第3章金属材料有色金属及其合金清华大学工程材料
清华大学《工程材料》第5版教材简介
清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。
《工程材料》第5版教材目录如下：绪论0.1中华民族对材料发展的重大贡献0.2材料的结合键0.3工程材料的分类第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录1金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表附录2金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603—2005) 附录3常用钢的临界点附录4钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616—1998)附录5国内外常用钢号对照表附录6常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB/T 16475—2008)附录7若干物理量单位换算表附录8工程材料常用词汇中英文对照表参考文献本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。
第3章金属材料-有色金属及其合金-清华大学-工程材料
●单相黄铜：H80、H70、H68 塑性很好，制作冷轧板材、冷拉线材、管材 及形状复杂的深冲零件。散热器、导电零件。 ●双相黄铜：H62、H59 可进行热变形，常热轧成棒材、板材。可铸 造。制造冲压件、螺母等。
(a)单相黄铜
(b) 双相黄铜
黄铜制品 铜锌合金的显微组织
(2) 复杂黄铜
●铅黄铜 HPb63-3 w(Cu)63%HSn62-1 、 w(Pb)3%、余Zn ●锡黄铜 铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对 w(Cu)62%HAl60-1-1 、 w(Sn)3%、余Zn) ●铝黄铜 强度影响不大，略微降低塑性。用于要求良 锡显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗 w(Cu)60%、 w(Al)1%、w(Fe)1%、余Zn ●硅黄铜 HSi80-3 好切削性能及耐磨性能的零件 (如钟表零件 蚀性，并使强度有所提高。压力加工锡黄铜广 铝提高黄铜的强度和硬度，改善抗蚀性。 w(Cu)80%、 w(Si)3%、余Zn 等 )，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。 泛用于制造海船零件。 制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。 硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐 加入镍、锰、铁后，得到高强度、高耐蚀 蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行 性的复杂黄铜。 焊接和切削加工。 制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。 制造船舶及化工机械零件。
② 特殊硅铝明 为了提高强度，加入能形成强化相 CuAl2、 ●ZL101 w(Si)6.5%～7.5%、 w(Mg)0.35% Mg2Si、 Al2CuMgw 的 Cu、Mg等元素，能进行时效硬 ZL104 (Si)8.0% ～10.5%、w(Mg)0.24% 化，也可进行变质处理 w(Mn)0.35% 含有少量镁，能生成Mg2Si相。
浇铸前向合金液中加入占合金质量2%～
《有色金属材料》课件
建筑行业领域
在建筑行业领域，有色金属材料如铜 合金、不锈钢和铝制品等被广泛应用 于建筑装饰、屋面和门窗等。这些有 色金属材料具有美观、耐久和易于维 护的特点，能够提高建筑物的品质和 价值。
VS
例如，铜合金在建筑装饰中具有高贵 典雅的外观和耐腐蚀的特点，常用于 制造门把手、窗框和楼梯扶手等部件 。不锈钢具有高强度和良好的耐腐蚀 性能，常用于制造建筑结构件和栏杆 等。铝制品轻便美观，具有良好的加 工性能和耐候性能，常用于制造门窗 和幕墙等。
通过测量金属材料的重量和体积，计算其密度，以评 估其质量。
热膨胀系数测试
在加热或冷却过程中，测量金属材料的长度变化，以 评估其热稳定性。
电导率测试
测量金属材料在单位温度和单位长度下的电阻值，以 评估其导电性能。
化学性能测试
耐腐蚀性测试
01
通过暴露金属材料在不同的环境条件下，观察其表面腐蚀程度
，以评估其耐腐蚀性能。
高端装备制造领域
有色金属材料在高端装备制造领域的应用不断拓展，如航空航天、高 速铁路等。
现了铁和钢。
近代
随着工业革命的兴起，铝、铜、 镍等有色金属材料得到了广泛应
用。
现代
随着科技的不断进步，有色金属 材料的应用领域不断扩大，如钛 合金、镁合金等新型有色金属材 料在航空航天、汽车等领域得到
了广泛应用。
PART 02
有色金属材料的生产工艺
冶炼工艺
01
02
03
熔炼
将矿石、废金属和添加剂 在高温下熔化成液态，通 过化学反应去除杂质，形 成纯净的有色金属溶液。
抗氧化性测试
02
在高温条件下，观察金属材料表面氧化程度，以评估其抗氧化
性能。
清华大学《工程材料》第5版教材简介
