机械工程材料 2015 第一章
合集下载
相关主题
- 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)。
? 国家“十二五”规划主要包括以下六大领域： ①特种金属功能材 料。具有独特的声、光、电、热、磁等性能的金属材料。 ②高端 金属结构材料。 较传统金属结构材料具有更高的强度、韧性和耐 高温、抗腐蚀等性能的金属材料。③ 先进高分子材料。 具有相对 独特物理化学性能、适宜在特殊领域或特定环境下应用的人工合 成高分子新材料。④ 新型无机非金属材料。 在传统无机非金属材 料基础上新出现的具有耐磨、耐腐蚀、光电等特殊性能的材料。 ⑤高性能复合材料。 由两种或两种以上异质、异型、异性材料 （一种作为基体，其他作为增强体）复合而成的具有特殊功能和 结构的新型材料。⑥ 前沿新材料。 当前以基础研究为主，未来市 场前景广阔，代表新材料科技发展方向，具有重要引领作用的材 料。
0.1.1 材料与材料科学的发展及其在国民经 济中的地位
1. 材料是人类文明的标志，人类进化的里程碑 2. 发展中的材料大家族（材料的分类） 3. 材料、特别是新型材料，是发展高科技的先导和基石 4. 21世纪材料的发展趋势与可持续发展战略
0.1.2 《机械工程材料》与所学专业的关系
1.材料是人类文明的标志， 人类进化的里程碑
（2）由航天飞机 两次失事看 新型材料 的重要性
← 挑战号
哥伦比亚号 →
（2）由航天飞机两次失事看 新型材料的重要性
因：
“挑战号 ” 航天飞机爆炸悲剧的起
该航天飞机右侧的一枚助推火箭壳体上由于橡胶密封圈失效
而出现一条裂缝，几千度高温的烈焰从那裂缝中喷向外燃料箱，
点燃其内100多万公升的液态氢氧燃料，使7名机组人员还未来
“挑战者”号爆炸 1986年1月28日，“挑战
者”号航天飞机第 l0次发射。然而航天飞机升空后突 然发生爆炸，机上 7名宇航员全部丧生。
“哥伦比亚”号解体 “哥伦比亚”号是美
国航空和航天局 (NASA)建造的第 —架航天飞机，于 1981 年4月 12日首航。 2003 年 2月1日，“哥伦比亚”号 结束了为期 l6天的太空之旅返回地球时在 6300米高空 发生解体。
传统材料 是指已在大量生产、价格一般较低、在工业应 用上已有长期使用经验和数据的材料。但是， 新型材料解密 后，开始商业化及大量生产、并积累了经验之后，就成为 传 统材料了；也可能一些 传统材料 采用特殊高科技工艺加工后， 具有了新的、更优良的性能，则就成为新型材料了。
（2）由航天飞机两次失事看 新型材料的重要性
? 1 机械工程材料的结构 ? 1.1 百度文库料的原子键合与排列方式（自学）
? 1.2 固体材料的晶体结构特点 ? 1.3 实际晶体的结构特征
0.1 学习《机械工程材料》课程的重要性
The Importance for Studying Mechanical Engineering Materials （见教材绪论P1~3）
得及反应，便连同航天飞机粉身碎骨了。
“哥伦比亚”号航天飞机 机毁人亡的技术原因：
是这架航天飞机发射升空81.7秒后，外部燃料箱外表面脱 离一块泡沫塑料，撞击机身而使航天飞机左翼前缘的热保护系 统形成裂孔，最终导致返回大气层时的解体。
（2）由9.3阅兵武器装备看 新型材料的重要性
（2）由9.3阅兵武器装备看 新型材料的重要性
（3）新技术的需要促进了 新型材料 的不断发展
例如，信息传输技术的发展。要架设 1000km 长的同轴电缆，电缆，大约需要铜
50000t ，铅200000t ；采用新型材料光导纤 维，仅需几十kg的石英玻璃即可。 若用廉价的 有
机玻璃代替石英用于光纤，更具重要意义。利用 光导纤维进行远距离通信的效率要比电缆通信提 高10亿倍以上。
?复合材料
3. 材料，特别是新型材料，是发展 高科技的先导和基石
(1)何谓新型材料？
(2)由 航 天 飞 机 两 次 失 事 看 新型材料的重要性
(3) 新技术的需要促进了新型材料 的不断发展
（1）新型材料的含义
