工程材料的分类与性能.pptx
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工程材料ppt
工程材料ppt工程材料是指在工程建设中用作结构材料、建筑材料和装饰材料的各种材料。
工程材料的种类繁多，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
不同的工程材料具有不同的特点和用途。
金属材料是一类重要的工程材料。
金属材料具有优良的机械性能和导热性能，广泛应用于工程建设和制造业。
常用的金属材料包括钢材、铝材、铜材等。
钢材具有高强度和耐磨性，常用于建筑结构和机械设备。
铝材具有轻质和抗腐蚀性能，常用于航空航天和汽车工业。
铜材具有良好的导电性和导热性，常用于电气工程和制冷设备。
非金属材料是另一类常用的工程材料。
非金属材料具有轻质、电绝缘性和耐高温性能。
常用的非金属材料有混凝土、砖瓦、玻璃等。
混凝土是一种常用的建筑材料，具有良好的压缩强度和耐久性。
砖瓦是一种传统的建筑材料，具有良好的抗压性能和保温性能。
玻璃是一种常用的装饰材料，具有透明、硬度高和抗紫外线性能。
复合材料是近年来发展迅速的一类工程材料。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能。
常用的复合材料有玻璃钢、纤维增强塑料等。
玻璃钢是一种玻璃纤维增强塑料，具有良好的强度和耐腐蚀性能，广泛应用于船舶制造和化工设备。
纤维增强塑料是一种由纤维材料和树脂组成的复合材料，具有轻质和高强度的特点，常用于航天航空和体育器材。
工程材料的选择和使用对工程的安全和质量具有重要影响。
选择适合的工程材料可以提高工程结构的承载能力和耐久性，减少维修和更换的成本。
因此，工程设计师和施工人员在选择和使用工程材料时需要考虑材料的特性、环境条件和经济性。
同时，还需要加强对工程材料的监测与评估，确保材料的质量和使用寿命。
总之，工程材料是工程建设中必不可少的一部分，它们在工程结构、装饰和功能上起到关键作用。
工程材料的选择和使用需要根据工程需求和材料特性进行合理搭配，以提高工程质量。
通过不断的研发和创新，可以不断开发出更加先进和高性能的工程材料，为工程建设和产业发展提供更好的支持。
工程材料的分类与性能(ppt 15页)
E=σ/ε 应力应变的比值。单位 MPa E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。
2020/9/15
▪ 屈服极限σs（屈服强度或屈服点） σs=Ps/Fo 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 σ0.02 产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。
用于无屈服点的中高碳钢。 脆性材料：σb=σs 灰口铸铁 ▪ 抗拉强度σb （强度极限）
2020/9/15
▪ 金属材料： 黑色金属—铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等) 有色金属—黑色金属以外的所有金属及其合金
▪ 高分子材料： 塑料—主要指工程塑料 合成纤维—由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材
料 橡胶—经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用和特
种橡胶。 胶粘剂—分树脂型、橡胶型和混合型
2020/9/15
迹往往是执著者造成的。许多人惊奇地发现，他们之所以达不到自己孜孜以求的目标，是因为他们的主要目标太小、而且太模糊不清，使自己失去动力。如果你的主要 实现就会遥遥无期。因此，真正能激励你奋发向上的是确立一个既宏伟又具体的远大目标。实现目标的道路绝不是坦途。它总是呈现出一条波浪线，有起也有落，但你 你的时间表，框出你放松、调整、恢复元气的时间。即使你现在感觉不错，也要做好调整计划。这才是明智之举。在自己的事业波峰时，要给自己安排休整点。安排出 是离开自己挚爱的工作也要如此。只有这样，在你重新投入工作时才能更富激情。困难对于脑力运动者来说，不过是一场场艰辛的比赛。真正的运动者总是盼望比赛。 很难在生活中找到动力，如果学会了把握困难带来的机遇，你自然会动力陡生。所以，困难不可怕，可怕的是回避困难。大多数人通过别人对自己的印象和看法来看自 尤其正面反馈。但是，仅凭别人的一面之辞，把自己的个人形象建立在别人身上，就会面临严重束缚自己的。因此，只把这些溢美之词当作自己生活中的点缀。人生的 上找寻自己，应该经常自省。有时候我们不做一件事，是因为我们没有把握做好。我们感到自己“状态不佳”或精力不足时，往往会把必须做的事放在一边，或静等灵 些事你知道需要做却又提不起劲，尽管去做，不要怕犯错。给自己一点自嘲式幽默。抱一种打趣的心情来对待自己做不好的事情，一旦做起来了尽管乐在其中。所以， 要尽量放松。在脑电波开始平和你的中枢神经系统时，你可感受到自己的内在动力在不断增加。你很快会知道自己有何收获。自己能做的事，放松可以产生迎接挑战的 社会，面对工作，一切的未来都需要自己去把握。人一定要靠自己。命运如何眷顾，都不会去怜惜一个不努力的人，更不会去同情一个懒惰的人，一切都需要自己去努 一时的享受也只不过是过眼云烟，成功需要自己去努力。当今社会的快速发展，各行各业的疲软，再加上每年几百万毕业生涌向社会，社会生存压力太大，以至于所有 高自己。看着身边一个个同龄人那么优秀，看着朋友圈的老同学个个事业有成、买房买车，我们心急如梵，害怕被这个社会抛弃。所以努力、焦躁、急迫这些名词缠绕 变自己，太想早一日成为自己梦想中的那个自己。收藏各种技能学习资料，塞满了电脑各大硬盘；报名流行的各种付费社群，忙的人仰马翻；于是科比看四点钟的洛杉 早起打卡行动。其实……其实我们不觉得太心急了吗？这是有一次自己疲于奔命，病倒了，在医院打点滴时想到的。我时常恐慌，害怕自己浪费时间，就连在医院打点 浪费。想快点结束，所以乘着护士不在，自己偷偷的拨快了点滴速度。