第一章工程材料导论
大一材料导论知识点总结
大一材料导论知识点总结材料导论是大一学生学习工程材料科学与工程必修课程的第一个核心科目。
在学习过程中，我们掌握了许多重要的知识点，下面将对这些知识点进行总结。
1. 材料的组成和结构材料的组成是指材料所包含的化学元素的种类和相对含量。
而材料的结构则指材料中原子、离子或分子的排列方式。
了解材料的组成和结构有助于我们深入了解材料的性质和功能。
2. 材料的物理性质材料的物理性质包括密度、热膨胀系数、导热性、电导率等。
了解材料的物理性质可以帮助我们选择适合特定应用的材料。
3. 材料的力学性能材料的力学性能是指在外力作用下材料的变形和破坏行为，包括弹性模量、屈服强度、延伸率等。
熟悉材料的力学性能有助于我们设计和优化使用合适材料的结构。
热处理是改变材料组织和性能的一种方法，包括退火、淬火、时效等。
掌握热处理技术可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
5. 材料的腐蚀与防护材料的腐蚀是指材料在特定环境条件下发生的不可逆的化学、电化学变化。
了解材料的腐蚀行为有助于选择合适的材料和防护措施，延长材料的使用寿命。
6. 材料的结构性能关系材料的结构和性能密切相关，不同结构的材料表现出不同的性能。
研究材料的结构性能关系可以帮助我们设计新型材料，并预测材料在特定应用中的性能。
7. 材料的晶体结构晶体结构是材料中晶粒的排列方式和相互关系。
了解材料的晶体结构有助于我们理解材料的各种性能，例如光学性能、磁性能等。
相图是描述材料在不同温度和成分条件下的相变规律的图表。
研究材料的相图可以为我们合理选择材料和优化材料的加工工艺提供依据。
9. 材料的复合材料复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有较好的综合性能。
了解复合材料的制备和性能有助于我们应用于各种领域。
10. 材料的可持续发展在材料的选择和利用中，应注重材料的可持续发展性能，包括资源可再生性、环境友好性等。
关注材料的可持续发展可以减少对环境的影响，推动可持续发展。
以上是大一材料导论的一些重要知识点的总结，通过学习和掌握这些知识点，我们能够更好地理解材料科学与工程，并在实践中更好地应用这些知识，为我国材料科学技术的发展做出贡献。
材料科学与工程导论
材料科学与工程导论
材料科学与工程是一门研究材料的性能、结构、制备和应用的学科，它涉及到各种材料，包括金属、陶瓷、高分子材料和复合材料等。
材料科学与工程的发展对于现代工业、能源、医疗、环境等领域都具有重要意义。
首先，材料科学与工程的研究对象是各种材料的性能和结构。
通过对材料的组成、微观结构和宏观性能进行研究，可以揭示材料的内在规律，为材料的设计、制备和应用提供科学依据。
其次，材料科学与工程的研究内容包括材料的制备和加工技术。
材料的制备和加工技术直接影响到材料的性能和应用范围，因此对于材料的制备和加工技术的研究具有重要意义。
另外，材料科学与工程还涉及到材料的应用和性能调控。
通过对材料的应用和性能进行研究，可以开发出具有特定功能和性能的材料，满足不同领域的需求。
总的来说，材料科学与工程是一门重要的交叉学科，它涉及到多个领域，对于现代社会的发展具有重要意义。
随着科学技术的不断发展，材料科学与工程也在不断取得新的进展，为人类社会的发展做出了重要贡献。
在材料科学与工程领域，我们需要不断深化对材料的认识，推动材料科学与工程的发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
希望通过我们的努力，能够推动材料科学与工程领域的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
工程材料教案范文
工程材料教案范文课程名称：工程材料课程时间：40学时课程目标：1.了解各种工程材料及其在不同工程领域的应用；2.掌握工程材料的常见性能和特点；3.培养学生对工程材料的分析和应用能力。
教学内容：第一周：导论1.工程材料的定义和分类；2.工程材料在建筑、桥梁、交通、电子等领域的应用。
第二至四周：金属材料1.常见金属材料的性质和特点；2.金属材料的结构与性能；3.金属材料的加工和应用。
第五至六周：无机非金属材料1.常见无机非金属材料的性质和特点；2.无机非金属材料的结构与性能；3.无机非金属材料的制备和应用。
第七至九周：高分子材料1.常见高分子材料的性质和特点；2.高分子材料的结构与性能；3.高分子材料的制备和应用。
第十至十一周：复合材料1.复合材料的概念和分类；2.复合材料的性能和特点；3.复合材料的制备和应用。
第十二至十四周：新型工程材料1.纳米材料的性质和应用；2.纳米材料在能源、环境、医疗等领域的应用。
教学方法：1.理论授课：通过讲授理论知识，概述工程材料的基本概念、分类和应用；2.实验教学：通过实验展示材料的性能和特点，培养学生的实验操作能力；3.案例分析：通过分析工程实际案例，引导学生分析工程材料的选择和应用。
评估方式：1.平时成绩：包括课堂表现、作业和实验报告等；2.期中考试：考察对课程内容的理解和掌握程度；3.期末考试：综合考察对于工程材料知识的综合应用能力。
教学资源：1.教材：工程材料学，高等教育出版社；2.实验设备和材料：金属样品、塑料样品、纤维样品等；3.计算机和多媒体设备：用于展示课程相关案例和理论知识。