清华大学《工程材料》第5版教材简介《工程材料》第5版教材由清华大学材料学院朱张校教授、姚可夫教授主编，清华大学出版社出版。
《工程材料》第5版教材目录如下：绪论0.1中华民族对材料发展的重大贡献0.2材料的结合键0.3工程材料的分类第1章材料的结构与性能特点1.1金属材料的结构与组织1.2金属材料的性能特点1.3高分子材料的结构与性能特点1.4陶瓷材料的结构与性能特点第2章金属材料组织和性能的控制2.1纯金属的结晶2.2合金的结晶2.3金属的塑性加工2.4钢的热处理2.5钢的合金化2.6表面技术第3章金属材料3.1碳钢3.2合金钢3.3铸钢与铸铁3.4有色金属及其合金第4章高分子材料4.1工程塑料4.2合成纤维4.3合成橡胶第5章陶瓷材料5.1普通陶瓷5.2特种陶瓷第6章复合材料6.1复合材料的复合原则6.2复合材料的性能特点6.3非金属基复合材料6.4金属基复合材料第7章功能材料及新材料7.1电功能材料7.2磁功能材料7.3热功能材料7.4光功能材料7.5隐形材料及智能材料7.6纳米材料第8章零件失效分析与选材原则8.1机械零件的失效8.2机械零件失效分析8.3机械零件选材原则第9章典型工件的选材及工艺路线设计9.1齿轮选材9.2轴类零件选材9.3弹簧选材9.4刃具选材第10章工程材料的应用10.1汽车用材10.2机床用材10.3仪器仪表用材10.4热能设备用材10.5化工设备用材10.6航空航天器用材附录1金属材料室温拉伸试验方法新、旧国家标准性能名称和符号对照表附录2金属热处理工艺的分类及代号(摘自GB/T 12603—2005) 附录3常用钢的临界点附录4钢铁及合金牌号统一数字代号体系(摘自GB/T 17616—1998)附录5国内外常用钢号对照表附录6常用铝及铝合金状态代号与说明(摘编自GB/T 16475—2008)附录7若干物理量单位换算表附录8工程材料常用词汇中英文对照表参考文献本教材有以下特点：（1）体系科学合理，内容丰富新颖，实例丰富。
清华大学-—工程材料综合题答案
第一章6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。
点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。
线缺陷：位错。
位错的存在极大地影响金属的机械性能。
当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。
当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。
面缺陷：晶界、亚晶界。
亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。
亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。
在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。
原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。
晶界和亚晶界均可提高金属的强度。
晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。
8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。
间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。
第二章1、金属结晶的条件和动力是什么?答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。
液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。
2、金属结晶的基本规律是什么?答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。
液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。
在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。
3、在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。
清华大学材料加工课程大纲共15页
课程大纲1)工艺部分第1章绪论1.1 材料加工工艺在制造业中的地位1.2 21世纪材料加工工艺的展望第2章液态金属成形2.1 概述2.1.1 铸造生产的特点2.1.2 铸造方法2.2 铸造合金的工艺性能2.2.1 铸造合金的充型能力2.2.2 铸造合金的收缩性及缩孔、缩松的形成2.2.3 铸造应力、变形与裂纹2.2.4 铸造合金中的偏析、气体和夹杂物2.3 砂型铸造2.3.1 粘土砂型2.3.2 粘土砂型的类别2.3.4 粘土型砂的循环使用2.3.5 砂型的紧实2.4 制芯工艺2.4.1 概述2.4.2 油砂和合脂砂2.4.3 热芯盒制芯2.4.4 覆膜砂制芯（型）工艺2.4.5 树脂自硬砂造型2.4.6 气硬冷芯盒法制芯2.5 水玻璃砂型（芯）2.5.1 水玻璃2.5.2 CO硬化水玻璃砂及砂型（芯）的制造工艺22.6 涂料2.6.1 涂料的作用2.6.2 涂料的基本组成2.6.3 涂料的制备与涂敷方法2.7 铸造工艺设计2.7.1 