大连理工机械工程材料 绪论PPT课件
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机械工程材料ppt课件
1,纯铁(重要特性是结晶过程具有同素
目 录 异构转变 );
2, 铁素体 :是碳溶于α-Fe中形成的固
上一页 溶体，常用符号“α”或“F”表示。
下一页
3,奥氏体 :奥氏体是碳溶于γ-Fe中形
成的固溶体，用“γ”或“A”表示。
4,渗碳体:是铁与碳的稳定化合物Fe3C，
退出
其碳的质量分数为6.69％。 渗碳体在高温下可以分解形成石墨态的自
第3章 合金的相结构与二元合金相图
目录
上一页 下一页 退出
• 3.1 合金的相结构 • 3.2 匀晶相图 • 3.3 共晶相图 • 3.4 合金的性能与相图的关系
2020/11/4
7
常见心律失常心电图诊断的误区诺如 病毒感 染的防 控知识 介绍责 任那些 事浅谈 用人单 位承担 的社会 保险法 律责任 和案例 分析现 代农业 示范工 程设施 红地球 葡萄栽 培培训 材料
4.3 铁碳合金的平衡结晶过程及组织
目
录
•
铁碳合金按其碳的质量分数及室温平衡组织 分为三大类，即工业纯铁、钢和铸铁。
• 4.3.1 工业纯铁: (Wc<0．0218％)室温平衡组织
上一页 为铁素体加少量Fe3CⅢ;
下一页 • 4.3.2 共析钢 :室温平衡组织为珠光体 ; • 4.3.3 亚共析钢 :在室温下的组织由先共析铁素
再结晶 • 第3章 合金的相结构与二
元合金相图 • 第4章 铁碳合金 • 第5章 钢的热处理 • 第6章 合金钢 • 第7章 铸铁
• 第8章 有色金属及其合金 • 第9章 非金属材料 • 第10章 纳米材料与功能材料 • 第11章 铸造 • 第12章 金属压力加工 • 第13章 焊接 • 第14章 机械零件的选材及工
机械工程材料ppt课件
13
渗碳体硬度极高（800HBW）,塑性和韧性极低，脆 性大，是一种硬而脆的相。在铁碳合金中，渗碳体常以 片状、网状、粒状等形态与其他相共存。渗碳体主要作 为强化相存在于钢铁中，它的数量、形态（片状、网状、 粒状等）、大小和分布对钢铁材料的性能有重要影响。 渗碳体是一种亚稳定相，在一定条件下可以分解出石墨。
维氏硬度试验原理——将顶部两相对面具有规定角度的 正四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面， 保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角 线长度，以压痕单位面积上承受的平均压力大小表示材 料的硬度。（与布氏硬度有相似之处）
8
维氏硬度的特点及其应用：
优点：硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的 材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变，使维氏硬 度在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。目 前工业上所用到的几乎全部金属材料，维氏硬度试验都 可以测量，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬 的材料（3000个维氏硬度单位）。维氏硬度试验的试验 力可以很小，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
12
+ 铁碳合金基本相
铁素体——碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“F” 表示。铁素体保持α-Fe的体心立方晶格类型。铁素体的 强度、硬度较低，塑性、韧性较好。是工业纯铁的主要 组织。
奥氏体——碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“A” 表示。奥氏体保持γ-Fe的面心立方晶格类型。奥氏体具 有一定的强度和硬度，塑性、韧性较好。奥氏体属于高 温组织，具有良好的塑性和小的变形抗力，是锻造加工 的理想组织。
高分子材料（橡胶、塑料等）
非金属材料 无机非金属材料（S、P）
复合材料（金属陶瓷复合材料）
2
材料的性能是机械制造过程中正确选用零件材料的重要 依据。
渗碳体硬度极高（800HBW）,塑性和韧性极低，脆 性大，是一种硬而脆的相。在铁碳合金中，渗碳体常以 片状、网状、粒状等形态与其他相共存。渗碳体主要作 为强化相存在于钢铁中，它的数量、形态（片状、网状、 粒状等）、大小和分布对钢铁材料的性能有重要影响。 渗碳体是一种亚稳定相，在一定条件下可以分解出石墨。
维氏硬度试验原理——将顶部两相对面具有规定角度的 正四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面， 保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角 线长度，以压痕单位面积上承受的平均压力大小表示材 料的硬度。（与布氏硬度有相似之处）
8
维氏硬度的特点及其应用：
优点：硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的 材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变，使维氏硬 度在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。目 前工业上所用到的几乎全部金属材料，维氏硬度试验都 可以测量，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬 的材料（3000个维氏硬度单位）。维氏硬度试验的试验 力可以很小，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
12
+ 铁碳合金基本相
铁素体——碳溶于α-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“F” 表示。铁素体保持α-Fe的体心立方晶格类型。铁素体的 强度、硬度较低，塑性、韧性较好。是工业纯铁的主要 组织。
