华科-工程材料学-思维导图 一.材料的性能
《工程材料》材料的结构与性能 ppt课件
晶向族用尖括号表示, 即<uvw>。
如: <100> = [100] + [010] + [001]
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在立方晶系中, 一个晶面指数与一 个晶向指数数值和符号相同时, 则该晶 面与该晶向互相垂直。
如：(111)⊥[111]。
晶面与晶向互相垂直
1. 金属晶体具有确定的熔点 纯金属缓慢加热到一定温度, 固态金属熔化 成为液态金属。熔化过程中温度不变。
熔化温度(T0)称为熔点。
非晶体材料在加 热时, 固态转变为 液态时, 温度变化。
晶体和非晶体的熔化曲线
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2. 金属晶体具有各向异性
在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的 方式和密度不同，它们之间的结合力的大小 也不相同，因而金属晶体不同方向上的性能 不同。这种性质叫做晶体的各向异性。
晶胞
老师提示 不同元素组成的金属晶体因晶格形
式及晶格常数的不同，表现出不同的物理、
化学和力学性能。金属的晶体结构可用X射线
结构分析技术进行测定。
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一、三种常见的金属晶体结构
☆ 老师提示：重点内容
1. 体心立方晶格(胞) ( BCC 晶格)
8个原子处于立方体的角上，1个原子处于立 方体的中心, 角上8个原子与中心原子紧靠。
式中：ρ 为位错密度, 单位为m-2， ΣL 为位错线总长度, 单位为m, V为体积, 单位为m3。
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位错对性能的影响： ●金属为理想晶体或含极少量位错时, 金属
的屈服强度σs 很高。
●当含有一定量的位错时, 强度降低。 ●退火金属中位错密度为 106～8 cm-2 ，强 度最低。
一建机电工程常用材料思维导图
环氧树脂粘合剂 酚醛树脂粘合剂 丙烯酸酯类粘合剂 橡胶粘合剂 聚酯酸乙烯粘合剂
电线 电缆
BX型、BV型 RV型、RX型 BVV型、RVV型
YJV型 YJV22型 ZRYJFE型、NHYJFE型 YJV32型、WDZANYJFE型 KVV型控制电缆
电气新材料
耐火线缆 阻燃线缆 低烟无卤/低烟低卤线缆 防白蚁/老鼠线缆 耐油/耐寒/耐温/耐磨线缆 矿用线缆 薄壁电线
陶瓷
按原料来源分类
普通陶瓷 特种陶瓷
按照陶瓷材料性能和用途分类
结构陶瓷 功能陶瓷
陶瓷主要用途
陶瓷制品 结构陶瓷 功能陶瓷
非金属材料
塑料
热塑性塑料
聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯
热固性塑料
酚醛塑料 环氧塑料
塑料制品
聚氯乙烯 聚乙烯 聚四氟乙烯
橡胶
天然橡胶 氯化橡胶 丁苯橡胶 氯丁橡胶 氯磺化聚乙烯橡胶 丁酯橡胶
电气材料
绝缘漆
按漆基分类 按用途分类
天然树脂 合成树脂
浸渍漆 漆包线漆 ห้องสมุดไป่ตู้盖漆 硅钢片漆 防电晕漆
绝缘材料
绝缘胶
灌注胶 浇注胶 包封胶
气体介质绝缘材料
空气 二氧化硫 氮气 六氟化硫
液体介质绝缘材料
变压器油 断路器油 电容器油 电缆油
云母制品
云母带 云母板 云母箔 云母玻璃
层压制品
层压板、管（筒）、棒、电容套管芯 其他特种型材
高分子材料
纤维
天然纤维 人造纤维 合成纤维
棉花 麻 羊毛 蚕丝 。。。。
聚酯纤维（涤纶） 聚丙烯腈纤维（腈纶） 聚酰胺纤维（锦纶） 聚乙烯醇纤维（维纶） 聚丙烯纤维（丙纶） 聚氯乙烯纤维（氯纶）
【学习课件】第1章_工程材料及其性能
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2.载荷下的变形
（1）弹性变形 随外力消除而消失的变形称为弹性变形。
（2）塑性变形 当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。
3.常用力学性能指标
金属材料的力学性能是指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗变形和断裂 的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等， 它们是衡量材料性能和决定材料英语范围的重要指标。