教学反馈和调整：1.根据学生的学习成绩和反馈情况，调整教学内容和进度，保证学生的学习效果；2.定期与学生进行交流和沟通，了解他们的学习需求和问题，及时进行解答和指导。
制造基础习题及答案1-3章
第一章工程材料导论练习题一、思考题1.布氏和洛氏硬度法各有什么优缺点下列情况应采用那种硬度法来检查其硬度库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口2.下列符号所表示的力学性能指标的名称和含义是什么σb；σs；σ；δ；ɑk；HRC；HBS；HBW3.将钟表发条拉成一条直线，这是弹性变形还是塑性变形4.Define strength. Explain the procedure for measuring the tensile strength of steel.5.Explain the behavior of steels when they are tensile loaded.6.Define the following as related to engineering materials and explain the principles of their measurement.(a) Hardness; (b) Ductility7.Briefly explain the Brinell hardness test.8.Explain how the toughness of a material is measured9.What are the different tests available for hardness measurement Compare their individual merits.10.仓库中混存了相同规格的20钢、45钢和T10圆钢，请提出一种最为简便的区分方法。
11.现拟制造如下产品，请从碳素钢中选出适用的钢号：六角螺钉车床主轴钳工錾子液化石油气罐活搬手脸盆自行车弹簧钢锉门窗合页12.钢和铁在成分和组织上有什么主要区别磷和硫作为钢铁的一般杂质时，对钢铁性能有什么影响13.T10A和9SiCr各属什么钢种,含碳量分别是多少它们在使用上有何区别下列工具应分别选用它们中的哪一种①机用丝锥②木工刨刀(手工) ③钳工手锯条④手工绞刀⑤量具.14.State the difference between steel and cast iron, with respect to their compositions.15.State the reason as to why white cast iron is more brittle than grey cast iron.16.State how the carbon content influences the strength and ductility of plain carbon steels.17.State the ranges of composition for low, medium and high carbon steels. Give two applications for eachrange.18.Write the composition of the following steels:20, 75, Tl0A, 30CrMnSi, 38CrMoAlA, 40CrNiMn, 60Si2Mn, 9Mn2V, CrWMn, W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2, lCrl8Ni9Ti.19.某产品上的铸铁件壁厚计有5、20、52mm三种，机械性能全部要求σb=150Mpa,若全部选用HT150是否正确20.下列铸件宜选用那类铸造合金说明理由。
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲课程名称：材料科学与工程导论
课程学分：3学分
课程类型：必修课
先修课程：无
一、课程目标
本课程旨在向学生介绍材料科学与工程的基本概念和原理，培养学生
对材料研究的兴趣和基本研究能力，为学生今后深入学习和开展相关研究
奠定坚实的基础。
二、教学内容
1.材料科学与工程的基本概念和发展历史
2.材料的分类和特性
3.材料结构与性能关系
4.材料的制备与加工技术
5.材料测试与表征方法
6.材料应用与发展前景
三、教学方法
本课程采用理论授课、实验操作、案例分析等教学方法相结合。
在课
堂上，教师将讲解材料科学与工程的基本概念和原理，引导学生进行讨论
和思考，并通过实验操作和案例分析培养学生的实践能力和问题解决能力。
四、教学评估与考核
1.平时成绩占总评成绩的30%，包括课堂表现、作业完成情况等。
2.期中考试占总评成绩的30%，考查学生对课程内容的理解和应用能力。
3.期末考试占总评成绩的40%，考查学生对整个课程的掌握程度。
五、教材与参考书目
教材：。
机械工程材料导论
机械工程材料导论
机械工程材料导论是机械工程专业的一门基础课程，旨在介绍机械工程中常用的材料的基本知识和原理。
在机械工程中，材料的选择对于设计和制造过程至关重要。
机械工程材料导论课程主要涵盖以下内容：
1. 材料的分类和特性：介绍不同类型的材料，如金属材料、聚合物材料和陶瓷材料等。
并讲解其物理、化学和力学特性。
2. 材料的表征和测试：介绍材料的常用测试方法，如拉伸、压缩、硬度和断裂等。
学习如何通过测试来评估材料的性能。
3. 材料的加工和成型：介绍材料的加工和成型技术，如铸造、锻造、焊接、铣削和注塑等。
