工程材料前言課件

工程材料前言課件第一頁，共48頁。一、工程、材料

緒論

材料是指人類用以制造各種有用器件的物質。材料是人類生產和生活所必須的物質基礎。哥倫比亞號航天飛機第二頁，共48頁。石器時代、銅器時代、鐵器時代、鋼鐵時代、高分子材料時代、復合材料時代……。材料發(fā)展應用的歷史是人類發(fā)展的歷史、里程碑！二、材料與人類文明發(fā)展第三頁，共48頁。石器時代（StoneAge）

400,000BC——4,500BC

燧石:神奇的石頭

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第四頁，共48頁。陶器（Pottery）的出現(xiàn)是人類跨入新石器時代的重要標志之一，據(jù)目前已知的考古資料，中國的陶器制作至少已有8000年以上的歷史。西安半坡人面網紋陶盆戰(zhàn)國陶制四通水管

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第五頁，共48頁。雙耳彩陶鴨型器

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第六頁，共48頁。瓷器是中國先民的偉大發(fā)明，要比國外出現(xiàn)早1500年以上，它是中華民族的寶貴歷史遺產之一.南京出土的吳國青瓷羊是成熟青瓷代表作。

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第七頁，共48頁。青銅時代（BronzeAge）

4,500BC——1,000BC

這張埃及古墓壁畫是

人類冶金業(yè)的最早紀錄之一

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FromOxford第八頁，共48頁。青銅，古稱金或吉金，是紅銅與錫、鎳、鉛、磷等）的合金。史學上所稱的“青銅時代”是指大量使用青銅工具及青銅禮器的時期。保守的估計，這一時期主要從夏商周直至秦漢，時間跨度約為兩千年左右，這也是青銅器從發(fā)展、成熟乃至鼎盛的輝煌期。到春秋戰(zhàn)國時期，齊國工匠總結科技經驗寫成的《考工記》一書中，提出了「金有六齊」，這是世界科技史上最早的冶銅經驗總結。戈

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第九頁，共48頁。鼎鬲(lì)甗(yǎn)角斝(jiǎ)觚(gū)觥(gōng)尊青銅器：第十頁，共48頁。三星堆立人像鑄于商代晚期，人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的青銅立人像，被尊稱為“世界銅像之王”。突目面具鑄于商代晚期，原件高64.5厘米，寬138厘米，眼球柱狀外突長達13.5厘米，其造型在世界上亦屬首見。

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第十一頁，共48頁。司母戊鼎司母戊鼎，商代大鼎，1939年出土，鼎高133厘米，重875公斤。為已知的中國古代體量最大的青銅器。銅禁，中國已知最早應用失蠟法鑄造的作品，春秋時代的楚國王子午墓出土的，年代為公元前6世紀。

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第十二頁，共48頁。編鐘第十三頁，共48頁。第十四頁，共48頁。第十五頁，共48頁。第十六頁，共48頁。花絮：演奏過三次第一次奏響：1978年1978年出土時，考古人員在隨州一處修理廠內試敲響過編鐘。

參觀者在湖北省博物館參觀曾侯乙編鐘曾侯乙編鐘出土后，文化部的音樂家趕到隨州，對全套編鐘逐個測音。1978年8月1日，沉寂了2400多年的曾侯乙編鐘，重新向世人發(fā)出了它那浪漫的千古絕響。編鐘演奏以《東方紅》為開篇，接著是古曲《楚殤》、外國名曲《一路平安》、民族歌曲《草原上升起不落的太陽》，最后以《國際歌》的樂曲為落幕。第二次奏響：1984年1984年，為慶祝新中國成立35周年，省博物館演奏人員被特批隨編鐘進京，在北京中南海懷仁堂，為各國駐華大使演奏了中國古曲《春江花月夜》和創(chuàng)作曲目《楚殤》以及《歡樂頌》等中外名曲。第三次奏響：1997年1997年，著名音樂人譚盾為慶祝香港回歸創(chuàng)作大型交響樂《交響曲1997：天·地·人》時，由國家特批再次敲響了編鐘。第十七頁，共48頁。青銅是一種合金，主要成分是銅，又加進了少量的錫和鉛，各種金屬成分的微妙的比例變化，對鐘的聲學性能、機械性能有重大的影響。青銅中錫含量的增加，能提高青銅的硬度。但含量過多，青銅就會變脆，不耐敲擊。銅中加鉛，可降低熔點，增加青銅熔鑄時的流動性，還可以減弱因加錫導致的脆性，使所鑄的鐘耐擊經用。但是，含鉛量過高，鐘的音色又會干澀無韻。而曾侯乙編鐘里，銅、錫、鉛的含量達到了最合理的比例，可見春秋戰(zhàn)國時期，人們已經對合金成分與樂鐘性能的關系有精確的認識，正因為如此，鑄出的鐘才音色優(yōu)美，經久耐用。曾侯乙編鐘在一個鐘上能敲出兩個準確的音樂，這一現(xiàn)象一度使人感到驚奇和困惑。經聲學檢測發(fā)現(xiàn)編鐘能發(fā)雙音的機制在于它的合瓦形狀。當敲擊鐘的正面時，側面的振幅為零，敲擊側面時，正面的振幅為零。這樣雙音共存一體，又不會互相干擾。也許是過于復雜的緣故，漢代以后編鐘的制造技藝就失傳了。今天，人們借助現(xiàn)代科學的手段，才得以了解編鐘的奧秘，領略古人智慧的光輝。第十八頁，共48頁。頤和園銅牛鑄于1755年即乾隆20年第十九頁，共48頁。1450BC——鐵制車輪1500AD——廉價的冶鐵業(yè)