零件结构的工艺性2.7.2 造型及制芯方法的选择2.7.3 浇注位置的确定2.7.4 分型面的选择2.7.5 砂芯设计2.7.6 铸造工艺设计参数2.7.7 浇注系统设计2.7.8 冒口与冷铁2.8 其它铸造方法2.8.1 金属型铸造2.8.7 低压铸造2.8.6 压力铸造2.8.2 熔模铸造工艺2.8.3 消失模铸造工艺2.8.4 陶瓷型成型工艺2.8.5 离心铸造第3章金属塑性成形3.1 塑形成形工艺概述3.1.1 塑性成形工艺的特点及应用3.1.2 锻压工艺的分类3.2 塑性成形的机理及力学分析3.2.1 滑移和孪晶3.2.2 变形量的表达3.3 锻造工艺3.3.1 锻前加热3.3.2 锻造温度范围的确定3.3.3 自由锻造3.3.4 模型锻造3.4 板料冲压工艺3.4.1 冲裁工艺3.4.2 弯曲工艺3.4.3 拉深工艺3.4.4 胀形工艺3.4.5 翻边工艺3.4.6 板料冲压性能参数及试验方法3.4.7 冲压模具3.5 金属塑性成形设备3.5.1 机械压力机3.5.2 液压机第4章金属连接成形4.1 焊接技术的范畴和发展4.1.1 金属焊接过程的本质4.1.2 金属焊接方法的分类4.1.3 金属焊接方法的选用4.1.4 焊接工艺方法的发展4.2 电弧焊接4.2.1 焊接电弧的导电机理4.2.2 弧焊电源基础知识4.2.3 焊接电弧产热机理4.2.4 焊接电弧的作用力4.2.5 熔滴过渡4.2.6 焊缝成形4.2.7 焊条电弧焊4.2.8 埋弧焊4.2.9 CO电弧焊24.2.10 钨极氢电弧焊4.2.11 等离子弧焊4.2.12 电弧焊自动控制基础第5章表面工程5.1 概论5.1.1 前言5.1.2 表面工程技术分类5.1.3 表面工程技术的目的和特征5.2 气相沉积技术5.2.1 物理气相沉积5.2.2 化学气相沉积(CVD)5.2.3 等离子体增强化学气相沉积(PCVD) 5.3 热喷涂技术5.3.1 概述5.3.2 热喷涂工艺5.4 激光表面处理技术5.4.1 概述5.4.2 激光淬火5.4.3 激光合金化5.4.4 激光表面熔覆5.4.5 其它激光表面处理技术5.5 其它表面处理技术5.5.1 电镀5.5.2 化学镀第6章粉末冶金6.1 概论6.1.1 粉末冶金的工艺过程6.1.2 粉末冶金的工艺特点6.1.3 粉末冶金的应用6.1.4 粉末冶金的发展6.2 粉末的制备方法及性能6.2.1 粉末的制备方法．6.2.2 粉末特性6.2.3 粉末密度6.3 粉末成形6.3.1 成形前物料准备6.3.2 模压成形6.3.3 其它成形方法6.4 烧结6.4.1 烧结原理及过程6.4.2 单相烧结6.4.3 液相烧结6.4.4 烧结后的处理6.5 粉末冶金制品6.5.1 粉末冶金铁基结构件6.5.2 粉末冶金多孔材料6.5.3 粉末冶金摩擦材料第7章塑料成型工艺7.1 塑料及其工艺特性7.1.1 塑料的发展及用途7.1.2 塑料的分类及其工艺特性7.2 塑料的主要成型方法7.2.1 注射成型7.2.2 压缩成型7.2.3 压注成型7.2.4 挤出成型7.2.5 吹塑成型7.3 塑料注射成型模具（注射模）7.3.1 注射模的基本结构7.3.2 注射模结构的设计7.3.3 注射模浇注系统7.3.4 注射模成型部分7.3.5 注射模导向、推出及侧抽机构7.3.6 注射模温度调节系统第8章快速成形8.1 快速原型制造（RPM)技术的基本原理8.2 典型的快速成形工艺8.2.1立体光刻（SL）8.2.2 分层实体制造（LOM）8.2.3 激光选区烧结（SLS)8.2.4 熔融沉积制造（FDM）8.2.5 三维打印（3DP)8.2.6 增材成形8.2.7 形状沉积制造（SDM）8.2.8 多功能快速原型制造系统（M-RPMS）8.2.9 无木模铸型制造（PCM）8.3 快速成形技术的特点8.3.1 高度柔性8.3.2 技术的高度集成8.3.3 快速性8.3.4 自由成形制造8.3.5 材料的广泛性8.4 快速成形技术的应用8.4.1 产品开发与设计8.4.2 快速工模具（RT）8.4.3 非制造业实体的三维复制8.4.4 从快速原型到快速制造8.4.5 在生物医学上的应用一一生物制造工程2）原理部分第一章绪论1.1 什么是材料加工1.2 材料加工的意义和作用1.3 材料加工原理的课程内容第二章液态金属及其加工2.1 液态金属的结构和性质2.1.1金属从固态熔化为液态时的变化2.1.2液态金属的结构2.1.3液态金属的性质2.2 液态金属结晶凝固的热力学和动力学2.2.1金属液一团转变的热力学条件2.2.2均质形核2.2.3异质形核2.2.4晶体长大.2.3 液态金属的冶金处理2.3.1影响形核的冶金处理2.3.2影响晶粒长大的冶金处理第三章材料加工中的流动与传热3.1 液态金属的流动性与充型能力.3.1.1液态金属的流动性与充型能力的基本概念3.1.2液态金属的停止流动机理3.2 液态金属凝固过程中的流动3.2.1凝固过程中液体流动的分类3.2.2凝固过程中液相区的液体流动3.2.3液态金属在枝晶间的流动3.3 材料的流变行为3.3.1材料的简单流变性能3.3.2材料的复杂流变性能3.3.3合金的流变性能3.3.4材料的半固态加工3.4 材料加工中的热量传输3.4.1凝固传热3.4.2焊接过程的传热特点第四章金属的凝固加工4.1 概述4.1.1凝固理论及应用简介4.1.2凝固过程的类型4.2 凝固过程中的传质4.2.1溶质分配方程4.2.2凝固传质过程的有关物理量4.2.3稳定传质过程的一般性质4.3 