学习不同加工方法的原理和适用范围。
4. 材料的应用：探讨不同材料在机械工程中的应用，如结构材料、功能材料和高温材料等。
了解各种材料在不同领域中的优缺点。
通过学习机械工程材料导论，学生可以掌握不同材料的基本知识和原理，了解材料选择的影响因素，并能在设计和制造过程中合理选择和应用材料，提高机械产品的性能和质量。
大学材料导论知识点总结
大学材料导论知识点总结一、材料的基本概念1、材料的定义：材料是人类使用的各种原始、半成品和成品物质的统称。
它们通常包括金属、陶瓷、高分子材料、复合材料等，并且广泛应用于工业、建筑、医疗、航天航空等领域。
2、材料的分类：可以根据不同的属性将材料划分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
金属材料包括铁、铜、铝等金属元素及其合金；非金属材料包括陶瓷、高分子材料等；复合材料是由两种或两种以上不同种类的材料组成的混合材料。
3、材料的性能：材料的性能包括力学性能、物理性能、热学性能、电学性能、化学性能等。
在材料导论中，学生将学习如何通过实验或者理论计算等方法来评价和分析材料的各种性能。
二、材料的结构和性质1、金属材料的结构和性质：金属材料通常以金属原子通过金属键连接而成的结晶结构，具有良好的导电、导热、可塑性和韧性等性质。
在材料导论课程中，学生将学习如何通过晶体学和相变等知识来理解和分析金属材料的结构和性质。
2、非金属材料的结构和性质：非金属材料通常以共价键或者离子键连接而成的分子、离子或原子结构，具有较好的绝缘、耐热、耐腐蚀等性质。
学生将学习如何通过结构化学等知识来理解和分析非金属材料的结构和性质。
3、复合材料的结构和性质：复合材料由两种或两种以上不同种类的材料组成，它具有各种不同种类材料的优点，并且能够弥补各种不同种类材料的缺点。
在材料导论中，学生将学习复合材料的组成、制备方法、结构和性质等知识。
三、材料的应用和研究方法1、材料的应用：材料广泛应用于工业、建筑、医疗、航天航空等领域。
在材料导论课程中，学生将学习各种材料的应用领域、特点以及相关的工程实例。
2、材料的研究方法：为了解释和分析材料的结构与性质，学者们提出了许多研究材料性质的方法。
例如，X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等方法可以用来研究材料的结构；拉伸实验、冲击实验、硬度实验等方法可以用来研究材料的力学性能。
在材料导论中，学生将学习这些研究方法的原理、应用和操作技巧。
材料科学与工程导论及总结
材料科学与工程导论及总结内容：学习材料学的基本知识；主要涉及到各种材料的组成、结构、性能、应用以及它们之间的关系。
目的：材料类专业的入门课及专业基础课之一。
了解材料的基本知识，逐步扩大材料的专业知识面，培养分析和解决有关材料问题的初步能力。
1、材料的定义与分类材料是人类用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
材料与物质的区别：①对材料而言，可采用“好”或“不好”等字眼加以评价，对物质则不能这样；②材料总是和一定的用途相的；③材料可由一种物质或若干种物质构成；④同一种物质，由于制备方法或加工方法的不同，可成为用途各异的不同类型的材料。
按化学组成和结构特点：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料按材料性能：结构材料、功能材料按使用领域：建筑材料、电子材料、耐火材料、医用材料……2、材料的地位和作用材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。
材料、能源、信息被称为人类社会的“三大支柱”。
纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。
材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，从而把人类物质文明推向前进。
人类文明的发展史就是材料的发展史材料的发展史就是人类文明的发展史石器时代、青铜器时代、铁器时代、• • •、半导体时代新材料是高技术发展的基础，是工业革命和产业发展的先导3、材料的性质材料性质：是材料的功能特性和效应的描述，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反应。
材料性质描述：力学性质：强度、硬度、刚度、塑性、韧性材料在力的作用下所表现出的特性即为材料的力学性质。
（1）弹性模量弹性模量是指材料在弹性极限范围内，应力与应变（即与应力相对应的单位变形量）的比值，用E表示，即：（2）强度在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。
(有多种强度类型）材料在外力作用下发生塑性变形的最小应力叫屈服强度，用σs表示。
金属工艺学第1章-3
依附生长 室温相组成：F + Fe3C
组织组成物：P + Fe3CII
<金属工艺学> 38
过共析钢组织金相图
<金属工艺学>金属工艺学> 40
共晶白口铸铁
1 1' L L Ld Ld ( A Fe3C 共晶 )
Ld ( A Fe3C 共晶 Fe3CII )
AECF线——固相线
共晶点
ES线（Acm线）
PSK线（A1线）——共析线
PQ线
<金属工艺学> 26
铁 碳 合 金 相 图
α单相区
4个单相区 L单相区
γ单相区
Fe3C单相区
<金属工艺学> 27