按外力的作用性质，可分为三种：
（1）静载荷
大小不变或变化很慢的载荷。如：书放在桌子上，桌子所受的力。人站在 地面上，地面所的力等等。
（2）冲击载荷
突然增加或消失的载荷。如：在墙上钉钉子，钉子所受的力等等。
（3）交变载荷
周期性的动载荷。根据作用形式不同，载荷又可分为：拉、压载荷，弯曲 载荷，剪切载荷，扭转载荷。
下降，随后，在外力不
增加或上下波动情况下，
试样继续伸长变形，在
力－伸长曲线出现一个
波动的小平台，这便是
屈服现象。
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②屈服强度σs
► 屈服点是指材料开始产生明显塑性变形（即 屈服）时的应力，用符号σs（Mpa）表示即：
sS =
FS So
式中FS——试样发生屈服现象时的载荷，N ； So——试样原始截面积，mm2。
► 除了上述材料强度外，还有机械零件和构件的结构 强度。
► 工程上常用的强度指标有强度指标有屈服强度、规 定残余延伸强度、抗拉强度等。
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►材料强度的大小通常用单位面积上所承受 的力来表示，其单位为N/m2(Pa)，但Pa这 个单位太小，所以实际工程中常用MPa （MPa=106Pa）作为强度的单位。
完整版华科工程材料学习题含答案
8.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、 和断裂三个阶段。
9.金属塑性的指标主要有 _伸长率
率两种。
二. 选择题
1.金属键的特点是B:
A.具有饱和性B.没有饱和性C.
D.具有方向性
2.共价晶体具有__A:
A.高强度B.低熔点C.不稳定结构 电性
3.决定晶体结构和性能最本质的因素是A:
A.原子间的结合力B.原子间的距离C.原子的大
小D.原子的电负性
4.在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离时，作规则排
列，并处于稳定状态，则其对应的能量分布为：B
A.最高B.最低C.居中D.不确定
5.稀土金属属于B:
A.黑色金属B.有色金属C.易熔金属D.难
熔金属
6.洛氏硬度的符号是__B:
A.HB B. HR C. HV D.HS
o=1Omm,经拉伸实验测得其伸长率35、渝均为25%,
试样拉断时标距长度。
5.3与书两个性能指标，那个表征材料的塑性更准确？塑性 指标在工程上有哪些实际意义？
6.a指标有什么实用意义？
7.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
8.在零件设计中必须考虑的力学性能指标有哪些？为什
么？
第二章
一.填空题
同D.与Zn相同
5.在面心立方中，原子密度最大的晶向是A
A.<110>B.<100>C.<111>D.<112>
6.在体心立方中，原子密度最大的晶面是B
A.{100} B. {110} C. {111} D. {112}
7.每个体心立方晶胞中包含有B个原子
A.1B.2C.3D.4
华科-工程材料学-思维导图 十.选材及设计
弹簧(弹簧钢)
下料+压力成型+淬火+中温回火+喷丸强化
轴类(调质钢)
下料+锻造+正火+加工+调质+喷丸+精加工
零件的失效 十.选材及设计
选材原则 例子
设计不当
失效原因
选材不当 加工不当
类别错误 质量不过关 淬火不当 回火不当
安装与使用不当
过量变形失效
弹性，刚度不足 塑性，屈服强度不够
塑性断裂(有先兆)，抗拉压强度不够
形式
断裂失效
脆性断裂(无先兆)，热处理不当，含杂质 疲劳断裂，裂纹敏感性高(喷丸处理)
蠕变断裂
表面损伤失效(磨损，接触疲劳，腐蚀)
力学性能
一般原则
工ห้องสมุดไป่ตู้性能
经济性
程序，工作条件，失效形式，抗力指标，多种 候选材料，工艺性和经济性
机床齿轮(调质钢)
锻造+正火/等温退火+粗加工+调质+精加工 +表面高频淬火，低温回火/渗氮+精磨
汽车变速齿轮(渗碳钢)
下料+锻造+正火+加工+渗碳+淬火，低温回火 +喷丸+磨削加工
机械工程材料知识点思维导图复习资料-改善材料性能的热处理、合金化及改性