单相合金的凝固4.3.1平衡凝固4.3.2近平衡凝固4.4 界面稳定性与晶体形态4.4.1合金凝固过程中的成分过冷4.4.2成分过冷对单相合金结晶形态的影响4.5 多相合金的凝固4.5.1共晶合金的凝固4.5.2偏晶合金的凝固4.5.3包晶合金的凝固4.6 凝固组织与控制4.6.1普通铸件的凝固组织与控制4.6.2定向凝固条件下的组织与控制4.6.3焊缝的凝固组织与控制第五章材料加工力学基础5.1 应力状态分析5.1.1基本概念5.1.2直角坐标系中坐标面上的应力5.1.3任意斜面上的应力5.1.4主应力与应力张量不变量5.1.5主剪应力和最大剪应力5.1.6应力球张量和应力偏张量5.1.7八面体应力和等效应力5.1.8应力莫尔（Mohr）圆5.1.9平衡微分方程式5.2 应变状态分析5.2.1应变的概念5.2.2应变与位移的关系5.2.3应变张量分析5.2.4应变协调方程5.3 屈服准则5.3.1 Tresca屈服准则5.3.2 Mises屈服条件5.3.3屈服准则的几何表示5.4 塑性变形时的应力应变关系5.4.1塑性变形时应力应变关系的特点5.4.2弹性应力应变关系5.4.3塑性变形的增量理论5.5 主应力法及其应用5.5.1主应力法的概念5.5.2长矩形板镦粗时的变形力和单位流动压力第六章材料加工过程中的化学冶金6.1 概述6.1.1材料加工过程中的化学冶金问题6.1.2材料加工过程中的化学冶金特点6.2 气体与液态金属反应6.2.1气体的来源6.2.2氮对金属的作用6.2.3氢对金属的作用6.2.4氧对金属的作用6.3 熔渣与液态金属的化学冶金反应6.3.1熔渣6.3.2活性熔渣对金属的氧化6.3.3脱氧处理6.3.4渗合金反应6.3.5金属中硫和磷的作用及其控制6.4 金属固态热加工中的冶金反应6.4.1金属表面氧化6.4.2表面脱碳与增碳6.5 热加工过程中的保护措施6.5.1控制气氛6.5.2真空第七章加工引起的内应力和冶金质量问题7.1 内应力形成的原因及其影响7.1.1内应力形成的原因7.1.2内应力的影响7.1.3内应力的防止和消除7.2 主要冶金缺陷7.2.1偏析7.2.2非金属夹杂物7.2.3缩孔与缩松7.2.4气孔7.2.5氢白点7.2.6热裂纹7.2.7冷裂纹7.2.8应力腐蚀裂纹7.3 加工引起的金属脆化7.3.1过热脆化7.3.2组织脆化7.3.3杂质引起的脆化3）系列实验实验1 铝硅合金的细化和变质处理实验2 铸造残余应力的测定实验3 连铸钢水流动水力学模拟实验实验4 液态金属质量表征与识别方法实验5 消失模铸造实验6 先进压铸技术实验7 金属高温强度和塑性及其测定实验8 金属室温压缩的变形抗力测定及加工硬化分析实验9 金属高温压缩塑性变形及其变形抗力测定实验10 金属压缩过程中的摩擦系数测定及压缩过程数值模拟实验11 金属薄板的成形极限实验12 金属室温压缩的塑性及其流动实验13 金属薄板的弯曲试验实验14 拉深成形的凸耳现象及其模具分析实验15 热循环对材料组织与性能的影响实验16 残余应力盲孔法测定与消除实验17 工业机器人运动编程及自动弧焊实验18 脉冲TIG焊实验19 电阻点焊实验20 焦点位置对CO2激光焊缝成形及熔化效率的影响实验21 激光焊接过程检测与控制——等离子体的光电检测与焦点位置寻优实验22 脉冲Nd：YAG激光加工实验23 激光相变硬化实验24 激光熔覆实验25 等离子喷涂涂层的制备与观测实验26 干摩擦及油润滑条件下的摩擦学实验实验27 功能薄膜的制备方法以及光电学性能测试实验实验28 铁基粉末冶金实验29 金相图像分析实验30 热膨胀法测定钢的连续冷却转变图希望以上资料对你有所帮助，附励志名3条：1、积金遗于子孙，子孙未必能守；积书于子孙，子孙未必能读。
清华大学0805材料科学与工程考研专业目录及考试科目
清华大学0805材料科学与工程考研专业目录及考试科目一、专业目录清华大学0805材料科学与工程考研专业目录包含以下几个研究方向：1. 金属材料与表面工程2. 高分子材料与工程3. 无机非金属材料4. 材料物理与化学5. 材料加工工程6. 生物医用材料与器械7. 先进材料设计与计算8. 纳米技术与材料二、考试科目清华大学0805材料科学与工程考研专业的考试科目主要分为两个部分：公共课和专业课。
1. 公共课公共课包括以下几个科目：1.1 政治理论：主要测试考生对中国特色社会主义理论体系、中共党史、马克思主义基本原理等方面的理解和掌握程度。
1.2 英语：主要测试考生的英语阅读和写作能力。
1.3 数学一：主要测试考生的数学分析和线性代数方面的知识。
1.4 数学二：主要测试考生的数学推理和概率统计方面的知识。
1.5 综合能力：主要测试考生的逻辑思维、分析能力和综合素质。
2. 专业课专业课主要包括以下几个科目，考试内容与材料科学与工程专业相关：2.1 材料学原理：主要测试考生对材料结构、性能、加工等方面的基本原理和知识的了解和掌握程度。
2.2 材料物理性能：主要测试考生对材料物理性能测试和表征方法的了解和应用能力。
2.3 材料加工工程：主要测试考生对材料加工原理、方法和技术的掌握程度。
2.4 材料分析与表征：主要测试考生对材料分析与表征方法的了解和应用能力。
2.5 材料设计与计算：主要测试考生对材料设计和计算方法的掌握程度。
2.6 材料应用与发展趋势：主要测试考生对材料应用领域和发展趋势的了解和分析能力。
三、结语总之，清华大学0805材料科学与工程考研专业目录及考试科目非常丰富多样，涵盖了材料科学与工程领域的核心知识和技能。