铁 碳 合 金 相 图
5个两相区 L+γ两相区 L+Fe3C两相区
α+γ两相区
γ+Fe3C两相区
α+Fe3C两相区
2 Ld ( A Fe3C 共晶 Fe3CII )
Ld '[ P ( F Fe3C 共析 ) Fe3C 共晶 Fe3CII] Ld '[ P ( F Fe3C 共析 ) Fe3C 共晶 Fe3CII]
2'
Ld '[ P ( F Fe3C 共析 Fe3CIII Fe3C 共晶 Fe3CII] ）
第一章 工程材料导论
Pb与Sb在液态时完全互溶，在固态时完全不互溶
一、合金的相图
第三节 铁碳合金相图和常用钢铁材料
共晶转变 L
13%Sb
2. 共晶合金的概念
(Pb+Sb)共晶
<金属工艺学>
材料科学与工程导论PPT课件
太空行走
可编辑课件PP火T 星探测
太空攻19 防
世界前沿科技领域的发展动向
航空技术发展面临历史性机遇，应用前景广阔
高超声速导弹、飞机有望在2020年左右进入实际应用 高效、环保发动机的研制倍受关注 智能结构技术开始得到应用，如智能蒙皮、变形飞机等 无人驾驶飞机称为研究热点
航空发动机 可编辑课件PPT
卫星
经济和社会发展对材料科技的重大需求
信息
基础及支柱产业的发展
机械计算机 电子计算机 晶体管计算机 当代计算机
电子管
晶体管 计算机的发展
集成电路
可编电辑课话件PP的T 演变历史
9
经济和社会发展对材料科技的重大需求
能源
基础及支柱产业的发展
铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池
锂
电 池
锂离子电池 燃料电池 太阳能电池
可编辑课件PPT
3
经济和社会发展对材料科技的重大需求
基础及支柱产业的发展
材料 科技
重大 前沿科技的发展 需求 生活质量的提高
外 力
材料科学自身的发展
可编辑课件PPT
4
经济和社会发展对材料科技的重大需求
制备
工业原料
制备
开采
原材料
矿产
再生循环
工程材料 分类/再制造
产品设计 制造装配
废料
农业、建筑、环境
无人机20
世界前沿科技领域的发展动向
能源技术将变革未来社会的动力基础，促进人类实 现可持续发展
煤炭的高效清洁利用成为化石能源技术研发热点 核能技术酝酿新的突破 氢能技术研发和商业应用加速 新能源和可再生能源技术展现良好前景
核电站
可编辑课件PP燃T 料电池车
材料工程专业本科课程
材料工程专业本科课程材料工程专业是一门研究材料的结构、性能和制备工艺的学科，本科课程涵盖了材料科学与工程的基础理论和实践技能。
一、材料工程导论材料工程导论是材料工程专业的入门课程，旨在引导学生了解材料工程的基本概念、发展历程、研究方法和学科前沿。
通过该课程的学习，学生将对材料的定义、分类、性能以及材料选择与设计等方面有一个初步的认识。
二、材料结构与性能材料结构与性能是材料工程专业的核心课程之一。
该课程主要介绍了材料的晶体结构、晶体缺陷、晶体生长和晶体结构分析等内容。
同时，还涉及到材料的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能等方面的基本理论和测试方法。
通过学习该课程，学生将能够深入了解材料的组织结构与性能之间的关系，为材料的设计和应用提供理论依据。
三、材料制备与加工工艺材料制备与加工工艺是材料工程专业的实践性课程。
该课程主要介绍了材料的制备方法、加工工艺和工艺参数的选择等内容。
学生通过实验和实习，掌握了金属、陶瓷、高分子材料等主要材料的制备与加工技术，并了解了材料在不同工艺条件下的特性变化。
这些实践经验对学生未来从事材料工程相关工作具有重要的指导意义。
四、材料分析与测试技术材料分析与测试技术是材料工程专业的实验课程。
该课程通过实验室实践，介绍了常用的材料分析与测试方法，如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、热分析(TGA/DSC)等。
学生通过实验，掌握了材料的表面形貌分析、组织结构分析、化学成分分析等技术，为材料的性能评价和质量控制提供了重要的手段。
五、材料设计与应用材料设计与应用是材料工程专业的综合实践课程。
该课程通过案例分析和项目实践，培养学生的综合素质和创新能力。
学生将学习材料的选择与设计原则，了解材料在不同工程领域的应用，如航空航天、能源、电子等。
通过实践项目，学生将综合运用所学知识，解决实际工程问题，培养了解决问题的能力和团队合作精神。
六、材料科学与工程前沿材料科学与工程前沿是材料工程专业的拓展课程。
材料科学导论
• (2) 部分重有色合金 • ① 铜合金 • 包括黄铜(CuZn)、锡青铜、铝青铜、铍青 铜、白铜(CuNi). • ② 锌合金 • 用于电池锌板、照相和胶印制版。 • ③ 镍合金 • Ni基高温合金(Al、Ti、Cr、W、Mo、Nb、 Ta、B、Zr等合金元素) • ④ 锰合金 • 减震锰合金 还有高膨胀锰合金(Mn21Bi)
• ② 钛合金 • 密度小(4.5g/cm3),强度高,比强度高于铝合金,而 且耐高温和耐腐蚀,因此在航空航天及其它领域均 有重要用途. • F-14和F-15 F-100和TF-39 Ti6Al4V • ③ 镁合金 • 密度仅为1.74g/cm3,比强度高,减震能力强,在航空 航天领域有重要应用. • ④ 铍合金(Be) • 密度为1.8g/cm3,比刚度很高,尺寸稳定,惯性低,用 于惯性导航及航天低重量刚性件,比热大,可用于散 热片和飞机头部,还可用于X射线窗口以及原子能 反应堆中的反射层等.