机械工程材料知识点思维导图复习资料-改善材料性能的热处理、合金化及改性机械工程材料知识点思维导图复习资料-改善材料性能的热处理、合金化及改性.WPS【珍惜当下，不负遇见】（本文档共【 4 】页/【946 】字）单位姓名20XX年X月改善材料性能的热处理、合金化及改性⒈掌握概念：P、S、T、B、M、S回、T回、M回、、完全退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、正火、淬火、淬透性、淬硬性、表面淬火、渗碳、调质。
⒉掌握金属材料在加热与冷却过程中的主要变化⑴钢在加热时的转变（奥氏体的形成）⒈）转变温度共析钢：加热超过PSK线（A1）时，完全转变为奥氏体，平衡状态下亚共析钢：必须加热到GS线（A3）以上过共析钢：必须加热到ES线（A CM）以上，才能全部获得奥氏体。
⒉）奥氏体的形成：晶核形成、晶核长大、剩余渗碳体溶解、奥氏体成分均匀化四个基本过程。
⒊）影响奥氏体转变的因素①加热温度：提高加热温度，加速了奥氏体的形成。
②加热速度：加热速度越快，缩短奥氏体的形成时间。
③．钢中碳含量：碳含量增加时，转变速度加快。
④．合金元素：大部分合余元素加入钢中，减慢了奥氏体的形成速度。
⑤．原始组织：片状珠光体奥氏体形核长大快＞粒状珠光体。
⑵、钢的冷却转变（等温冷却）：共析钢过冷奥氏体等温转变产物的组织和特性1）珠光体类转变组织： (高温转变区)，在A1～550℃之间2）贝氏体转变(中温转变)：转变温度：在550℃～Ms：之间，550℃~350℃上贝氏体半扩散型，Fe不扩散，C原子有一定的扩散能力羽毛状碳化物在F间，韧性差350℃~MS下贝氏体C原子有一定的扩散能力针状碳化物在F内，韧性高，综合机械性能好3）.低温转变：（马氏体转变）：温度Ms～Mf，马氏体转变区⑷、钢的冷却转变（连续冷却）1）转变产物：①冷却速度＞kV时，钢将转变为M+A残②冷却速度＜kV时，钢将全部转变为P类③冷却速度≈kV～k V之间(例如油冷)时：M+A残+T⒊掌握钢在回火时的转变1）回火目的：①获得所需要的机械性能，②稳定组织和尺寸：③消除内应力：2）回火后组织低温回火： 150～250℃，得M回。
第一章 工程材料的性能.ppt
• 维氏硬度
• 维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值， 后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。
• 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬 度试验 、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。
• 韧脆转变温度 • 材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范
围内冲击韧性值急剧下降的现象称韧脆转变。发生 韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。材料的使用 温度应高于韧脆转变温度。
• 体心立方金属具有韧脆转变温度，而大多数面心立方金 属没有。
TITANIC
建造中的Titanic 号
TITANIC的沉没 与船体材料的质量 直接有关
第一章 材料的性能
• 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。 包括力学性能、物理性能和化学性能。
• 工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。 包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。
一、金属材料的一般性能
（一）金属材料的物理性能
1. 密度 2. 熔点 3. 导电性 4. 导热性 5. 热膨胀性 6. 磁性
含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
铝合金的热处理要求较严。 铜合金只有几种可以用热处理强化。
练习题
一、名词解释 工艺性能 、 刚度 、 疲劳
二、简答题
、 冲击吸收功 、 冲击韧度
1. 何谓金属材料的力学性能？有哪些主要指标？各自的定义？ 2. 外力（载荷）有哪些主要形式？按载荷特性又可分成哪三
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为：
材料科学与工程基础实验指导书
第六章 X射线衍射
实验1物相定性分析 实验2物相定量分析