准备考研的同学们应根据自己的兴趣和实际情况选择适合自己的研究方向，并在备考过程中认真学习和准备每一个考试科目，以取得优异的成绩。
加油！。
《材料学概论》课程简介和教学大纲
《材料学概论》课程简介课程编号：02024914课程名称：材料学概论［无"Introduction to Materials Science学分:2学时：32 （课内实验（践）：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：无机非金属材料工程先修课程：大学物理、材料化学基础考核方式与成绩评定标准：总评成绩根据平时成绩（包括考勤、作业、上课听讲等，占20 %）和小论文考查（占80 %）综合评定。
教材与主要参考书目：1.教材：许并社主编.材料概论［M］.北京：机械工业出版社，2012.2.主要参考书目：［1］冯端，师昌绪，刘治国主编.材料科学导论［M］.北京：化学工业出版社，2002.［2］周达飞主编.材料概论［M］.北京：化学工业出版社，2009.［3］徐晓虹主编.材料概论［M］.北京：高等教育出版社，2006.［4］（美）史密斯（Winiam ESmith）,哈希米OaVad Hashemi）著.材料科学与工程基础（英文版）［M］.北京：机械工业出版社，201L内容概述：本课程主要介绍常用的各类工程材料包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料以及在三者基础之上发展的复合材料的成分、组织结构、生产工艺、性能和应用。
通过分析人类社会经济生活中大量有关使用“材料”实例以及对“材料”逐步深入认识的过程，让学生自我总结材料科学与工程的形成历程；授课过程中贯穿材料科学与工程“四要素''主线，通过大量实例，从不同角度深入分析不同类型材料（金属材料、无机非金属材料和高分子材料）存在的共性规律及核心本质，让学生自然形成与掌握材料科学与工程“四要素”原则，让学生自觉提高材料科学与工程专业的基本能力和素质，接受科学作风、科学素质、创新意识和创新能力的培养。
This course mainly introduces the composition, microstructure, processing, properties and application of engineering materials including metals, inorganic materials, polymer materials and composite materials based on the development of the above three materials. This course enables students to summarize the development history of the discipline of materials science and engineering by analyzing a number of materials examples in socioeconomic life. This course makes a deep analysis in the common character and core essence of various types of materials from various angles. This course also enables students to grasp the “four essences of the materials”, enhance the basic abilities and professionalism as a student of Material Science and Engineering College andaccept the education on the scientific attitude, scientific literacy, innovation consciousness and ability.《材料学概论》［无］教学大纲课程编号：02024914课程名称：材料学概论［无"Introduction to Materials Science学分：2学时：32 （课内实验（践）：0 上机：0 课外实践：0 ）适用专业：无机非金属材料工程建议修读学期：3先修课程：大学物理、材料化学基础一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是无机非金属材料工程专业的第一门专业课。
工程材料全面答案清华大学出版
工程材料思考题参考答案第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
答：点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。
线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。
如位错。
面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。
如晶界和亚晶界。
亚晶粒：在多晶体的每一个晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小、位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌而成晶粒，称亚晶粒。