第二章
金属材料，长盛不衰
2.1 金属材料与人类文明
合金 青铜(CuSn) 黄铜()
贵金属与贱金属之分
电的产生与应用是人类社会近代发展 的最重大转折,但是应该记住,正是金属 才是人类这一进步的阶梯. W18Cr4V ―高速钢”
固溶强化、细晶强化、位错强化、 弥散第二相强化、相变强化
2.2 金属王国的风采及面临的挑战
• (3) 低熔点合金 • 铅Pb(熔点327℃)、锡Sn（232℃）、镉 Cd（321℃）、 • 铋Bi（271℃）、铟In（157℃） • 镓Ga（29.8℃)、汞Hg（-39℃）及其合 金 • （4）难熔金属 • ① 钨合金 熔点3407℃ • ② 钼合金 熔点2610℃ • ③ 铌合金 熔点2477℃ • ④ 钽合金 熔点2985℃
材料科学与工程导论
材料科学与工程导论一、材料的定义与分类材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础新材料，主要是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。
为了规范新材料的含义，一般把具备以下三个条件之一的材料称为新(1.新出现或正在发展中的具有传统材料所不具备的优良性能的材料。
如：C60 2.高技术发展需要，具有特殊性能的材料。
如：形状记忆合金 3.由于采用新技术（工艺、装备）明显提高了性能，或者出现了新的功能的材料。
如：超级钢、纳米、超导材料、智能材料、生物医用材料）分类一：按组成与结构划分（金属材料无机非金属材料高分子材料复合材料）分类二：按用途分（电子信息材料航空航天材料能源材料生物医用材料等）分类三：按性能分结构材料（高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）功能材料（吸波材料、单晶硅、形状记忆材料）分类四：按应用与发展分（传统材料新材料如纳米铜、超导电缆）二、材料的地位和作用当代文明：能源材料信息新技术革命：信息技术新材料生物技术材料是人类社会发展的基础和先导1>新材料技术是工业革命和产业发展的先导两次工业革命都是以新材料的发明和广泛应用为先导第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。
第二次工业革命（20世纪中叶以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。
2>新材料技术是社会现代化的先导21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势21世纪重点发展的高技术领域的材料选择新材料技术是高技术发展的基础21世纪重点发展的高技术领域的进展与趋势环境科学技术：探求人类与环境和谐共存方式空间科学技术：探索宇宙空间（多种用途的人货分离的新一代航天飞行器、小卫星技术、太空攻防技术）新材料科学技术：探索物质结构（纳米技术、光电子材料、光子材料、新型功能材料、新型结构材料）新能源与再生能源：实现人类可持续发展（化石能源高效清洁利用技术、新能源‘核能、氢能’和可再生能源技术、天然气水合物的开发）信息科学技术：信网络技术、宽带通信技术、半导体技术、计算机智能技术生物科学技术：探索生命本质（基因组学、蛋白质科学、干细胞及再生医学）海洋科学技术：探索海洋奥秘七大高新技术领域1.信息科学技术：正在发生结构性变革，仍然是经济持续增长的主导力量。
材料科学与工程导论
材料科学与工程导论1. 引言材料科学与工程是研究材料的组成、结构、性能和制备工艺的学科。
它涉及到许多领域，如化学、物理、生物学和工程学等。
材料科学与工程的开展对现代社会的各个方面都具有重要的意义，包括能源、环境、医疗、电子等。
2. 材料的分类根据材料的性质和组成，可以将材料分为金属、陶瓷、聚合物和复合材料四大类。
金属材料具有良好的导电性和导热性，常见的金属材料有铁、铜、铝等。
陶瓷材料具有高的硬度和抗腐蚀能力，常见的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
聚合物材料具有良好的可塑性和绝缘性能，常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
复合材料是由两种或更多种材料组合而成，具有综合性能优于单一材料。
3. 材料的性能材料的性能是指材料在特定条件下所表现出的特性。
常见的材料性能包括力学性能、热性能、电性能、磁性能等。
力学性能包括强度、韧性、硬度等。
热性能包括热导率、热膨胀系数等。
电性能包括导电性、介电常数等。
磁性能包括磁导率、磁饱和磁感应强度等。
4. 材料的制备工艺材料的制备工艺是指将原始材料经过一系列加工和处理步骤转变为所需的最终产品的过程。
常见的材料制备工艺包括熔炼、成型、烧结、合成等。
熔炼是将固态材料加热至熔点并冷却固化的过程。