新型材料一般指新出现的具有优异性能和特殊功能的材 料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料， 主要包括新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料， 它具有多学科交叉和知识密集、技术密集的特点，是一类品 种繁多、结构特性好、功能强、附加值高、更新换代快的材 料。
材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。材料是人类生产 和生活所必须的物质基础。由于材料的重要性， 历史学家就是根据 人类所使用的材料来划分时代的（ 如下图所示 ）。
猿人用石器取火打猎 司母戊鼎青铜器
铁器时代的象征
1. 材料是人类文明的标志， 人类进化的里程碑
材料的发展与人类社会简图
1. 材料是人类文明的标志，人类进化的里程碑
Mechanical Engineering Materials
机械工程材料
---材料科学基础Ι
主讲人：肖桂勇 材料科学与工程学院 千佛山校区西配楼 101 xiaoguiyong@sdu.edu.cn 15806628087, 88395119
内容提要
? 0 绪论
? 0.1 学习《机械工程材料》课程的重要性 ? 0.2 《机械工程材料》的目的和要求
?有机高分子材料
典型非晶和微晶金属材料： 1）金属玻璃
2）金属微晶材料
?复合材料
? 纳米金属材料 ? 形状记忆合金
? 贮氢合金
2. 材料的主要分类（按性能）
?金属材料
? 结构陶瓷
氧化物陶瓷 非氧化物陶瓷
纳米陶瓷
?无机非金属材料（陶瓷）
?有机高分子材料
? 功能陶瓷
电子陶瓷 热、光学功能陶瓷
生物、抗菌陶瓷
随着经济的飞速发展和科学技术的不断进步， 对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、 高强韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照以及多功能 方向发展。
上海磁悬浮列车 时速可达500Km/h
航空刹车制动器总成 黄伯云
新型材料在不断地涌现 ,层出不穷。
石墨烯
可弯曲屏幕 碳纳米管
? 新材料涉及领域广泛，主要包括新型功能材料、高性能结构材料 和先进复合材料，其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不 断发生变化。
↑材料发展的历程示意图
→
2. 材料的主要分类（按化学成分）
2. 材料的主要分类（按性能）
? 高纯金属材料
? 高强度及超高强度金属材料
?金属材料
? 硬质合金 ? 超易切削钢和超高易切削钢
? 高温合金与难熔合金
?无机非金属材料（陶瓷）
? 纤维增强金属基复合材料 ? 共晶合金定向凝固材料
? 快速冷凝金属非晶及微晶材料
0.1.1 材料与材料科学的发展及其在国民经 济中的地位
1. 材料是人类文明的标志，人类进化的里程碑 2. 发展中的材料大家族（材料的分类） 3. 材料、特别是新型材料，是发展高科技的先导和基石 4. 21世纪材料的发展趋势与可持续发展战略
0.1.2 《机械工程材料》与所学专业的关系
1.材料是人类文明的标志， 人类进化的里程碑
（2）由航天飞机 两次失事看 新型材料 的重要性
← 挑战号
哥伦比亚号 →
（2）由航天飞机两次失事看 新型材料的重要性
因：
“挑战号 ” 航天飞机爆炸悲剧的起
该航天飞机右侧的一枚助推火箭壳体上由于橡胶密封圈失效
而出现一条裂缝，几千度高温的烈焰从那裂缝中喷向外燃料箱，
点燃其内100多万公升的液态氢氧燃料，使7名机组人员还未来
“挑战者”号爆炸 1986年1月28日，“挑战
者”号航天飞机第 l0次发射。然而航天飞机升空后突 然发生爆炸，机上 7名宇航员全部丧生。
“哥伦比亚”号解体 “哥伦比亚”号是美
国航空和航天局 (NASA)建造的第 —架航天飞机，于 1981 年4月 12日首航。 2003 年 2月1日，“哥伦比亚”号 结束了为期 l6天的太空之旅返回地球时在 6300米高空 发生解体。
传统材料 是指已在大量生产、价格一般较低、在工业应 用上已有长期使用经验和数据的材料。但是， 新型材料解密 后，开始商业化及大量生产、并积累了经验之后，就成为 传 统材料了；也可能一些 传统材料 采用特殊高科技工艺加工后， 具有了新的、更优良的性能，则就成为新型材料了。