亚晶界：两相邻亚晶粒间的边界称为亚晶界。
刃型位错：位错可认为是晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体的局部滑移而造成。
滑移部分与未滑移部分的交界线即为位错线。
如果相对滑移的结果上半部分多出一半原子面，多余半原子面的边缘好像插入晶体中的一把刀的刃口，故称“刃型位错”。
单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。
多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。
过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。
自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。
变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？答：常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。
9-16工程材料-
清华大学《工程材料》32学时讲稿9/16工程材料：金属材料（教材P162－P247）金属材料：合金钢（教材P219－P247）第九章有色金属及其合金在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其它的金属材料称为有色金属。
与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。
例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必需的材料，等等。
随着航空、航天、航海、石油化工、汽车、能源、电子等新型工业的发展，有色金属及其合金的地位将会越来越重要。
本章主要介绍工业上广泛使用的铝合金、铜合金、钛合金和轴承合金等有色金属的性能特点，为合理选用材料打下基础。
第一节铝及其合金一、纯铝纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660℃，具有面心立方晶格，没有同素异构转变。
它的密度小（只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。
纯铝化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。
纯铝在低温下，甚至在超低温下都具有良好的塑性和韧性，在0℃～－253℃之间塑性和冲击韧性不降低。
纯铝具有一系列优良的工艺性能，易于铸造，易于切削，也易于通过压力加工制成各种规格的半成品。
所以纯铝主要用于制造电缆电线的线芯和导电零件、耐蚀器皿和生活器皿，以及配制铝合金和做铝合金的包覆层。
由于纯铝的强度很低，其抗拉强度仅有90～120MPa/m2，所以一般不宜直接作为结构材料和制造机械零件。
纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。
纯铝的牌号用“铝”字汉语拼音字首“L”和其后面的编号表示。
高纯铝的牌号有LG1、LG2、LG3、LG4和LG5，“G”是高字的汉语拼音字首，后面的数字越大，纯度越高，它们的含铝量在99.85%～99.99%之间。
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五金手册第1篇工程材料及制品第1章钢铁材料1.1 名称和符号1。
2 普通碳素结构钢1.3 优质碳素结构钢1.4 低合金高强度结构钢1。
5 合金结构钢1.6 易切削钢1.7 碳素工具钢1.8 合金工具钢1.9 高速工具钢1。
10 弹簧钢1。
11 滚动轴承钢1。
12 不锈钢和耐热钢1。
13 模具钢1.14 铸钢1.14。
1 普通铸钢1.14。
2 合金铸钢1.15 铸铁1.15.1 铸铁的名称、代号1。
15。
2 灰铸铁1。
15。
3 球墨铸铁1.15。
4 蠕墨铸铁1.15。
5 可锻铸铁1。
15.6 特殊性能铸铁1。
16 生铁1。
17 钢材的色标第2章钢铁材料制品2.1 钢板和钢带2.1.1 热轧钢板和钢带2。
1。
2 冷轧钢板和钢带2.1.3 钢板每平方米的质量2.2 钢型材2。
2。
1 圆钢和方钢2。
2.2 扁钢2。
2。
3 热轧六角钢和八角钢2.2.4 冷拉圆钢、方钢、六角钢2。
2。
5 热轧等边角钢2。
2。
6 热轧不等边角钢2.2。
7 冷弯等边角钢2。
2.8 冷弯不等边角钢2。
2。
9 热轧工字钢规格和质量2。
2。
10 热轧普通槽钢规格和线质量2。
2。
11 热轧L型钢2。
2.12 冷弯等边槽钢2.2。
13 热轧钢筋混凝土用圆钢筋2.3 钢管和铸铁管2.3.1 普通无缝钢管2。
3。
2 结构用无缝钢管2。
3.3 高压锅炉用无缝钢管2。
3.4 精密无缝钢管2。
3。
5 低压流体输送用焊接钢管2。
3。
6 不锈钢管2。
3.7 水、煤气管2.4 钢丝2。
4。
1 一般用途低碳钢丝2。
4.2 重要用途低碳钢丝2。
4.3 冷拔圆钢丝、方钢丝、六角钢丝2。
4.4 冷拉碳素弹簧钢丝2.4。
5 重要用途碳素弹簧钢丝2。
4。
6 棉花打包用镀锌钢丝第3章有色金属材料3。