刚开始自己还能勉强受得了，过了差不多十分钟，真心忍不住了，只好叫护士帮我调到合适的速 就在想，平时做事和打点滴何尝不是一样，都是有一个度，你太急躁了、太想赶超，身体是受不了的。身体是革命的本钱，我们还年轻，还有大把的时间够我们改变， 1000前面的那个若是1都不存在了，后面再多的0又有什么用？我是一个急性子，做事风风火火的，所以对于想改变自己，是比任何人都要心急。这次病倒了，个人感 一通乱忙乎才导致的，病倒换来的努力根本是一钱不值。生病的那几天，我跟自己的大学老师打了一个电话，想让老师帮我解惑一下，自己到底是怎么了。别人也很努 过我了，为啥他们反到身体倍棒而一无所获的自己却病倒了？老师开着电脑，给我分享了两个小故事讲的第一个故事是“保龄球效应”，保龄球投掷对象是10个瓶子， 分是90分，而你如果每次能砸倒10个瓶子，最终得分是240分。故事讲完，老师问我明白啥意思没？我说大概猜到一点，你让我再努力点，对吗？不对！你已经够努 告诉你，你现在就是那个每次砸倒9个瓶子的人。你累倒的原因是因为你同时在几个场馆玩，每一个场馆得分都是90分，而有些人，则是只在一个场馆玩，玩多了，他 轻松十倍，得分却还是远远超过你。老师�
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▪ 屈服极限σs（屈服强度或屈服点） σs=Ps/Fo 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 σ0.02 产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。
用于无屈服点的中高碳钢。 脆性材料：σb=σs 灰口铸铁 ▪ 抗拉强度σb （强度极限）
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▪ 金属材料： 黑色金属—铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等) 有色金属—黑色金属以外的所有金属及其合金
▪ 高分子材料： 塑料—主要指工程塑料 合成纤维—由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材
料 橡胶—经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用和特
种橡胶。 胶粘剂—分树脂型、橡胶型和混合型
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迹往往是执著者造成的。许多人惊奇地发现，他们之所以达不到自己孜孜以求的目标，是因为他们的主要目标太小、而且太模糊不清，使自己失去动力。如果你的主要 实现就会遥遥无期。因此，真正能激励你奋发向上的是确立一个既宏伟又具体的远大目标。实现目标的道路绝不是坦途。它总是呈现出一条波浪线，有起也有落，但你 你的时间表，框出你放松、调整、恢复元气的时间。即使你现在感觉不错，也要做好调整计划。这才是明智之举。在自己的事业波峰时，要给自己安排休整点。安排出 是离开自己挚爱的工作也要如此。只有这样，在你重新投入工作时才能更富激情。困难对于脑力运动者来说，不过是一场场艰辛的比赛。真正的运动者总是盼望比赛。 很难在生活中找到动力，如果学会了把握困难带来的机遇，你自然会动力陡生。所以，困难不可怕，可怕的是回避困难。大多数人通过别人对自己的印象和看法来看自 尤其正面反馈。但是，仅凭别人的一面之辞，把自己的个人形象建立在别人身上，就会面临严重束缚自己的。因此，只把这些溢美之词当作自己生活中的点缀。人生的 上找寻自己，应该经常自省。有时候我们不做一件事，是因为我们没有把握做好。我们感到自己“状态不佳”或精力不足时，往往会把必须做的事放在一边，或静等灵 些事你知道需要做却又提不起劲，尽管去做，不要怕犯错。给自己一点自嘲式幽默。抱一种打趣的心情来对待自己做不好的事情，一旦做起来了尽管乐在其中。所以， 要尽量放松。在脑电波开始平和你的中枢神经系统时，你可感受到自己的内在动力在不断增加。你很快会知道自己有何收获。自己能做的事，放松可以产生迎接挑战的 社会，面对工作，一切的未来都需要自己去把握。人一定要靠自己。命运如何眷顾，都不会去怜惜一个不努力的人，更不会去同情一个懒惰的人，一切都需要自己去努 一时的享受也只不过是过眼云烟，成功需要自己去努力。当今社会的快速发展，各行各业的疲软，再加上每年几百万毕业生涌向社会，社会生存压力太大，以至于所有 高自己。看着身边一个个同龄人那么优秀，看着朋友圈的老同学个个事业有成、买房买车，我们心急如梵，害怕被这个社会抛弃。所以努力、焦躁、急迫这些名词缠绕 变自己，太想早一日成为自己梦想中的那个自己。收藏各种技能学习资料，塞满了电脑各大硬盘；报名流行的各种付费社群，忙的人仰马翻；于是科比看四点钟的洛杉 早起打卡行动。其实……其实我们不觉得太心急了吗？这是有一次自己疲于奔命，病倒了，在医院打点滴时想到的。我时常恐慌，害怕自己浪费时间，就连在医院打点 浪费。想快点结束，所以乘着护士不在，自己偷偷的拨快了点滴速度。刚开始自己还能勉强受得了，过了差不多十分钟，真心忍不住了，只好叫护士帮我调到合适的速 就在想，平时做事和打点滴何尝不是一样，都是有一个度，你太急躁了、太想赶超，身体是受不了的。身体是革命的本钱，我们还年轻，还有大把的时间够我们改变， 1000前面的那个若是1都不存在了，后面再多的0又有什么用？我是一个急性子，做事风风火火的，所以对于想改变自己，是比任何人都要心急。这次病倒了，个人感 一通乱忙乎才导致的，病倒换来的努力根本是一钱不值。生病的那几天，我跟自己的大学老师打了一个电话，想让老师帮我解惑一下，自己到底是怎么了。别人也很努 过我了，为啥他们反到身体倍棒而一无所获的自己却病倒了？老师开着电脑，给我分享了两个小故事讲的第一个故事是“保龄球效应”，保龄球投掷对象是10个瓶子， 分是90分，而你如果每次能砸倒10个瓶子，最终得分是240分。故事讲完，老师问我明白啥意思没？我说大概猜到一点，你让我再努力点，对吗？不对！你已经够努 告诉你，你现在就是那个每次砸倒9个瓶子的人。你累倒的原因是因为你同时在几个场馆玩，每一个场馆得分都是90分，而有些人，则是只在一个场馆玩，玩多了，他 轻松十倍，得分却还是远远超过你。老师�
【学习课件】第1章_工程材料及其性能
ppt课件
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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。
ppt课件
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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。
工程材料分类课件
工程材料分类课件
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 工程材料概述 • 工程材料的性能要求 • 工程材料的分类方法 • 工程材料的品种与用途 • 工程材料的选用原则 • 工程材料的应用与发展
目录
CONTENTS
01
工程材料概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
线膨胀系数
材料温度变化时，长度变化的相对 量。
03
02
热导率
材料传递热量的能力，反映材料的 热特性。
热容量
材料在温度升高或降低时，吸收或 释放的热量。
04
化学性能
耐腐蚀性
材料抵抗各种介质腐蚀的能力。
化学稳定性
材料在特定化学环境下保持其性能稳定的能 力。
抗氧化性
材料在空气中抵抗氧化作用的能力。
耐高温性
ERA
力学性能
01
02
03
04
弹性
材料在弹性阶段抵抗外力的能 力。
强度
材料在塑性变形阶段抵抗外力 的能力。
塑性
材料在承受外力超过弹性极限 后，能够承受一定量的塑性变
形而不破裂的能力。
韧性
材料在冲击或振动荷载作用下 ，能够吸收较大能量并不断裂
的能力。
物理性能
01
密度
材料的质量除以其体积，表示单位 体积材料的质量。
功能材料
具有特定功能和用途的材料，如导电材料、光学材料等。
04
工程材料的品种与用途
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
钢铁材料
碳钢
碳钢是工程中应用最广泛的材料之一，具有高强度、良好的塑性 和韧性，可用于制造各种机械零件、结构件等。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 工程材料概述 • 工程材料的性能要求 • 工程材料的分类方法 • 工程材料的品种与用途 • 工程材料的选用原则 • 工程材料的应用与发展
目录
CONTENTS
01
工程材料概述
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
线膨胀系数
材料温度变化时，长度变化的相对 量。
03
02
热导率
材料传递热量的能力，反映材料的 热特性。
热容量
材料在温度升高或降低时，吸收或 释放的热量。
04
化学性能
耐腐蚀性
材料抵抗各种介质腐蚀的能力。
化学稳定性
材料在特定化学环境下保持其性能稳定的能 力。
抗氧化性
材料在空气中抵抗氧化作用的能力。
耐高温性
ERA
力学性能
01
02
03
04
弹性
材料在弹性阶段抵抗外力的能 力。
强度
材料在塑性变形阶段抵抗外力 的能力。
塑性
材料在承受外力超过弹性极限 后，能够承受一定量的塑性变
形而不破裂的能力。
韧性
材料在冲击或振动荷载作用下 ，能够吸收较大能量并不断裂
的能力。
物理性能
01
密度
材料的质量除以其体积，表示单位 体积材料的质量。
功能材料
具有特定功能和用途的材料，如导电材料、光学材料等。
04
工程材料的品种与用途
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
钢铁材料
碳钢
碳钢是工程中应用最广泛的材料之一，具有高强度、良好的塑性 和韧性，可用于制造各种机械零件、结构件等。
《工程材料的性能》PPT课件
化工学院
§1-3 断裂韧性
有的大型转动零件、高压容器、桥梁等，常在其工件应力远低于屈服 点σ s的情况下突然发生低应力脆断。产生这种现象的原因与机件内部存 在着微裂纹和其它缺陷以及它们的扩展。 材料中存在裂纹时，在裂纹尖端就会产生应力集中，从而形成裂纹尖 端应力场，按断裂力学分析，应力场的大小可用应力强度因子K1来描述， 其单位为MPa ·m1/2，脚标Ｉ表示Ｉ型裂纹强度因子。
第一章 工程材料的性能
引言：
1、金属材料的性能 使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性 能、物理性能和化学性能。 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加 工和热处理的性能。
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削 加工性能和热处理工艺性能等。
2、金属材料力学性能 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有弹性、刚度、
5、F1点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
化工学院
§1-1 刚度、强度与塑性
二、弹性、强度和刚度
弹性是材料即刻恢复原状，不产生永久变形的性能。 刚度表征材料弹性变形抗力的大小。
1、弹性模量
E =σ /ε σ 符号： 材料产生弹性变形现象时的应力
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力 表示。 如：120HBS 500HBW 3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.
化工学院
§1-1 静载荷时材料的力学性能
引言：
硬度
1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法 有关。
§1-3 断裂韧性