成型是将熔融或可塑性材料加工成所需形状的过程。
烧结是将粉末材料在高温条件下进行烧结以获得致密结构的过程。
合成是在化学反响条件下将原始物质转化为目标材料的过程。
5. 材料科学的应用材料科学的应用非常广泛，几乎涉及到所有的工业和技术领域。
在能源领域，材料科学的应用可以提高电池的储能密度和光伏电池的效率。
在汽车领域，材料科学的应用可以降低汽车的重量和提高汽车的平安性能。
在医疗领域，材料科学的应用可以改善医疗器械的生物相容性和可植入性。
在电子领域，材料科学的应用可以制备出更小、更快、更节能的电子设备。
6. 材料科学的开展趋势随着科学技术的不断开展，材料科学也在不断进步。
未来的材料科学开展将更加注重材料的可持续开展和综合性能的提升。
材料工程导论 气凝胶材料的性质与应用
气凝胶材料的性质与应用一、引言气凝胶是一种人工合成的是轻质纳米级多孔性非晶固态材料，其孔洞率高达80% ~ 99.8%，孔洞的典型尺寸为1~100nm，比表面积高达200~1000㎡/g，而密度变化范围可达3~500kg/m³，是一种具有许多特殊性质和广阔应用前景的新型材料。
目前最轻的硅气凝胶仅有0.16mg/cm³，比空气密度略低。
气凝胶由于其独特的结构，形成了特殊的物理化学性质，因而获得了广阔的发展前景，是当前世界的热门技术之一。
目前，气凝胶材料已经被用于切仑可夫探测器、声阻抗耦合材料、催化剂及催化剂载体、气体过滤材料、高效隔热材料及制备高效可充电电池等。
二、性质与应用1）在热学性能方面，气凝胶具有优异的隔热性能。
气凝胶的热传导由气态传导、固态传导、辐射传导组成。
常压下，由于气凝胶的纳米多孔结构，材料孔隙内的气体对热导的贡献一般小于0.01 W/m·K。
而将气凝胶抽成真空时，气态传导基本可以忽略不计，热传输主要通过固态传导和辐射传导。
低密集的气凝胶有效地限制了局域热激发的传播，气凝胶的固态热导率比相应玻璃态材料低2~3个数量级。
气凝胶的热辐射传输主要由红外吸收决定，这种材料对低温物体（T≈20 0 K ）的贯穿辐射主要集中在3 ~ 5μm区域。
如果在气凝胶中加入遮光剂（如碳黑等），则此时红外湮灭系数将明显增加，尤其是在波长为2 ~ 8μm范围，室温常压下这种粉末气凝胶的总热导率≤0.02 0W/m·K，块状气凝胶的总热导≤0.014W/m·K。
如果经抽真空, 则粉末、块状气凝胶的热导将分别降至0.004W/m·K和0.007W/m·K。
常温常压下掺碳气凝胶的热导率可低达0．013W/m·K，是目前热导率最低的固态材料，可望替代聚氨脂泡沫成为新型冰箱隔热材料。
掺入二氧化钛可使硅气凝胶成为新型高温隔热材料，800K时的热导率仅为0．03W/m·K。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
金属工艺学第一章 工程材料导论重点与难点（1）重点：铁碳合金状态图、热处理工艺及其应用。
（2）难点：铁碳合金状态图的凝固过程分析。
第一节 金属材料的主要性能两大类：1 使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
包括：力学性能、物理、化学性能2 工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。
Ⅰ、金属材料的力学性能：力学性能---受外力作用反映出来的性能。
一 弹性和塑性：1弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。
力和变形同时存在、同时消失。
如弹簧：弹簧靠弹性工作。
2 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。
（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。
塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。
3 拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。
1）弹性阶段σe2）屈服阶段：过e点至水平段右端 σs——塑性极限，s——屈服点，过s点水平段——说明载荷不增加，式样仍继续伸长。
（P一定，σ=P/F一定，但真实应力P/F1↑ 因为变形，F1↓）发生永久变形3）强化阶段：水平线右断至b点 P↑ 变形↑σb——强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。
4）局部变形阶段b k过b点，试样某一局部范围内横向尺寸突然急剧缩小。
“缩颈” （试样横截面变小，拉力↓）4 延伸率和断面收缩率：——表示塑性大小的指标1）延伸率： δ= l0——试样原长，l1——拉深后长2）断面收缩率： F0——原截面，F1—拉断后截面（1） δ、ψ越大，材料塑性越好（2）ε与δ区别：拉伸图中 ε=ε弹+ε塑 ， δ=εmas塑（3）一般δ〉5%为塑性材料，δ〈5%为脆性材料。