1 有色金属材料3。
1。
1 有色纯金属符号及物理性质3。
1。
2 有色金属及其合金3.2 有色金属材料的编号、牌号3。
2.1 铝及铝合金3。
3 铝合金的品种、状态和典型用途3.3.1 铜及铜合金3。
功能材料清华大学工程材料
内容提要：
介绍功能材料的发展及分类，介绍常用 电功能材料、磁功能材料、热功能材料、 光功能材料等应用。
学习目标：
了解各种功能材料及其基本应用。
●概述
具有某种或某些特殊物理性能 或功能的材料叫作功能材料。
电功能材料 磁功能材料 热功能材料 光功能材料
功能材料发展过程：
●最早：铜、铝导线及硅钢片等。电工合金、 磁与电金属功能材料（电力工业发展）
制作磁带、磁盘、磁卡片及磁鼓等。
●(Mn, Zn) Fe2O4系 (Ni, Zn) Fe2O4系单晶和多晶铁氧体 Fe-Ni-Nb(Ta)系 Fe-Si-Al系高硬度软磁合金 Fe-Ni(Mo)-B(Si)系 Fe-Co-Ni-Zr系非晶软磁合金
制作磁头。
●稀土-过渡族非晶合金薄膜 加Bi铁石榴石多晶氧化物薄膜
Mn-Ni-Cu三合合金 黑色金属合金：Fe-Ni-Mn合金、
Fe-Ni-Cr合金 制造热双金属片主动层材
料, 制造室温调节装置、自断
路器、各种条件下的自动控
制装置等。
双金属片式温度计
形状记忆材料 一、形状记忆效应
形状记忆效应 材料在高温下形成一定形状， 冷却到低温进行塑性变形为另一形状，然后 经加热后通过马氏体逆相变, 可恢复到高温 时的形状。
膨胀材料
热功能材料
☆ 老师提示：重点内容
绝大多数金属和合金都有热胀冷缩的现象， 不同金属和合金，膨胀和收缩程度不同。一般用 线膨胀系数来表示热膨胀性的大小。
根据膨胀系数的大小把膨胀材料分为三种： 低膨胀材料 定膨胀材料 高膨胀材料
一、低膨胀材料
低膨胀材料在-60 ℃～100 ℃内膨胀系数 极小。
磁性材料
磁铁氧体
【最新推荐】2021版新高考化学人教版一轮教师用书：第3章 第3节 金属材料 铝、铜及其化合物 Word版含答案
第三节金属材料铝、铜及其化合物合金与金属矿物的开发利用1．合金(1)概念：合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质，属于混合物。
(2)性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点：一般比它的各成分金属的低；②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。
注意：并非所有的金属都能形成合金，若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点，则二者不能形成合金。
如Cu与Na，Fe与Na等不能形成合金。
2．常见的金属材料(1)金属材料的工业分类黑色金属材料有色金属材料铁、铬、锰以及它们的合金 除黑色金属以外的其他金属及其合金③铝及铝合金⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧ 铝⎩⎨⎧ 性能：良好的延展性和导电性用途：制导线铝合金⎩⎨⎧ 性能：密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉用途：主要用于建筑业、容器和包装业、交通运输业、电子行业等3．金属矿物的开发利用(1)金属在自然界中的存在形态 ①在自然界中绝大多数金属以化合态的形式存在。
②少数化学性质不活泼的金属存在游离态。
(2)金属冶炼的实质使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：M n ＋＋n e －===M 。
(3)金属冶炼的一般步骤(4)常见冶炼方法(对于金属活动顺序表中金属)①电解法——K ～AlNa ：2NaCl(熔融)2Na ＋Cl 2↑；Mg ：MgCl 2(熔融)Mg ＋Cl 2↑；Al ：2Al 2O 3(熔融)=====电解冰晶石4Al ＋3O 2↑。
②热还原法——Zn ～Cu高炉炼铁：3CO ＋Fe 2O 32Fe ＋3CO 2；铝热反应制铬：2Al ＋Cr 2O 32Cr ＋Al 2O 3；焦炭还原铜：C ＋2CuO2Cu ＋CO 2↑。
③热分解法——Hg 、AgHg ：2HgO2Hg ＋O 2↑；Ag ：2Ag 2O4Ag ＋O 2↑。
[补短板](1)绝大部分金属在常温是固体，但汞为液体。
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(4) 锻铝合金 锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-NiFe系合金。 2A50(LD5)、2A70(LD7)、2A14(LD10)
合金元素种类多但用量少。 有良好的热塑性、铸造性能和锻造性能， 并有较高的机械性能。 用于承受重载荷的锻件和模锻件。 要进行固溶处理和人工时效。
合于金铸造成生分产位，于称F -为D铸之造
间铝的合合金金。，可进行固溶
－时效强化。
铝合金分类示意图
1. 铝合金的时效
☆ 老师提示：重点内容
(1) 固溶处理
将(2成) 时分效位于D～F 之间的合
金加固热溶到处α理相的区过, 饱保和温α获固得溶单体相 α不固稳溶定体，，有迅分速解水出冷强，化在相室过温渡得 到到稳过定饱状和态的的α固倾溶向体。, 室这温种或处低理 方温式加称热时固，溶强处度理和。硬度会明显 升高。称为时效或时效硬化。