有的大型转动零件、高压容器、桥梁等，常在其工件应力远低于屈服 点σ s的情况下突然发生低应力脆断。产生这种现象的原因与机件内部存 在着微裂纹和其它缺陷以及它们的扩展。 材料中存在裂纹时，在裂纹尖端就会产生应力集中，从而形成裂纹尖 端应力场，按断裂力学分析，应力场的大小可用应力强度因子K1来描述， 其单位为MPa ·m1/2，脚标Ｉ表示Ｉ型裂纹强度因子。
第一章 工程材料的性能
引言：
1、金属材料的性能 使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性 能、物理性能和化学性能。 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加 工和热处理的性能。
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削 加工性能和热处理工艺性能等。
2、金属材料力学性能 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有弹性、刚度、
5、F1点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
化工学院
§1-1 刚度、强度与塑性
二、弹性、强度和刚度
弹性是材料即刻恢复原状，不产生永久变形的性能。 刚度表征材料弹性变形抗力的大小。
1、弹性模量
E =σ /ε σ 符号： 材料产生弹性变形现象时的应力
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力 表示。 如：120HBS 500HBW 3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.
化工学院
§1-1 静载荷时材料的力学性能
引言：
硬度
1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法 有关。
工程材料的分类、应用与发展(ppt 50页)
Si表面的重构图象
X-射线衍射仪
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。
精细组织或电镜组织。
钢的宏观组织、显 微组织和电镜组织
显 微 组 织
钢
锭
的
宏
观 组 织
电 镜 组
织
③ 结构：材料中各原 子的具体组合状态。 一般通过X-射线衍 射或透射电镜研究。
Al的高分辨透射电镜象
纯铁晶体的X-射线衍射谱
透射电镜衍射斑点
⑶ 了解常用材料的用途 和加工工艺。
⑷ 初步具备合理选材、 正确确定加工方法、 妥善安排工艺路线的 能力。
包括： 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 高分子复合材料
玻璃纤维增强高分子复合材料
现代航空发动机燃烧室 温度最高的材料就是通 过粉末冶金法制备的氧 化物粒子弥散强化的镍 基合金复合材料。很多 高级游艇、赛艇及体育 器械等是由碳纤维复合 材料制成的，它们具有 重量轻，弹性好，强度 高等优点。
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
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
没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。
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。
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。
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2钢牌号的表示方法。按照国家标准《钢铁产品牌号表示方法》规定，我国 钢铁 产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法，即：
l）牌号中化学元素采用国际化学元素表示。 2）产品名称、用途、特性和工艺 方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音 的缩写字母表示。 3）钢铁产品 中的主要化学元素含量（％）采用阿拉伯数字表示。 合金结构钢的牌号按下列规则编制。数字表示含碳量的平均值。合金结构钢和弹 簧钢用二位数宇表示平均含碳量的万分之几，不锈耐酸钢和耐热钢含碳量用千分 数表示。平均含碳量＜0.1％（用“0”表示；平均含碳量＜0.03％，用“00” 表 示＝。合金工具钢平均含碳量＞1.00％时，不标合碳量，否则用千分数表示。 高 速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量，滚珠轴承钢标注用途符号“C”。平均 合金 含量＜1.5％者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。
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学海无涯
（4）陶瓷材料。
（三）高分子材料 高分子材料种类很多，工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类： 1 塑料。分热塑性塑料和热固性塑料两种。 2 橡胶。 3 合成纤维。
（四）复合材料 复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料。
二、常用工程材料的性能和特点 （一）金属材料
1、黑色金属 含碳量小于 2．11％（重量）的合金称为钢，合碳量大于 2．11％（重量）的合 金称为生铁。 1 钢及其合金的分类。 钢的力学性能决定于钢的成分和金相组织。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影 响。 在 工 程 中 更 通 用 的 分 类 为 ： l）按化学成分分 类。可分为碳素钢、低合金钢和合金钢。 2）按主要质量等 级分类： ①普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢； ②普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢； ③普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。