奥氏体——碳溶于γ-Fe中形成的间隙固溶体，用符号“A” 表示。奥氏体保持γ-Fe的面心立方晶格类型。奥氏体具 有一定的强度和硬度，塑性、韧性较好。奥氏体属于高 温组织，具有良好的塑性和小的变形抗力，是锻造加工 的理想组织。
高分子材料（橡胶、塑料等）
非金属材料 无机非金属材料（S、P）
复合材料（金属陶瓷复合材料）
2
材料的性能是机械制造过程中正确选用零件材料的重要 依据。
【材料课件】机械工程材料绪论
完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/10/30
【材料课件】机械工程材料绪论
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【材料课件】机械工程材料绪论
•2、 分类 （按化学成分分类）
• 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) • 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
空航天等)
• 陶瓷材料 （高强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
• 复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
料的性能优点，用于航空航天等领域）
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【材料课件】机械工程材料绪论
•
•二 机械工程材料的常用性能
•材料使用性能
包 括 两 方 面
•材料工艺性能
•力学性能（强度、塑性韧性等） •物理性能（光、热、电、磁等） •化学性能（氧化、腐蚀等） •生物性能（相容性、自恢复性等）
•加工性能（切削、锻造等） •铸造性能（适合铸造与否） •焊接性能（容易焊接与否） •热处理性能（可热处理强化）
【材料课件】机械工程 材料-绪论
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2020/10/30
【材料课件】机械工程材料绪论
绪论
• 机械工程材料的定义、分类和常用的性 能指标；
• 学习本门课程的目的。
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【材料课件】机械工程材料绪论
一 机械工程材料的定义和分类
1 、 定义 机械工程材料主要指用于机械工程、
电器工程、建筑工程、化工工程、航空 航天工程等领域的材料。
再见，see you again
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【材料课件】机械工程材料绪论
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【材料课件】机械工程材料绪论
•2、 分类 （按化学成分分类）
• 金属材料 (综合性能好，用量最大、应用范围最广) • 高分子材料 (质轻、 耐腐蚀，常用于化工、机械、航
空航天等)
• 陶瓷材料 （高强、高硬度、耐腐蚀、绝缘，用于
电器、化工、航空航天等等）
• 复合材料 （轻、高的比强度、比刚度，结合两种材
料的性能优点，用于航空航天等领域）
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【材料课件】机械工程材料绪论
•
•二 机械工程材料的常用性能
•材料使用性能
包 括 两 方 面
•材料工艺性能
•力学性能（强度、塑性韧性等） •物理性能（光、热、电、磁等） •化学性能（氧化、腐蚀等） •生物性能（相容性、自恢复性等）
•加工性能（切削、锻造等） •铸造性能（适合铸造与否） •焊接性能（容易焊接与否） •热处理性能（可热处理强化）
【材料课件】机械工程 材料-绪论
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【材料课件】机械工程材料绪论
绪论
• 机械工程材料的定义、分类和常用的性 能指标；
• 学习本门课程的目的。
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【材料课件】机械工程材料绪论
一 机械工程材料的定义和分类
1 、 定义 机械工程材料主要指用于机械工程、
电器工程、建筑工程、化工工程、航空 航天工程等领域的材料。
机械工程材料 ppt课件
(2) 求出待标晶面在坐标轴上的截距。
(3) 取截距的倒数 1/x，1/y，1/z。将这些倒数
化成最简整数比ｈ：ｋ：ｌ＝1/x，1/y，1/z。
(4) 将h，k，l 置于圆括号内，写成（h k l),
晶面指数的确定
则（h k lБайду номын сангаас就是待标晶面的晶面指数。
SDUST
机械工程材料
第二章 金属材料的基础知识
距离的一半 （4）配位数：晶格中与任一原子处于相等距离并相距最近的原子数目。 （5）致密度：晶胞中原子本身所占有的体积与该晶胞体积之比的百分数
SDUST
机械工程材料
第二章 金属材料的基础知识
第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 2.典型的晶体结构 体心立方晶格
晶格常数：a(a=b=c)
原子半径：r 3 a 原子个数：2 4
配位数：8 致密度：0.68 常见金属：钼（Mo）、钨、钒、铬、铌、
α-Fe等
体心立方晶格
SDUST
机械工程材料
第二章 金属材料的基础知识
第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 2.典型的晶体结构 面心立方晶格
晶格常数：a(a=b=c) 原子半径： 原子个数：4 配位数：12 致密度：0.74 常见金属： -Fe、Cu、Al、Ni、Au、 Ag、Pt等
SDUST
机械工程材料
第二章 金属材料的基础知识
立方 四方 正交 六方 单斜 三斜
三角
SDUST
机械工程材料
第二章 金属材料的基础知识
第一节 金属的晶体结构 二、金属的晶体结构 2.三种典型的金属晶体结构
SDUST
机械工程材料
第二章 金属材料的基础知识
机械工程材料概述PPT(共 72张)
第2章 机械工程材料
§2-4 其他工程材料及应用
复习：
工程材料的分类
铸铁
黑色金属 碳钢
金属材料
合金钢
铝合金 有色金属 铜合金