7A04(LC4)、7A09(LC9)等。锌、铜、镁与铝 形成固溶体和多种复杂的第二相(例如MgZn2、 Al2CuMg、AlMgZnCu等)。
固溶处理和人工时效后，很高的强度和硬度， 是强度最高的一类铝合金。 抗蚀性较差，高温下软化快。 用包铝法可提高抗蚀性。
制造受力大的重要构件， 例如飞机大梁、起落架等。
3. 铸造铝合金
用于焊接容器、管道，以及承受中等载荷的C合u金-M硬g铝系合2A金0,1另(L含Y1有) 少量锰。
可w(进Cu行)2时.6效%强、化w，(M可g热)0处.4理%强。化的铝合金，也 可效进速CM 少M 采主●合退w●w标高u行度((用 火要金量ngCC、准 合主、形 较uu用 元固 后TM))i金硬要C变 慢、44溶 变于 素gu..硬铝提强 。44B处 形制 含含可%%细铝2高化作量理加量形A、、化抗。铆中和工较成12ww晶1蚀A钉等自性低强(((1粒M M L性，，然能,化Y2塑,gg,1(常强时良相提L并))1性Y01)称度效好θ高起1..好652及铆和提，合%%一),s钉塑高时强金定、、相硬性强效度强固ww;铝 属度后低度溶((M M。 中和 切。。强nn等硬 削化))00水度 加作..66平， 工%%用。时 性。 。; 能
显著在降室低温。放置, 随着时间强度逐渐提高, 经4
天～5天后 σb可达420 MPa。
Al-Cu合金时效
(4) 时效规律： 时效温度高，强化效果小; 时效温度高，时效速度越快; 低温抑制时效的进行。
(5) 回归 自然时效后的铝合金，在230 ℃～250 ℃ 短时间加热后, 快速水冷至室温，重新变软。 在室温下又能发生自然时效。称为回归。
铝合金的固溶处理
自然时效 室温下进行。 人工时效 加热时进行。
举例：
Al-Cu合金 相图
(3含) 合4金%C发u生的时A效l-C的u条合件金，加热到550 ℃保 温后, 在水中快冷, θ相(CuAl2)来不及析出, 合合金金获在得高过温饱形和成的均α匀固的溶固体溶组体织。, 强度为
固σ溶b=体3中1溶0 M质P的a溶解度必须随温度的降低而
二、铝合金
（铝1）合变金形有铝较合高金的强成度分，低良于好D的的加合工金性，能加。热制
时造能承形受成较单大相载固荷溶的体机组器织零，件塑和性构较件好。，适于变形
加工，铝称合为金变分形变铝形合铝金合。金和铸造铝合金两类
（●不2）可铸热造处铝理合强金化的
铝合成金分成高分于低D 于的F合的金合，
金化由，。于不冷能却进时行有热共处晶理反强应 发●生可，热流处动理性强较化好的，铝适
性能不密,能度但进 比因行 纯太时 铝软效小而硬, 切强化削度，加比属工A于l性-不M能可n不合热良金处。高理,强具化有的高铝 合的抗金用蚀。于性焊和接塑件性、,容焊器接、性管能道良，好或, 但需切用削深加延工伸性、能弯 曲差等。可方冷法变制形造，的利低用载加荷工零硬件化、提制高品强以度及。铆钉等。
也较合好金。元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及变 形加主工要性用能于较轧差材。、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大 型铆用钉于等制重作要航零空件模。锻件和重要的销、轴等零件。
铝合金应用举例：
铝合金型材
飞机用座椅轨道及航空零件
铝合金散热器
铝合金汽车车身
(3) 超硬铝合金 超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系 合金, 含有少量的铬和锰。
老师提示: 时效后的铝合金回归处理,软化 状态进行冷变形。可用铝合金铆钉随时进 行飞机的铆接和修理等。
2. 变形铝合金
(1) 防锈铝合金 主要合金元素是锰和镁。锰提高抗蚀能力，并
起固●3溶A强21化(L作F2用1。) 镁Al固-M溶n强合化金，同w时(M降n低)1密.4度%。 好。锻抗●5蚀造A退性05和火(L强后F5是度) 单比A相纯l-固铝M溶高g合体, 有金，良抗好w蚀的(性M塑能g性)高5和%，焊塑接性
3.4 有色金属及其合金
3.4.1 铝及铝合金
特点： (1) 密度小、比强度高 纯铝密度为 2.7g/cm3，为铁的1/3。铝合金密 度小，强度与低合金高强钢强度相近，比强度 比一般高强钢高得多。 (2) 有优良的物理、化学性能 铝的导电性好，仅次于银、铜和金，在室温 时的导电率约为铜的64%。 铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力，磁 化率极低，接近于非铁磁性材料。
(3) 加工性能良好 铝及铝合金(退火状态)的塑性很好，可以 冷成形。 切削性能也很好。 超高强铝合金成形后可通过热处理获得 很高的强度。 铸铝合金的铸造性能极好。
由于上述优点，铝及铝合金在电气工程、 航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有 广泛的用途。
一、纯铝
1. 高纯铝 纯度 99.93～99.99% ， 牌号 L01、L02、 L03、L04，编号越大，纯度越高。 用于科学研究及制作电容器等。 2. 工业高纯铝 纯度 98.85～99.9%，牌号 L0、L00 。 用于制作铝箔、包铝、冶炼铝合金的原料。 3. 工业纯铝 纯度 98.0～99.0% ，牌号 L1、L2、L3、L4、 L5，编号越大，纯度越低。 用于制作电线、电缆、器皿及配制合金。