是船頭重量驟增，船尾越翹越高，龐大的船體結(jié)構(gòu)（也稱龍骨）已經(jīng)無法承受如此巨大的扭矩，于是頃刻崩斷，并非彎曲，因?yàn)楦逽鋼缺少延展性，在冰冷（-2℃）的海水中不會收縮，一經(jīng)冰山?jīng)_擊，立即如玻璃一樣迸裂四散，碎片如雨。僅僅在兩小時之內(nèi)人船俱沉，一片凄涼。現(xiàn)在是88頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四波音公司1970年，B747——硬鋁、鋼鐵現(xiàn)在是89頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四波音公司1990年，B777——硬鋁、鋼鐵與鈦合金現(xiàn)在是90頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四波音公司2010年，B787——鈦合金與復(fù)合材料現(xiàn)在是91頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四手機(jī)各種金屬材料2009年，日本回收4000萬部手機(jī)中，含有0.65噸金和5.5噸銀?，F(xiàn)在是92頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四春秋名劍考古學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn)了2500年前的幾把吳王夫差劍和一把越王勾踐劍。吳王夫差劍銹蝕嚴(yán)重，不過在劍身上的兩行陰文篆書“攻玫王夫差自乍其元用”卻依然清晰可辨。這把赫赫有名的吳王夫差劍，殘鍔至今仍鋒利非常;劍首六個同心圓狀的花紋，細(xì)如發(fā)絲、十分完好;劍格部分鑲嵌著綠松石，構(gòu)成的圖案還依稀可辨?，F(xiàn)在是93頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四春秋名劍越王勾踐劍1965年12月在湖北省江陵縣，距春秋戰(zhàn)國時楚國的郢都紀(jì)南城故址7公里的一座楚墓里，一柄裝在黑色漆木劍鞘內(nèi)的青銅劍出土了，這就是聞名中外的“越王勾踐劍”。劍通長55.7厘米，寬4.6厘米，柄長8.4厘米。劍身滿布黑色棱形花紋，莊重華貴;靠近劍格處有8個錯銀鳥篆字“越王鳩淺（勾踐）自作用（劍）“;劍格兩面都用藍(lán)色琉璃鑲嵌精美花紋;劍首部分有7個同心圓狀的花紋，最細(xì)處如發(fā)絲一般，僅0.2毫米?，F(xiàn)在是94頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四春秋名劍越王勾踐劍這口2500年前的古劍至今依舊鋒光奪目、寒氣逼人，毫無透蝕。刃薄鋒利，試之以紙，二十余層一劃而破，似乎2500年的歲月和陰暗潮濕的環(huán)境，沒有在劍身上留下任何痕跡。越王勾踐劍1973年曾東渡日本展出，哄動日本科技界和考古界，對我國古代兵器制造技術(shù)驚嘆不已。經(jīng)北京鋼鐵學(xué)院等單位用質(zhì)子熒光非真空分析得知，劍是用相當(dāng)純凈的高錫青銅鑄造的，黑色菱形花紋處含有錫、銅、鐵、鉛、硫等成分，并且劍的不同部位，銅錫比例不同。劍脊含錫較低，使劍韌性好，不易折斷;而刃部含錫量高，使鋒利。此劍可能采用了復(fù)合劍制造技術(shù)。現(xiàn)在是95頁\一共有110頁\編輯于星期二材料應(yīng)用四編鐘這套編鐘是在洛莊漢墓主墓室北面的14號陪葬坑內(nèi)出土的。編鐘出土?xí)r排列整齊，可看出當(dāng)時是掛在架子上埋進(jìn)去的。難能可貴的是，這套編鐘在地下保存得非常完好，出土之后，輕輕擦拭便锃亮如新現(xiàn)在是96頁\一共有110頁\編輯于星期二新材料在高技術(shù)中的應(yīng)用幾個實(shí)例現(xiàn)在是97頁\一共有110頁\編輯于星期二1982年日本首次研制出了陶瓷發(fā)動機(jī)小汽車。它的出現(xiàn)使發(fā)動機(jī)重量減輕，提高燃燒度和節(jié)約燃料的愿望成為現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)在是98頁\一共有110頁\編輯于星期二1988年前蘇聯(lián)一架以液氫為燃料的中型運(yùn)輸機(jī)首次試飛成功。液氫的沸點(diǎn)為253C，攜儲液氫需要高效率的絕熱材料。液氫發(fā)動機(jī)的使用，則意味著低溫極限技術(shù)已達(dá)到實(shí)用化程度?，F(xiàn)在是99頁\一共有110頁\編輯于星期二1989年日本一艘潛水調(diào)查船下潛到6500米的深海區(qū)，打破了美國、前蘇聯(lián)和德國的下潛紀(jì)錄。這艘潛水艇耐水艙使用的是一種高強(qiáng)度鈦合金，觀察窗使用的是一種新型的有機(jī)玻璃?，F(xiàn)在是100頁\一共有110頁\編輯于星期二美國在海灣戰(zhàn)爭中使用的隱身戰(zhàn)斗機(jī)所以能隱身，就是使用了一種吸波材料和吸波涂層。所謂隱形是指不易被雷達(dá)或紅外線、可見光、聲探測等傳感器發(fā)現(xiàn)。隱形飛機(jī)之所以能夠隱形，主要是綜合采用了隱身外形技術(shù)、隱身材料技術(shù)、紅外線抑制和干擾技術(shù)、聲波隱身技術(shù)以及微電子技術(shù)等，具有降低其在雷達(dá)屏幕上的特征、壓制噪聲、減弱飛機(jī)紅外圖像特征、抑制無線電信號傳輸?shù)刃阅?。隱形飛機(jī)與材料現(xiàn)在是101頁\一共有110頁\編輯于星期二隱形武器由于其科技含量高