l）牌号中化学元素采用国际化学元素表示。 2）产品名称、用途、特性和工艺 方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音 的缩写字母表示。 3）钢铁产品 中的主要化学元素含量（％）采用阿拉伯数字表示。 合金结构钢的牌号按下列规则编制。数字表示含碳量的平均值。合金结构钢和弹 簧钢用二位数宇表示平均含碳量的万分之几，不锈耐酸钢和耐热钢含碳量用千分 数表示。平均含碳量＜0.1％（用“0”表示；平均含碳量＜0.03％，用“00” 表 示＝。合金工具钢平均含碳量＞1.00％时，不标合碳量，否则用千分数表示。 高 速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量，滚珠轴承钢标注用途符号“C”。平均 合金 含量＜1.5％者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。
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学海无涯
（4）陶瓷材料。
（三）高分子材料 高分子材料种类很多，工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类： 1 塑料。分热塑性塑料和热固性塑料两种。 2 橡胶。 3 合成纤维。
（四）复合材料 复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料。
二、常用工程材料的性能和特点 （一）金属材料
1、黑色金属 含碳量小于 2．11％（重量）的合金称为钢，合碳量大于 2．11％（重量）的合 金称为生铁。 1 钢及其合金的分类。 钢的力学性能决定于钢的成分和金相组织。钢中碳的含量对钢的性质有决定性影 响。 在 工 程 中 更 通 用 的 分 类 为 ： l）按化学成分分 类。可分为碳素钢、低合金钢和合金钢。 2）按主要质量等 级分类： ①普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢； ②普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢； ③普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。
第一章工程材料的分类与性能指标
如果材料的屈服强度很低而断裂韧度很高，即
使材料中存在裂纹，则在外载荷作用下，材料先发
ห้องสมุดไป่ตู้
生塑性变形，使进一步的破坏为韧性断裂，例如：
中、小截面的中、低强度材料就属于这种情况。这
时断裂韧度就不适合作为材料断裂抗力的主要指标。
当模具的截面尺寸很大或模具材料的强度很高
时，发生裂纹失稳扩展快速断裂的倾向性增加。截 面尺寸大，可能包含的裂纹缺陷就多，而且易造成 硬性的平面应变状态，材料的韧性不能发挥作用， 裂纹前端的应力场强度大，材料的强度高，其塑性 和韧性往往较低，较小的裂纹尺寸即可导致快速断 裂。因此，在这种情况下，为防止低应力脆性断裂， 应该对材料的断裂韧度值提出一定的要求。
（3）疲劳抗力指标 疲劳曲线和疲劳极限：
疲劳曲线
疲劳曲线是疲劳应力与 疲劳寿命（-N）的关系 曲线，也称维勒曲线。
疲劳曲线与疲劳极限 （－1）的测定参阅 国家标准GB4337-84。 （旋转弯曲疲劳实验， 正弦波对称循环条件 下）
对于σb ≤1300MPa的中低强度钢和铸铁材料-N曲线出现水平部分。
疲劳断裂的特点：
· 失效抗力低，应力水平低于材料的抗拉强度， 甚至低于屈服强度。
不论是脆性材料还是韧性材料，均表现为突然 脆性断裂，断口处无明显的宏观塑性变形。
对材料表面及内部缺陷高度敏感。（零件表面 应力集中部位、加工和使用过程中造成的表面损伤、 材料本身的冶金缺陷等均易成为疲劳源。尤其是表 面存在较大拉应力时，疲劳裂纹多萌生于表面应力 集中处。）
无裂纹材料的断裂抗力
一般中、小截面尺寸的中、低强度材料，可
以认为是均匀连续的，没有宏观裂纹存在（即使有
微小裂纹，对断裂过程也不产生重要影响）。
第一章工程材料的分类与性能PPT课件
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
8
陶瓷材料
9
高聚物材料
以分子键和共价键为主
塑性、耐蚀性、电绝缘 性、减振性好，密度小
包括塑料、橡胶及合成
纤维等
共价键
10
高聚物材料
11
复合材料
是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以 微观或宏观的形式组合
标准锉刀：其形状、大小、刀纹都应当一致，每两把锉 刀相差5HRC。如果工件能被55HRC的锉刀锉削，而不 能被50HRC的锉刀锉削，便可确定该工件的硬度在 50HRC～55HRC之间。
42
5) 超声波硬度 是用一根镶有金刚石锥体压头 的超声波传感器杆，在固定试验力作用下与试 件接触，压头压入试件后，杆的谐振频率发生 改变，通过测量传感器杆谐振频率的变化即可 测定试样硬度。
承受的最大应力值。
25
26
说明：
机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所 以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依 据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。 材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件 所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。