其它有色金属
塑料 高分子材料 橡胶
非金属材料 陶瓷材料 合成纤维
复合材料
新授： §2-4 其他工程材料及应用
一、有色金属及硬质合金
1、有色金属 ——指黑色金属（钢铁）以外的所有 金属及其合金，也称为非铁金属。
HPb59-1：表示平均含铜量为59%、含铅量为1%的特殊黄铜。
常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等，主要 用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、 轴承、衬套及阀体等。
2)青铜 ——除黄铜和白铜外的其他铜合金。 牌号：Q 元素符号数字-数字
常用硬铝合金如 飞机翼梁(腹板为
硬铝合金)
LY11 (2A11)、 LY12
(2A12)等，用于制造
冲压件、模锻件和铆
接件，如螺旋桨、梁、
铆钉等。
③ 超硬铝合金
——属Al-Zn-Mg-Cu系 合金，并含有少量Cr和Mn。
热态塑性好，但耐蚀性差。
常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 ) 飞 等，主要用于工作温度 机
形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。
其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。
常用牌号如BMn40-1.5(康铜)、BMn43-0.5(考铜)。
用于制造精密机械、仪表零件及
医疗器械等。
康铜热偶
白铜型材
（2）铝及铝合金
①纯铝 纯铝具有银白色金属光泽，密度小，熔点低,
§2-4 其他工程材料及应用
复习：
工程材料的分类
铸铁
黑色金属 碳钢
金属材料
合金钢
铝合金 有色金属 铜合金
其它有色金属
塑料 高分子材料 橡胶
非金属材料 陶瓷材料 合成纤维
复合材料
新授： §2-4 其他工程材料及应用
一、有色金属及硬质合金
1、有色金属 ——指黑色金属（钢铁）以外的所有 金属及其合金，也称为非铁金属。
HPb59-1：表示平均含铜量为59%、含铅量为1%的特殊黄铜。
常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、 HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4等，主要 用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、 轴承、衬套及阀体等。
2)青铜 ——除黄铜和白铜外的其他铜合金。 牌号：Q 元素符号数字-数字
常用硬铝合金如 飞机翼梁(腹板为
硬铝合金)
LY11 (2A11)、 LY12
(2A12)等，用于制造
冲压件、模锻件和铆
接件，如螺旋桨、梁、
铆钉等。
③ 超硬铝合金
——属Al-Zn-Mg-Cu系 合金，并含有少量Cr和Mn。
热态塑性好，但耐蚀性差。
常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 ) 飞 等，主要用于工作温度 机
形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等。
其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。
常用牌号如BMn40-1.5(康铜)、BMn43-0.5(考铜)。
用于制造精密机械、仪表零件及
医疗器械等。
康铜热偶
白铜型材
（2）铝及铝合金
①纯铝 纯铝具有银白色金属光泽，密度小，熔点低,
机械工程材料绪论ppt课件
精品课件
四、课程的目的
课程的目的：
获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料 的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件 和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热 加工工艺路线的能力。
了解材料的性能与设计的关系 了解各种材料的基本特性和应用范围
精品课件
四、课程的目的
3. 现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料
为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之 间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊 性能的金属、非金属及复合材料。
精品课件
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
弹性变形：变形能够恢复 塑性变形：变形不能够恢复
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
一. 工程材料在静拉伸时的应力-应变行 1.低碳钢为的应力-应变行为
P
P
P
l
l
由 N P l
AA
l
曲线
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
（局部收缩阶段）
E
E：断裂点
Pes
C C’
B A
卸载后再加载曲线
=E
t
O p
0 e
屈服极限提高： 冷作硬化
卸载曲线
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
一. 工程材料在静拉伸时的应力-应变行 2. 其他类为型材料的应力-应变行
为
弹性变形
四、课程的目的
课程的目的：
获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料 的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件 和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热 加工工艺路线的能力。
了解材料的性能与设计的关系 了解各种材料的基本特性和应用范围
精品课件
四、课程的目的
3. 现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料