5 条件屈服极限σ0。
21有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段。
通常规定产生0.2塑性变形的应力作为屈服极限,称为条件屈服极限.二 刚度： 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。
1 材料本质弹性模量—在弹性范围内,应力与应变的比值.其大小主要决定材料本身. 相当于单位元元变形所需要的应力.σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα2几何尺寸、形状、受力相同材料的E相同,但尺寸不同,则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把E\形状\尺寸同时考虑.还要考虑受力情况.三 强度： 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力.按作用力性质的不同,可分为:抗拉强度 σ+ 抗压强度σ- 抗弯强度σw 抗剪强度τb 抗扭强度σ常用来表示金属材料强度的指标:屈服强度: (Pa N/m2) P s-产生屈服时最大外力, F0-原截面抗拉强度 (Pa N/m2) P b-断裂前最大应力.σs/σb在设计机械和选择评定材料时有重要意义.因金属材料不能在超过σs的条件下工作,否则会塑变.超过σb工作,机件会断裂.σs--σb之间塑性变形,压力加工四 硬度： 金属抵抗更硬的物体压入其内的能力—是材料性能的综合物理量,表示金属材料在一个小的体积范围内的抵抗弹性变形、塑性变形或断裂的能力.1布式硬度 HB用直径D的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力P下,将钢球垂直地压入金属表面,并保持压力到规定的时间后卸荷,测压痕直径d(用刻度放大镜测)则HB=P/F (N/mm2) 单位一般不写. F-压痕面积.HBS—压头用淬火钢球, HBW—压头用硬质合金球因钢球存在变形问题,不能测太硬的材料,适于HBS<450, 如铸铁,有色金属,软钢等. 而HBW＜650特点：压痕大，代表性全面应用：不适宜薄件和成品件２ 洛式硬度ＨＲ用金刚石圆锥在压头或钢球，在规定的预载荷和总载荷下，压入材料，卸载后，测其深度ｈ，由公式求出，可在硬度计上直接读出，无单位．不同压头应用范围不同如下表：HRB ｄ＝1.588淬火钢球 980.7 退火钢 灰铁 有色金属HRC 1200金刚石圆锥 1471 淬火 回火件金属工艺学HRA 588.4 硬质合金 碳化物优点:易操作,压痕小,适于薄件,成品件缺点:压痕小,代表性不全面需多测几点.*硬度与强度有一定换算关系,故应用广泛.根据硬度可近似确定强度,如灰铁: σb=1HBS3显微硬度(HV)用于测定金属组织中个别组成体,夹杂物等硬度.显微放大测量 显微硬度(查表)与HR有对应关系.如:磨削烧伤表面,看烧伤层硬度变化.五 冲击韧性a k材料抵抗冲击载荷的能力常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧性,标准试样一次击断,用试样缺口处单位截面积上的冲击功来表示a ka k=A k/F(J/m2) A k=G(H-h) G-重量 F-缺口截面脆性材料一般不开口,因其冲击值低,难以比较差别.1 a k↑,冲击韧性愈好.2 A k不直接用于设计计算:在生产中,工件很少因受一次大能量冲击载荷而破坏,多是小冲击载荷,多次冲击引起破坏,而此时,主要取决于强度,故设计时, a k只做校核.3 a k对组织缺陷很敏感,能够灵敏地反映出材料品质,宏观缺陷,纤维组织方面变化.所以,冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。
（微裂纹——应力集中——冲击——裂纹扩展）六 疲劳强度：问题提出：许多零件如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等在交变载荷作用下，发生断裂时的应力远低于该材料的屈服强度，这种现象——疲劳破坏。
据统计，80%机件失效是由于疲劳破坏。
疲劳强度——当金属材料在无数次交变载荷作用下而不致于引起断裂的最大应力。
1 疲劳曲线——交变应力与断裂前的循环次数N之间的关系。