屈服强度与抗拉强度的比值σS/σb称为屈强比。屈 强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某 些意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈 强比过小，则材料强度的有效利用率太低。
在一起而形成的材料。 包括：
金属基复合材料
陶瓷基复合材料
高分子复合材料
玻璃纤维增强高分子复合材料
12
复合材料
13
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。
蚀、脆性大 分为传统陶瓷、特种陶
瓷和金属陶瓷三类
8
陶瓷材料
9
高聚物材料
以分子键和共价键为主
塑性、耐蚀性、电绝缘 性、减振性好，密度小
包括塑料、橡胶及合成
纤维等
共价键
10
高聚物材料
11
复合材料
是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以 微观或宏观的形式组合
标准锉刀：其形状、大小、刀纹都应当一致，每两把锉 刀相差5HRC。如果工件能被55HRC的锉刀锉削，而不 能被50HRC的锉刀锉削，便可确定该工件的硬度在 50HRC～55HRC之间。
42
5) 超声波硬度 是用一根镶有金刚石锥体压头 的超声波传感器杆，在固定试验力作用下与试 件接触，压头压入试件后，杆的谐振频率发生 改变，通过测量传感器杆谐振频率的变化即可 测定试样硬度。
承受的最大应力值。
25
26
说明：
机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所 以屈服强度是大多数机械零件设计时选材的主要依 据也是评定金属材料承载能力的重要机械性能指标。 材料的屈服强度越高，允许的工作应力越高，零件 所需的截面尺寸和自身重量就可以较小。
屈服强度与抗拉强度的比值σS/σb称为屈强比。屈 强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载或某 些意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但屈 强比过小，则材料强度的有效利用率太低。
在一起而形成的材料。 包括：
金属基复合材料
陶瓷基复合材料
高分子复合材料
玻璃纤维增强高分子复合材料
12
复合材料
13
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。
工程材料2分类及力学性能
冲击韧性常用冲击实验测定
影响冲击韧性值大小的因素有材料的化学成 份、冶金质量、组织状态、表面质量和内部 缺陷等。
系列冲击实验（低温冲击）： 金属材料的冲击韧性随温度的降低而下降 温度和Аk关系图 评定材料低温变脆的倾向，韧脆转变温度 （范围）
韧脆转变温度
小结： 力学性能五个基本指标 强度σb 、 σs 塑性δ、ψ 韧性Аk
为了便于阐明材 料的成分（工艺 ）、组织结构、 性能、用途之间 的逻辑关系，按 以下方式分类： 金属材料、无机 非金属材料、有 机高分子材料和 复合材料 。（右 图为材料科学与 工程四要素）
按上述分类的材料的概况 金属材料：（metallic materials）
坚硬、反光、有光泽、热与电的良导体、正电阻温度 系数； 黑色金属（ferrous alloys） 有色金属（nonferrous alloys）； 铁碳合金、铝、铜、镁、钛等；
HRB
100
HRA
60
布氏硬度、洛氏硬度优缺点： 布氏硬度由于压痕面积较大，能反映较大范 围内的平均硬度，所以测量结果具有较高的 精度和稳定性。但操作费时，对试样表面有 一定破坏。 洛氏硬度操作简单，可直接读出硬度值，且 压痕小，基本不伤工件。缺点是所测值的离 散性较大，实际中可多测几次取均值。 各种硬度试验因其试验条件的不同而不能直 接换算，需查阅专门的表格进行换算比较。
几个概念的比较 弹性：产生不永久变形的能力 塑性：产生塑性变形而不断裂的能力 刚度：抵抗弹性变形的能力 强度：抵抗塑性变形和断裂的能力
一次摆锤冲击弯曲实验 韧性是材料塑性变形和断裂过程中吸收能量 的能力，是强度和塑性的综合表现。 冲击韧性（韧度）Аk是抵抗冲击载荷的能力。 是综合的力学性能指标，与强度和塑性有关， 揭示材料的变脆倾向，评定材料在复杂受载 条件下的寿命和可能性，反映原材料的冶金 质量和热加工后的产品质量。
工程材料的分类与性能
HV
F A
1.8544 0.102 F d2
HV≈HBS
适用于测量表面强化处理的机械 零件和很薄的产品。
机械制造基础课题组
山东水利职业学院
韧性（试验录像）
材料断裂前吸收的变形能量称作韧性。 韧性的重用指标为冲击韧度。
冲击韧度通常采用摆锤冲击试验 机测定。
山东水利职业学院
机械制造基础课题组
山东水利职业学院
山东水利职业学院
F
es p
Fe Fs
b k
Fb
Fp
o
g
Δl u Δl b
f
op段：比例弹性变形阶段；
pe段：非比例弹性变形阶段； 平台或锯齿（s段）：屈服阶段；
sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。 b点：形成了“缩颈”。
bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断 裂。
Δl 断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断
山东水利职业学院机械教研室
多媒体课件
项目一 材料利职业学院
教学内容
学习要求
能力要求
1.材料的强度、塑形
1.掌握材料硬度的测 量方法及表示方法
2.材料的硬度、韧性、 2.理解工程材料的强度、
疲劳强度
塑形、韧性及疲劳强度
3.材料的物理、化学 性能
3.了解材料的物理化 学性能的应用
HRB
1.588mm钢 球
100
红色
25~100 软钢、退火钢、铜合金等
HRC 金刚石圆锥
150
黑色
20~67
淬火钢、调质钢等
(3)洛氏硬度的特点 操作简单、效率高，数值可直接从指示器上读出。