（2）由航天飞机两次失事看 新型材料的重要性
? 1 机械工程材料的结构 ? 1.1 百度文库料的原子键合与排列方式（自学）
? 1.2 固体材料的晶体结构特点 ? 1.3 实际晶体的结构特征
0.1 学习《机械工程材料》课程的重要性
The Importance for Studying Mechanical Engineering Materials （见教材绪论P1~3）
得及反应，便连同航天飞机粉身碎骨了。
“哥伦比亚”号航天飞机 机毁人亡的技术原因：
是这架航天飞机发射升空81.7秒后，外部燃料箱外表面脱 离一块泡沫塑料，撞击机身而使航天飞机左翼前缘的热保护系 统形成裂孔，最终导致返回大气层时的解体。
（2）由9.3阅兵武器装备看 新型材料的重要性
（2）由9.3阅兵武器装备看 新型材料的重要性
（3）新技术的需要促进了 新型材料 的不断发展
例如，信息传输技术的发展。要架设 1000km 长的同轴电缆，电缆，大约需要铜
50000t ，铅200000t ；采用新型材料光导纤 维，仅需几十kg的石英玻璃即可。 若用廉价的 有
机玻璃代替石英用于光纤，更具重要意义。利用 光导纤维进行远距离通信的效率要比电缆通信提 高10亿倍以上。
?复合材料
3. 材料，特别是新型材料，是发展 高科技的先导和基石
(1)何谓新型材料？
(2)由 航 天 飞 机 两 次 失 事 看 新型材料的重要性
(3) 新技术的需要促进了新型材料 的不断发展
（1）新型材料的含义
新型材料一般指新出现的具有优异性能和特殊功能的材 料，或是传统材料改进后性能明显提高和产生新功能的材料， 主要包括新型功能材料、高性能结构材料和先进复合材料， 它具有多学科交叉和知识密集、技术密集的特点，是一类品 种繁多、结构特性好、功能强、附加值高、更新换代快的材 料。
材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。材料是人类生产 和生活所必须的物质基础。由于材料的重要性， 历史学家就是根据 人类所使用的材料来划分时代的（ 如下图所示 ）。
猿人用石器取火打猎 司母戊鼎青铜器
铁器时代的象征
1. 材料是人类文明的标志， 人类进化的里程碑
材料的发展与人类社会简图
1. 材料是人类文明的标志，人类进化的里程碑
Mechanical Engineering Materials
机械工程材料
---材料科学基础Ι
主讲人：肖桂勇 材料科学与工程学院 千佛山校区西配楼 101 xiaoguiyong@sdu.edu.cn 15806628087, 88395119
内容提要
? 0 绪论
? 0.1 学习《机械工程材料》课程的重要性 ? 0.2 《机械工程材料》的目的和要求
?有机高分子材料
典型非晶和微晶金属材料： 1）金属玻璃
2）金属微晶材料
?复合材料
? 纳米金属材料 ? 形状记忆合金
? 贮氢合金
2. 材料的主要分类（按性能）
?金属材料
? 结构陶瓷
氧化物陶瓷 非氧化物陶瓷
纳米陶瓷
?无机非金属材料（陶瓷）
?有机高分子材料
? 功能陶瓷
电子陶瓷 热、光学功能陶瓷
生物、抗菌陶瓷
随着经济的飞速发展和科学技术的不断进步， 对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、 高强韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照以及多功能 方向发展。
上海磁悬浮列车 时速可达500Km/h
航空刹车制动器总成 黄伯云
新型材料在不断地涌现 ,层出不穷。
石墨烯
可弯曲屏幕 碳纳米管
? 新材料涉及领域广泛，主要包括新型功能材料、高性能结构材料 和先进复合材料，其范围随着经济发展、科技进步、产业升级不 断发生变化。
↑材料发展的历程示意图
→
2. 材料的主要分类（按化学成分）
2. 材料的主要分类（按性能）
? 高纯金属材料
? 高强度及超高强度金属材料
?金属材料
? 硬质合金 ? 超易切削钢和超高易切削钢
? 高温合金与难熔合金
?无机非金属材料（陶瓷）
? 纤维增强金属基复合材料 ? 共晶合金定向凝固材料
? 快速冷凝金属非晶及微晶材料