第七章材料的热学性能
实验1无机材料导热系数测定 实验2差热分析 实验3热重分析 实验4膨胀分析
第八章电子显微镜
实验1透射电镜复型样品的制备 实验2透射电镜薄膜样品制备 实验3透射电镜结构及薄膜样品观察 实验4透射电镜电子衍射 实验5透射电镜样品衍衬像及高分辨像观察（选做） 实验6扫描电镜结构、原理及应用 实验7电子探针结构、原理及应用
第十章材料科学与工程综合实验
实验1真空感应悬浮熔炼实验 实验2玻璃熔制实验 实验3酒精热法和超声波辐射法合成ZnO纳米晶
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01 思维导图
03 读书笔记 05 精彩摘录
目录
02 内容摘要 04 目录分析 06 作者介绍
思维导图
本书关键字分析思维导图
实验
材料
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材料科学
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基础
学生
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本书内容涵盖材料科学专业所应用的基础实验，包括材料制备、结构表征及性能测试，通过此类实验能使学 生在材料科学实验基本技能方面得到训练并有利于巩固和深化课堂学到的知识，建立起完整的知识体系，从而有 效地提高学生的科研及创新能力，适合材料类各专业。
谢谢观看
4 第十章材料科
学与工程综合 实验
5 第十一章实验
华科-工程材料学-思维导图 二.材料的晶体结构
标定(晶向指数)，方括号，无逗号，负号置上， 相互平行，方向一致
晶向族(方向不同的晶向同等)，任意交换指数 位置和符号
标定(晶面指数)，圆括号，无逗号，负号置上， 相互平行
晶面族，大括号，任意交换指数位置和符号
α-Fe
原子数，2
点阵常数，a
原子半径，√3*a/4
BCC
配位数，8
致密度，0.68
密排方向，<111>，1.16/a
原子半径，a/2
配位数，12
致密度，0.74
原子半径，
致密度，
概念
配位数，
晶向原子密度
晶面原子密度
概念
单晶体(一个晶粒)(各向同性)，多晶体(各向异 性)晶Biblioteka ，晶界(不一定平整)组织，相
空位
点缺陷
间隙原子
置换原子
晶体缺陷
线缺陷
位错，正常排列的晶体中，某一部分多了一层 或少了一层
附近有晶格畸变
特点
异类原子密度高于平均值 位错可以移动(塑性变形的原因)
基本知识 二.材料的晶体结构
特点
晶体结构，三维空间有序排列的特征
晶格，
基本概念
晶胞，晶格中的最小立体单元(一般为平行六 面体)
晶格常数，三棱边长度，a,b,c
晶系(7个)(14个不拉菲点阵)
简单晶系和复杂晶系。区分，只有角点有一个 原子
角顶原子(1/8)，面上原子(1/2)，胞内原子(1)
晶向 晶向与晶面指数
可以与异类原子，位错作用
面缺陷(形式为晶界，亚晶界)
密排面，{110}，1.4/a^2
注，密排方向是晶向族，密排面是晶面族
Ag,Au
原子数，4
华科-工程材料学-思维导图-三.材料的凝固与相图
长大
分类
树枝状(非均匀)，存在杂质或成分过冷，不均 匀散热
结晶过程
等轴状(对称长大)，纯度高，凝固时不断地液 体补充
单位面积晶粒数量，1-8级
晶粒越细，强度越高，塑，韧性越好
晶粒大小
影响因素(形核率，长大速度)
过冷度，越大越细 杂质，细化晶粒 凝固条件(机械振动，超声波振动，细化晶粒)
加变质剂(孕育剂)
三.材料凝固与相图
晶体(有明显的熔点)，非晶体
基本概念
影响因素
粘度，越大越难成为晶体 冷却速度，越大越难成为晶体
过冷曲线，t-T
过冷过Biblioteka ，低于理想结晶温度才结晶过冷度
结晶条件
能量条件 结构条件
液体的自由能和固体有交点 过冷度越大，ΔG越大，驱动力越大 结构遗传性 一定条件下(尺寸大于临界尺寸)有晶核
工艺性能
铸造，共晶成分或纯金属(塑性好) 锻造，单相固溶体(晶粒细，塑性好)
合金的形式
相，化学成分和晶体结构均相同的组成成分， 分为固溶体与化合物
组织，微观相貌
合金的结晶 相
固溶体
间隙固溶 置换固溶
正常价化合物
金属间化合物
电子化合物 间隙化合物
性能，高硬，高脆，高熔
相图。成分，(P,T)，相之间的关系
二元相图，仅含两个组元的合金体系对应相图
如何建立，热分析法
匀晶相图，合金的二组元在液态和固态均无限 互溶，凝固时发生匀晶反应(液体直接结晶成 固溶体)