为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之 间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊 性能的金属、非金属及复合材料。
精品课件
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
弹性变形：变形能够恢复 塑性变形：变形不能够恢复
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
一. 工程材料在静拉伸时的应力-应变行 1.低碳钢为的应力-应变行为
P
P
P
l
l
由 N P l
AA
l
曲线
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
（局部收缩阶段）
E
E：断裂点
Pes
C C’
B A
卸载后再加载曲线
=E
t
O p
0 e
屈服极限提高： 冷作硬化
卸载曲线
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
一. 工程材料在静拉伸时的应力-应变行 2. 其他类为型材料的应力-应变行
为
弹性变形
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12
4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商 时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。
司母戊鼎
河南安阳晚商遗址出土 青铜铸造 高133厘米 重875kg 饰纹优美
13
越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器 出土于湖北江陵楚墓 长55.7厘米 剑锷锋芒犀利 锋能割断头发
14
古代剑刃制造中的特殊技术
陶瓷制品
陶瓷发动机 34
高分子材料
共
以分子键和共价键
价 键
为主
塑性、耐蚀性、电
绝缘性、减振性好，
密度小
分
子
包括塑料、橡胶及
键
合成纤维等
35
高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮 船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业 中被广泛应用。
烯丙酰氯-苯乙烯
二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列， 称作现代文明的三大支柱之一。
10
前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入
太空，令美国人震惊不已，认识到在导
弹火箭技术上落后了。因此在其后的十
前 苏
年里，在十多所大学中陆续建立了材料
联 第
一
科学研究中心，并把约2/3大学的冶金 颗
人
系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或 造
宋应星
生铁炒熟铁图
17
新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大 型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的 一亿吨。
攀钢夜景
鞍钢
原子弹、氢
中
弹的爆炸， 卫星、飞船
造 卫 星
国 第 一 颗
的上天等都
人
说明了我国
中
在材料的开
国 第
发、研究及
一 颗
应用等方面
原 子
有了飞跃的
弹 爆
发展。
梯
度
材
料
春秋战国时代的
古
已
青铜剑，剑身及
有
剑锋由不同成分
之
这 是 古 代 剑 刃 截 面 图
的青铜组成，是
复合材料很好的
例子
15
黄石铜矿遗址
春秋晚期 矿井深达50m 炼铜炉渣多达40万吨 实属罕见
16
我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学 家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳 热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国 在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。
机械工程材料
于永泗
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2
绪论
一、材料和材料科学 二、工程材料的分类 三、工程材料的应用和发展 四、机械工程材料课程的性质和任务
相 关 事 宜
3
绪论
哥 伦 比
亚
号
一、材料和材料科学
舟
”
四
号
飞
船
中国的航天事业-“神舟”五号载人飞 船
升 空
杨 利
伟
返 回
全人类共同的家园
飞天
返回舱
人类对材料的认识是逐步深入的。
1863年，光学显微镜首次应用 于金属研究，诞生了金相学，使 人们能够将材料的宏观性能与微 观组织联系起来。
光学显微镜
灰铸铁的显微组织
Pb-Sn共晶组织 23
1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于 晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识 从最初的假想到科学的现实。
铁器
石器
6
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步 的标志。
➢材料的发展与人类社会简图
没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前 的计算机技术。
龙芯
联想计算机
8
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航
空工业和宇航工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
9
没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。
卫
材料科学与工程系。其涉及的材料由金
星 及
属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。