压痕小，可直接测量成品或较薄工件的硬度。 HRC和HRA采用金刚石压头，可测量高硬度薄层和深层材料。
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2020/10/7
▪ 金属材料： 黑色金属—铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等) 有色金属—黑色金属以外的所有金属及其合金
▪ 高分子材料： 塑料—主要指工程塑料 合成纤维—由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材
料 橡胶—经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用和特
种橡胶。 胶粘剂—分树脂型、橡胶型和混合型
2020/10/7
维氏硬度（HV）和肖氏硬度（HS）。 布氏硬度与抗拉强度存在一定线性关系。
2020/10/7
➢冲击韧度：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。 ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F Ak=mg(H1-H2) 焦耳/厘米²（J/cm²）
ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属光 泽，呈结晶状。 ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状， 无光泽，韧性材料。
试样被拉断前的最大承载能力 材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值
2020/10/7
➢ 塑性－材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 伸长率和断面收缩率表示，两个值越大塑性越好。 ➢ 硬度－金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的
一种能力。 按试验方法不同分布氏硬度（HB）、洛式硬度（HR）、
扭τt。 ob弹性变形 阶段 bcd屈服阶段 dB强化阶段 Bk缩颈阶段 k试样断裂
2020/10/7
▪ 弹性极限σe（elastic limit）
材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。
σe=Pe/Fo 工程上σp、σe视为同一值
刚度—表示材料弹性变形抗力的大小。 弹性模量E—是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。
20208/5/2020 6、Almost any situation---good or bad---is affected by the attitude we bring to. ----Lucius Annaus Seneca差不多任何一种处境---无论是好是坏---都受到我们对待处境态度的影响。11时3分 11时3分5-Aug-208.5.2020 7、Although the world is full of suffering, it is full also of the overcoming of it.----Hellen Keller, American writer虽然世界多苦难，但是苦难总是能战胜的。20.8.520.8.520.8.5。2020年8月5 日星期三二〇二〇年八月五日 8、For man is man and master of his fate.----Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday, August 5, 2020 9、When success comes in the door, it seems, love often goes out the window.-----Joyce Brothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。
E=σ/ε 应力应变的比值。单位 MPa E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。
2020/10/7
▪ 屈服极限σs（屈服强度或屈服点） σs=Ps/Fo 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 σ0.02 产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。
用于无屈服点的中高碳钢。020/10/7
❖ 2.1.2 工程材料的性能 ➢ 力学性能－金属材料在外力作用时表现出来的性能。 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。 指标：硬度、强度、刚度、塑性、韧性和疲劳强度等。
2020/10/7
➢ 强度－金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 分：抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗
第二部分
工程材料
2020/10/7
工程材料
1
工程材料的分类和性能
2
金属材料及其热处理
3 工程塑料、特种陶瓷、复合材料
2020/10/7
工程材料的分类和性能
❖ 2.1.1 工程材料的分类 ➢ 工程材料学：材料学的实用部分，主要阐述结构材料 的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律。 结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度等机 械性能的材料。 功能材料：具有光、电、磁、热等特殊物理性能的材 料。
2020/10/7
Thank You !