杠杆定律
相的成分确定 相的质量之比
液体无限互溶，固体有限互溶
合金相图
二元相图
二元共晶相图
共晶反应，从液体直接析出两种固溶体，形成 交替的片层组织
华科工程材料学习题(含答案)
工程材料学习题绪论、第一章一．填空题1.纳米材料是指尺寸在0.1-100nm 之间的超细微粒，与传统固体材料具有一些特殊的效应，例如表面与界面效应、尺寸效应和量子尺寸效应。
（体积效应、宏观量子隧道效应）2.固体物质按其原子(离子、分子)聚集的组态来讲，可以分为晶体和非晶体两大类。
3.工程材料上常用的硬度表示有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）以及显微硬度等。
4.在工程材料上按照材料的化学成分、结合键的特点将工程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料以及复合材料等几大类。
5.结合键是指在晶体中使原子稳定结合在一起的力及其结合方式 .6.材料的性能主要包括力学性能、物理化学性能和工艺性能三个方面。
7.金属晶体比离子晶体具有较强的导电能力。
8.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、弹塑性变形和断裂三个阶段。
9.金属塑性的指标主要有伸长率和断面收缩率两种。
二．选择题1.金属键的特点是B：A．具有饱和性 B. 没有饱和性 C. 具有各向异性 D. 具有方向性2.共价晶体具有 A ：A. 高强度B. 低熔点C. 不稳定结构D. 高导电性3.决定晶体结构和性能最本质的因素是 A ：A. 原子间的结合力B. 原子间的距离C. 原子的大小D. 原子的电负性4.在原子的聚合体中，若原子间距为平衡距离时，作规则排列，并处于稳定状态，则其对应的能量分布为：BA. 最高B. 最低C. 居中D. 不确定5.稀土金属属于 B ：A. 黑色金属B. 有色金属C. 易熔金属D. 难熔金属6.洛氏硬度的符号是 B ：A．HB B. HR C. HV D.HS7. 表示金属材料屈服强度的符号是 B 。
A. σeB. σsC. σB.D. σ-18.下列不属于材料的物理性能的是 D ：A. 热膨胀性B. 电性能C. 磁性能D. 抗氧化性三．判断题1. 物质的状态反映了原子或分子之间的相互作用和他们的热运动。
机械工程材料知识点思维导图复习资料-工程材料成型过程中的行为与性能变化
机械工程材料知识点思维导图复习资料-工程材料成型过程中的行为与性能变化.WPS【珍惜当下，不负遇见】（本文档共【 3 】页/【833 】字）单位姓名20XX年X月工程材料成型过程中的行为与性能变化掌握概念：冷加工、热加工、回复、再结晶，加工硬化⒈掌握金属的凝固⑴纯金属的结晶：由晶核的形成和长大这两个基本过程组成；晶核的形成：存在有两种方式，即自发形核和非自发形核；晶体长大的形态：有平面推进、树枝状生长两种；金属结晶过程缺陷的产生：缩孔和疏松，液体供应不充分，最后凝固的树枝晶之间的间隙不能被填满，将形成缩孔和疏松等缺陷。
⑵合金结晶的特点：合金结晶时有相的变化、成分变化，有成分偏析，它将引起铸件力学性能恶化和抗腐蚀性能降低。
⑶晶粒大小和控制：控制过冷度、加入形核剂、机械方法（振动与搅拌）⒉掌握铸造过程中的材料行为及性能变化⑴铸锭组织：表面细晶粒层、柱状晶粒层、中心等轴晶粒区⑵铸锭结构中主要的缺陷。
①缩孔与缩松集中的缩孔：金属凝固时体积要收缩，如果得不到液体的补充，就会形成缩孔。
缩松（分散性缩孔）：树枝晶结晶时不能保证液体的补给而在枝晶间和枝晶内形成细小而分散的缩孔。
②气孔③非金属夹杂物外来非金属夹杂物由冶炼、浇铸过程中炉衬、型壁材料等脱落进人铸锭带来；金属内部各种化学反应生成，非金属夹杂物很大的脆性，破坏金属晶体的连续性，促进裂纹的萌生和扩展削弱金属的机械性能。
④成分偏析枝晶偏析（微观偏析）：局限于一个或几个晶粒尺寸范围内的偏析。
可用扩散退火的方法来消除宏观偏折（或域偏析）：同一铸件中，表面和中心、上层和下层的化学成分也可能存在不均匀，这种较大尺寸范围内出现的偏析。
消除枝晶偏析：扩散退火或均匀化退火→把有枝晶偏析的合金加热到高温，长时间保温，使固溶体中原子充分扩散．以达到成分的均匀化。
⒊掌握冷塑性变形过程中的材料行为及性能变化冷塑性变形对金属组织与性能的影响冷塑性变形金属加热时组织与性能的变化⒋掌握热塑性变形过程中的材料行为及性能变化金属的热加工和冷加工热塑性变形对金属组织和性能的影响。