其 运
载
可见，高技术需要先进材料的支持。 火
箭
11
中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出 过重大贡献。
早在公元前6000~ 5000年的新石器时代， 中华民族的先人就能 用黏土烧制成陶器， 到东汉时期又出现了 瓷器，并流传海外。
30
铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界 年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整 个用材的60%以上。
带材
异形材
板材
管材
金属材料制品
陶瓷材料
以共价键和离子键 为主
熔点高、硬度高、 耐腐蚀、脆性大
分为传统陶瓷、特 种陶瓷和金属陶瓷 三类
33
传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石 英、长石等)为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的 陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。
金属钛中的位错
26
材料发展的历程示意图
2、材料科学 材料科学是以材料为
研究对象的一门科学。
主要研究内容：
挑战者号爆炸瞬间
⑴ 研究材料的化学组成、结构与性能的关系；
⑵ 研究材料的形成机理和制取方法；
研究材料物理性能的测试方法和技术；
⑷ 分析材料的损坏机理；
⑸ 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案
炸
长 征 火 箭 大 家 族 中 国 第 一 颗 氢 弹 爆 炸
中国的航天事业-“神舟”号飞船
“神舟”一号
发射成功
“
神 舟 ” 一 号 飞 船
“ 神 往舟 发二 射号 工” 位飞 船 运
“神舟”二号发射成 功
中国的航天事业-“神舟”号飞
船
“神舟”三号
发射成功
“
神
舟
”
三
号
飞
船
“
“神舟”四号
神
发射成功
航
天
1、材料
飞 机
材料是指人类用以制造 各种有用器件的物质。
4
材料是人类生产和生活 所必须的物质基础。
“神舟”四号飞船成功返 回
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动5机
材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性， 历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。
石器时代
象形尊(西周)
青铜器时代
铁器时代
Si表面的重构图象
X-射线衍射仪
24
1932年发明了电子 显微镜，把人们带 到了微观世界的更 深层次（10-7m）
光镜下
电镜下
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
1934年位错理论的提 出，解决了晶体理论 计算强度与实验测得 的实际强度之间存在 的巨大差别的矛盾， 对于人们认识材料的 力学性能及设计高强 度材料具有划时代的 意义。
28
二、工程材料的分类
工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主 要要求力学性能的结构材料。
按组成与结合键分： 1、金属材料 2、高分子材料 3、陶瓷材料 4、复合材料
29
金属材料
黑色金属 有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属
以金属键结合为主 良好的导电性、导
热性、延展性和金 属光泽 用量最大、应用最 广泛
4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商 时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。
司母戊鼎
河南安阳晚商遗址出土 青铜铸造 高133厘米 重875kg 饰纹优美
13
越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器 出土于湖北江陵楚墓 长55.7厘米 剑锷锋芒犀利 锋能割断头发
14
古代剑刃制造中的特殊技术
陶瓷制品
陶瓷发动机 34
高分子材料
共
以分子键和共价键
价 键
为主
塑性、耐蚀性、电
绝缘性、减振性好，
密度小
分
子
包括塑料、橡胶及
键
合成纤维等
35
高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮 船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业 中被广泛应用。
烯丙酰氯-苯乙烯
二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列， 称作现代文明的三大支柱之一。
10
前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入
太空，令美国人震惊不已，认识到在导
弹火箭技术上落后了。因此在其后的十
前 苏
年里，在十多所大学中陆续建立了材料
联 第
一
科学研究中心，并把约2/3大学的冶金 颗
人
系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或 造
宋应星
生铁炒熟铁图
17
新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大 型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的 一亿吨。
攀钢夜景
鞍钢
原子弹、氢
中
弹的爆炸， 卫星、飞船
造 卫 星
国 第 一 颗
的上天等都
人
说明了我国
中
在材料的开
国 第
发、研究及
一 颗
应用等方面
原 子
有了飞跃的
弹 爆
发展。
梯
度
材
料
春秋战国时代的
古
已
青铜剑，剑身及
有
剑锋由不同成分
之
这 是 古 代 剑 刃 截 面 图
的青铜组成，是
复合材料很好的
例子
15
黄石铜矿遗址
春秋晚期 矿井深达50m 炼铜炉渣多达40万吨 实属罕见
16