2020/10/7
1、Genius only means hard-working all one's life. (Mendeleyer, Russian Chemist) 天才只意味着终身不懈的努力。20.8.58.5.202011:0311:03:10Aug-2011:03 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二〇年八月五日 2020年8月5日星期三 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020 4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行
2020/10/7
2020/10/7
Ak=h1-h2
➢疲劳强度σ-1 80%的断裂由疲劳造成 经受无数次应力循环而不致断裂的最大应力值。 陶瓷、高分子材料的疲劳抗力很低，金属材料疲劳强度
较高，纤维增强复合材料也有较好的抗疲劳性能。 影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹
杂物、表面状态、残余应力等。
▪ 陶瓷材料： 普通陶瓷—主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料 特种陶瓷—高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等烧
结材料 金属陶瓷—用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化
物或其它化合物的粉末制品 ▪ 复合材料：由两种或两种以上的材料组合而成的材料
按基体相种类分：聚合物基、金属基、陶瓷基、 石墨基等
按用途分：结构、功能、智能复合材料
8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:10 5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday, August 5, 2020August 20Wednesday, August 5,
▪ 金属材料： 黑色金属—铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等) 有色金属—黑色金属以外的所有金属及其合金
▪ 高分子材料： 塑料—主要指工程塑料 合成纤维—由单体聚合而成再经过机械处理成纤维材
料 橡胶—经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用和特
种橡胶。 胶粘剂—分树脂型、橡胶型和混合型
2020/10/7
维氏硬度（HV）和肖氏硬度（HS）。 布氏硬度与抗拉强度存在一定线性关系。
2020/10/7
➢冲击韧度：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。 ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F Ak=mg(H1-H2) 焦耳/厘米²（J/cm²）
ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属光 泽，呈结晶状。 ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状， 无光泽，韧性材料。
试样被拉断前的最大承载能力 材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值
2020/10/7
➢ 塑性－材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。 伸长率和断面收缩率表示，两个值越大塑性越好。 ➢ 硬度－金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的
一种能力。 按试验方法不同分布氏硬度（HB）、洛式硬度（HR）、
扭τt。 ob弹性变形 阶段 bcd屈服阶段 dB强化阶段 Bk缩颈阶段 k试样断裂
2020/10/7
▪ 弹性极限σe（elastic limit）
材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。
σe=Pe/Fo 工程上σp、σe视为同一值
刚度—表示材料弹性变形抗力的大小。 弹性模量E—是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。
20208/5/2020 6、Almost any situation---good or bad---is affected by the attitude we bring to. ----Lucius Annaus Seneca差不多任何一种处境---无论是好是坏---都受到我们对待处境态度的影响。11时3分 11时3分5-Aug-208.5.2020 7、Although the world is full of suffering, it is full also of the overcoming of it.----Hellen Keller, American writer虽然世界多苦难，但是苦难总是能战胜的。20.8.520.8.520.8.5。2020年8月5 日星期三二〇二〇年八月五日 8、For man is man and master of his fate.----Tennyson人就是人，是自己命运的主人11:0311:03:108.5.2020Wednesday, August 5, 2020 9、When success comes in the door, it seems, love often goes out the window.-----Joyce Brothers成功来到门前时，爱情往往就走出了窗外。
E=σ/ε 应力应变的比值。单位 MPa E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。
2020/10/7
▪ 屈服极限σs（屈服强度或屈服点） σs=Ps/Fo 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 σ0.02 产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。
用于无屈服点的中高碳钢。020/10/7
❖ 2.1.2 工程材料的性能 ➢ 力学性能－金属材料在外力作用时表现出来的性能。 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。 指标：硬度、强度、刚度、塑性、韧性和疲劳强度等。
2020/10/7
➢ 强度－金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 分：抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗
第二部分
工程材料
2020/10/7
工程材料
1
工程材料的分类和性能
2
金属材料及其热处理
3 工程塑料、特种陶瓷、复合材料
2020/10/7
工程材料的分类和性能
❖ 2.1.1 工程材料的分类 ➢ 工程材料学：材料学的实用部分，主要阐述结构材料 的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律。 结构材料：工程上要求强度、韧性、塑性、硬度等机 械性能的材料。 功能材料：具有光、电、磁、热等特殊物理性能的材 料。
2020/10/7
Thank You !
2020/10/7
1、Genius only means hard-working all one's life. (Mendeleyer, Russian Chemist) 天才只意味着终身不懈的努力。20.8.58.5.202011:0311:03:10Aug-2011:03 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二〇年八月五日 2020年8月5日星期三 3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。11:038.5.202011:038.5.202011:0311:03:108.5.202011:038.5.2020 4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行
2020/10/7
2020/10/7
Ak=h1-h2
➢疲劳强度σ-1 80%的断裂由疲劳造成 经受无数次应力循环而不致断裂的最大应力值。 陶瓷、高分子材料的疲劳抗力很低，金属材料疲劳强度
较高，纤维增强复合材料也有较好的抗疲劳性能。 影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹
杂物、表面状态、残余应力等。
▪ 陶瓷材料： 普通陶瓷—主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料 特种陶瓷—高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等烧
结材料 金属陶瓷—用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化
物或其它化合物的粉末制品 ▪ 复合材料：由两种或两种以上的材料组合而成的材料
按基体相种类分：聚合物基、金属基、陶瓷基、 石墨基等
按用途分：结构、功能、智能复合材料
8.5.20208.5.202011:0311:0311:03:1011:03:10 5、You have to believe in yourself. That's the secret of success. ----Charles Chaplin人必须相信自己，这是成功的秘诀。-Wednesday, August 5, 2020August 20Wednesday, August 5,