例如：纯弯曲，有色金属N》108 钢材N>107 不疲劳破坏2 疲劳破坏原因材料有杂质,表面划痕,能引起应力集中,导致微裂纹,裂纹扩展致使零件不能承受所加载荷突然破坏.3预防措施改善结构形状,避免应力集中,表面强化-喷丸处理,表面淬火等.Ⅱ、金属材料的物理,化学及工艺性能：一 物理性能比重: 计算毛坯重量,选材,如航天件 :轻熔点:铸造 锻造温度(再结晶温度)热膨胀性:铁轨 模锻的模具、量具、导热性: 铸造:金属型 锻造:加热速度、导电性: 电器元件 铜 铝磁性:变压器和电机中的硅钢片 磨床: 工作台二 化学性能3金属的化学性能,决定了不同金属与金属,金属与非金属之间形成化合物的性能,使有些合金机械性能高,有些合金抗腐蚀性好,有的金属在高温下组织性能稳定. 如耐酸,耐碱等如化工机械,高温工作零件等三 工艺性能金属材料能适应加工工艺要求的能力.铸造性,可锻性,可焊性,切削加工性等。
第二节 金属和合金的晶体结构与结晶Ⅰ、金属的晶体结构一基本概念:固体物质按原子排列的特征分为:晶体: 原子排列有序,规则,固定熔点,各项异性. 如金属 ,合金,金刚石—晶体非晶体:原子排列无序,不规则,无固定熔点,各项同性 如:玻璃,松香 沥青—非晶体 晶格: 原子看成一个点,把这些点用线连成空间格子.结点: 晶格中每个点.晶胞: 晶格中最小单元,能代表整个晶格特征.晶面: 各个方位的原子平面晶格常数: 晶胞中各棱边的长度(及夹角), 以A(1A=10-8cm)度量金属晶体结构的主要区别在于晶格类型,晶格常数.二 常见晶格类型1 体心立方晶格: Cr ,W, α-Fe, Mo , V等,特点:强度大,塑性较好,原子数:1/8 X8 +1=2 20多种2 面心立方晶格: Cu Ag Au Ni Al Pb γ- Fe塑性好 原子数:4 20多种3 密排六方晶格: Mg Zn Be β-Cr α-Ti Cd(镉)纯铁在室温高压(130x108N/M2)成ε-Fe原子数=1/6 x12+1/2 x2+3=6 , 30多种三 多晶结构单晶体- 晶体内部的晶格方位完全一致.多晶体—许多晶粒组成的晶体结构.各项同性.晶粒—外形不规则而内部晶各方位一致的小晶体.晶界—晶粒之间的界面.Ⅱ、金属的结晶：一 金属的结晶过程(初次结晶)1 结晶: 金属从液体转变成晶体状态的过程.晶核形成: 自发晶核:液体金属中一些原子自发聚集,规则排列.外来晶核:液态金属中一些外来高熔点固态微质点.金属工艺学晶核长大:已晶核为中心,按一定几何形状不断排列.*晶粒大小控制: 晶核数目: 多—细(晶核长得慢也细)冷却速度: 快—细(因冷却速度受限,故多加外来质点)晶粒粗细对机械性能有很大影响,若晶粒需细化,则从上述两方面入手.结晶过程用冷却曲线描述!2 冷却曲线温度随时间变化的曲线—热分析法得到1） 过冷: 液态金属冷却到理论结晶温度以下才开始结晶的现象.2) 过冷度:理论结晶温度与实际结晶温度之差.(实际冷却快,结晶在理论温度下)二 金属的同素异购转变(二次结晶\重结晶)同素异构性—一种金属能以几种晶格类型存在的性质.同素异购转变—金属在固体时改变其晶格类型的过程.如:铁 锡 锰 钛 钴以铁为例: δ-Fe(1394℃)γ-Fe(912℃)α-Fe体心 面心 体心因为铁能同素异构转变,才有对钢铁的各种热处理.(晶格转变时,体积会变化,以原子排列不同)Ⅲ、合金的晶体结构：一 合金概念合金: 由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属组成的具有金属特性的物质.组元: 组成合金的基本物质.如化学元素(黄铜:二元)金属化合物相: 在金属或合金中,具有相同成分且结构相同的均匀组成部分.相与相之间有明显的界面.如:纯金属—一个相,温度升高到熔点,液固两相. 合金液态组元互不溶,几个组元,几个相.固体合金中的基本相结构为固溶体和金属化合物，还可能出现由固溶体和金属化合物组成的混合物。
二 合金结构1 固溶体溶质原子溶入溶剂晶格而仍保持溶剂晶格类型的金属晶体。
根据溶质在溶剂晶格中所占的位置不同，分为：1）置换固溶体： 溶质原子替代溶剂原子而占据溶剂晶格中的某些结点位置，所形成的固溶体。
*溶质原子，溶剂原子直径相差不大时，才能置换如：Cu—Zn Zn溶解度有限。
Cu—Ni溶解度无限 晶格畸变——固溶强化：畸变时塑性变形阻力增加，强、硬增加。
这是提高合金机械力学性能的一个途径。
2） 间隙固溶体溶质原子嵌入各结点之间的空隙，形成固溶体。
溶质原子小，与溶剂原子比为〈 0.59 。
溶解度有限。
也固溶强化。
2 金属化合物5合金各组成元素之间相互作用而生成的一种新的具有金属性质，可用分子式表示的物质。
如Fe3C WC特点：（1）较高熔点、较大脆性、较高硬度。
（2）在合金中作强化相，提高强度、硬度、耐磨性，而塑性、韧性下降，如WC、TiC。
可通过调整合金中的金属化合物的数量、形态、分布来改变合金的性能3 机械混合物固溶体+金属化合物、固+固——综合性能三、二元合金状态图的构成1 基本概念合金系：由给定的组元可以配制成一系列成分含量不同的合金，这些合金组成一个合金系统—— 为研究合金系的合金成分、温度、结晶组织之间的变化规律、建立合金状态图来描述。