我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学 家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳 热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前，我国 在金属材料及热处理方面就已经有了较高的成就。
机械工程材料
于永泗
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前言
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2
绪论
一、材料和材料科学 二、工程材料的分类 三、工程材料的应用和发展 四、机械工程材料课程的性质和任务
相 关 事 宜
3
绪论
哥 伦 比
亚
号
一、材料和材料科学
舟
”
四
号
飞
船
中国的航天事业-“神舟”五号载人飞 船
升 空
杨 利
伟
返 回
全人类共同的家园
飞天
返回舱
人类对材料的认识是逐步深入的。
1863年，光学显微镜首次应用 于金属研究，诞生了金相学，使 人们能够将材料的宏观性能与微 观组织联系起来。
光学显微镜
灰铸铁的显微组织
Pb-Sn共晶组织 23
1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于 晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识 从最初的假想到科学的现实。
铁器
石器
6
材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步 的标志。
➢材料的发展与人类社会简图
没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前 的计算机技术。
龙芯
联想计算机
8
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航
空工业和宇航工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
9
没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。
卫
材料科学与工程系。其涉及的材料由金
星 及
属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。
其 运
载
可见，高技术需要先进材料的支持。 火
箭
11
中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出 过重大贡献。
早在公元前6000~ 5000年的新石器时代， 中华民族的先人就能 用黏土烧制成陶器， 到东汉时期又出现了 瓷器，并流传海外。
30
铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界 年产量已达10亿吨，在机械产品中的用量已占整 个用材的60%以上。
带材
异形材
板材
管材
金属材料制品
陶瓷材料
以共价键和离子键 为主
熔点高、硬度高、 耐腐蚀、脆性大
分为传统陶瓷、特 种陶瓷和金属陶瓷 三类
33
传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石 英、长石等)为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的 陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。
金属钛中的位错
26
材料发展的历程示意图
2、材料科学 材料科学是以材料为
研究对象的一门科学。
主要研究内容：
挑战者号爆炸瞬间
⑴ 研究材料的化学组成、结构与性能的关系；
⑵ 研究材料的形成机理和制取方法；
研究材料物理性能的测试方法和技术；
⑷ 分析材料的损坏机理；
⑸ 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案
炸
长 征 火 箭 大 家 族 中 国 第 一 颗 氢 弹 爆 炸
中国的航天事业-“神舟”号飞船
“神舟”一号
发射成功
“
神 舟 ” 一 号 飞 船
“ 神 往舟 发二 射号 工” 位飞 船 运
“神舟”二号发射成 功
中国的航天事业-“神舟”号飞
船
“神舟”三号
发射成功
“
神
舟
”
三
号
飞
船
“
“神舟”四号
神
发射成功
航
天
1、材料
飞 机
材料是指人类用以制造 各种有用器件的物质。
4
材料是人类生产和生活 所必须的物质基础。
“神舟”四号飞船成功返 回
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动5机
材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性， 历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。
石器时代
象形尊(西周)
青铜器时代
铁器时代
Si表面的重构图象
X-射线衍射仪
24
1932年发明了电子 显微镜，把人们带 到了微观世界的更 深层次（10-7m）
光镜下
电镜下
透射电子显微镜
扫描电子显微镜
1934年位错理论的提 出，解决了晶体理论 计算强度与实验测得 的实际强度之间存在 的巨大差别的矛盾， 对于人们认识材料的 力学性能及设计高强 度材料具有划时代的 意义。
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二、工程材料的分类
工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主 要要求力学性能的结构材料。
按组成与结合键分： 1、金属材料 2、高分子材料 3、陶瓷材料 4、复合材料
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金属材料
黑色金属 有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属
以金属键结合为主 良好的导电性、导
热性、延展性和金 属光泽 用量最大、应用最 广泛