鐵器時代（IronAge）

1000BC——

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第二十頁，共48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)第二十一頁，共48頁。

戰(zhàn)國時期鐵鋤（湖南長沙出土）河北易縣燕下都出土的戰(zhàn)國鐵矛第二十二頁，共48頁。通寬5.35米，身長6.30米，身高6.6米，體寬3.0米，重約40噸，素有“獅子王”的美譽.公元953年，也說50噸

滄州鐵獅子（狻猊，Suānní）第二十三頁，共48頁。三、材料與人類現(xiàn)代文明

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材料是發(fā)展高科技的先導和基石。

材料、生物、能源、信息支撐人類現(xiàn)代文明大廈的四大支柱、材料技術之首。第二十四頁，共48頁。建筑第二十五頁，共48頁。交通第二十六頁，共48頁。福特2000與西納給2010這兩款由材料工程師設計的汽車將成為未來交通工具。概念車汽車用高強鋼，比原先的輕24%，而強度高34%。汽車

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第二十七頁，共48頁。

在美國卡拉維納爾角航天基地待升空的（穿梭機）。它是人類高技術的結晶。它應用了成千上萬種材料，特別是一些高技術的新型材料（本照片選自美國KennedySpaceCenter的Tourbook）。航天飛機

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第二十八頁，共48頁。第二十九頁，共48頁。第三十頁，共48頁。第三十一頁，共48頁。第三十二頁，共48頁。第三十三頁，共48頁。超導磁懸浮列車

西南交通大學已研制成功全國唯一一輛“世紀號”超導磁懸浮列車，這種高溫超導磁懸浮列車最大特點就是乘坐平穩(wěn)、安全和快捷。和世界上最先進的輕軌列車比較，它沒有一點轟隆隆的噪聲，十分安靜。1980’s：高溫超導體第三十四頁，共48頁。能源

新能源材料則是指實現(xiàn)新能源的轉化和利用以及發(fā)展新能源技術中所要用到的關鍵材料。主要包括儲氫電極合金材料為代表的鎳氫電池材料嵌鋰碳負極和LiCoO2正極為代表的鋰離子電池材料、燃料電池材料Si半導體材料為代表的太陽能電池材料鈾、氘、氚為代表的反應堆核能材料等。

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第三十五頁，共48頁。核能材料NuclearpowerstationatLeibstadt,Switzerland

uraniumoxidebeads氧化鈾珠子鎢釩鋼（W-Vsteel）鉻釩鋼（Cr-Vsteel）鎳基高溫合金（Hastelloymaterial）核反應堆材料：耐中子輻射、腐蝕、高溫燒結后燒結前

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第三十六頁，共48頁。信息

電子管——晶體管——集成電路第三十七頁，共48頁。電子管16K內存器。圖中的女士要用顯微鏡才看得到現(xiàn)在的集成電路16K內存器

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第一臺電子管組成的計算機重達30噸，用電相當于一個小的城市。鎢、鉬電極。鍺、硅半導體。單晶硅片，高純鈦、SiO2和鉻等薄膜第三十八頁，共48頁。生物、生活仿真手臂“自行車發(fā)燒友”的首選鈦結構自行車架微機械

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人工關節(jié)人工關節(jié)第三十九頁，共48頁。實例材料強度范圍

MPa比強度

MPa

壓氣機葉片鋁合金150-45055－160

壓氣機機匣鈦合金350-110080－245

飛機尾翼碳纖維復合材料1000－1200（順纖維方向）625－750輕質材料

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第四十頁，共48頁。Titanic沉沒原因

Titanic——含硫高的鋼板，韌性很差，特別是在低溫呈脆性。所以，沖擊試樣是典型的脆性斷口。1912-4-15凌晨2點20沉沒Titanic號鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗結果新的科學研究回答了80年未解之謎第四十一頁，共48頁。第一章緒論1943年美國T-2油輪發(fā)生斷裂第四十二頁，共48頁。挑戰(zhàn)者號86年1月28失事7人遇難(推進艙O型環(huán)失效)、

哥倫比亞號2003年2月1爆炸7人遇難（21年老化）哥倫比亞號裂紋哥倫比亞號殘骸濃煙第四十三頁，共48頁。貝殼的秘密遨游未知的世界（從