教学课件 工程材料基础--刘玲
《材料工程基础》课程教学大纲
《材料工程基础》课程教学大纲课程名称：材料工程基础课程代码：MTE101学分：3课程类型：必修课先修课程：无课程教师：XXX1.课程简介本课程作为材料科学与工程专业的基础课程，旨在向学生介绍材料工程的基本理论和实践知识。
通过课程的学习，学生将深入了解材料的种类、性质、组成、加工和应用等方面的知识，培养学生对材料的认识和掌握，为进一步学习和研究材料科学与工程奠定坚实基础。
2.教学目标2.1理论掌握：通过课程学习，学生将掌握材料工程的基本理论和原理，包括材料的结构与性质、相图与相变、合金与非晶态材料、复合材料等方面的知识。
2.2实践应用：通过实验教学和实践训练，培养学生分析材料问题和解决实际工程问题的能力。
2.3专业素养：培养学生成为具有工程伦理道德素养、创新能力和团队合作精神的材料工程专业人才。
3.教学内容3.1材料的基本概念和分类3.2材料的晶体结构与性质3.3材料的非晶态结构与性质3.4材料的相图与相变3.5金属材料与合金3.6陶瓷材料3.7高分子材料3.8复合材料3.9材料的加工与应用4.教学方法4.1理论授课：通过课堂讲授，向学生介绍材料工程的基本理论和原理。
4.2实验教学：开展相关实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。
4.3讨论和交流：组织学生进行讨论和交流，拓宽学生的思路和视野。
5.考核方式5.1平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和实验报告等。
5.2期中考试：对前半学期的知识进行考核。
5.3期末考试：对全年知识进行综合考核。
5.4实验考核：对实验操作和数据分析能力进行考核。
6.参考书目6.1《材料工程基础》（第三版），材料工程系编著，清华大学出版社。
6.2 《材料科学与工程导论》（第四版），William D. Callister 编著，高等教育出版社。
7.教学进度安排第1-2周：材料的基本概念和分类第3-4周：材料的晶体结构与性质第5-6周：材料的非晶态结构与性质第7-8周：材料的相图与相变第9-10周：金属材料与合金第11-12周：陶瓷材料第13-14周：高分子材料第15-16周：复合材料第17-18周：材料的加工与应用注：以上是本课程的教学大纲，具体教学内容和进度可能会根据实际情况进行调整，并由授课教师在教学过程中进行详细说明和解释。
材料工程《材料工程基础-绪论》课件
材料工程基础多媒体课件
8
课程的主要内容
6.3 燃烧计算 6.4 燃料的燃烧理论及过程 6.5 洁净燃烧技术
材料工程基础多媒体课件
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课程的参考资料
教 材：《材料工程基础》，徐德龙 谢峻林 主编， 武汉理工大学出版社，2008年
参考书目：《材料工程基础》，冯晓云 童树庭 袁 华 主编，化学工业出版社，2007年
《工程研究方法与测试技术》，曲祖 源 主编，武汉工业大学出版社，2005年
《流体力学泵与风机》，周谟仁 主编， 中国建筑工业出版社，1998年
《硅酸盐工业热工基础》，孙晋涛 主 编，武汉工业大学出版社，2000年
材料工程基础多媒体课件
10
课程的学时安排
材料工程基础多媒体课件
11
课程的实践教学任务
13
材料工程基础及设备多媒体课件
4 质量传递基础 4.1 传质基本概念 4.2 分子扩散传质
材料工程基础多媒体课件
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课程的主要内容
4.3 对流传质 4.4 传质与化学反应 5 物料干燥 5.1 概述 5.2 干燥静力学 5.3 干燥速率和干燥过程 5.4 干燥技术 6 燃料及其燃烧 6.1 燃料的种类及其组成 6.2 燃料的性质
材料工程基础
绪论
一、《材料工程基础》课程的性质与任 务 二、课程的主要内容 三、课程的参考资料、学时安排 四、课程的实践教学任务 五、课程的考核方式
材料工程基础多媒体课件
《材料工程基础》课程性质与任务
材料工程基础课程是学科基础课，围绕材料 生产过程主要涉及到的工程理论，本课程主 要介绍与之相关的基本理论和基础研究方法。 通过本课程的学习，要使学生获得： 1. 工程流体力学， 2. 传热与传质基础， 3. 燃料及燃烧， 4. 工程研究基本理论与测试技术。
工程材料绪论全解PPT课件
石器
陶器
瓷器 4
我国青铜的冶炼在夏朝(公元前2140年始)以前就开始了，到殷、西周时期已发展到很高的水 平。青铜主要用于制造各种工具、食器、兵器。从河南安阳晚商遗址出土的司母戊鼎重达8750 N, 外型尺寸为1.33 m×0.78 m×1.10 m, 是迄今世界上最古老的大型青铜器。从湖北隋县出土的战 国青铜编钟是我国古代文化艺术高度发达的见证。
1、离子键 当周期表中相隔较远的正电性元素原子和负电性元素原子接触时，前者失去最外层价电子变
成带正电荷的正离子，后者获得电子变成带负电荷的满壳层负离子。正离子和负离子由静电引力 相互吸引；同时当它们十分接近时发生排斥，引力和斥力相等即形成稳定的离子键。NaCl、CaO 、Al2O3等由离子键组成。
离子键的结合力很大，因此离子晶体的硬度高，强度大，热膨胀系统小，但脆性大。离子键 中很难产生可以自由运动的电子，所以离子晶体都是良好的绝缘体。在离子键结合中，由于离子 的外层电子比较牢固地被束缚，可见光的能量一般不足以使其受激发，因而不吸收可见光，所以
工程材料课程介绍
工程材料课程是高等院校机械类专业的一门十分重要的技术基础课。课程的任务是从机械工 程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的成分、加工工艺、组织、结构与 性能之间的关系；介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。
本课程的目的是使学生通过学习，在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上，具 备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材及制订零件工艺路线的初步能力 。
近年来超导材料、磁性材料、形状记忆材料、信息材料等各种功能材料有很大的发展。 我国在新材料新工艺的研究和应用方面取得重大成果。 ➢ 研制成功性能优越、用途广泛的新型结构钢—贝氏体钢； ➢ 研制出零电阻温度为128.7 K的Tl-Ca-Ba-Cu-O超导体(铊系超导体)； ➢ 镁铝合金的开发和应用研究取得重大成果。 ➢ 材料快速成型技术和材料表面处理技术在我国得到迅速发展。
《材料工程基础》课件——第八章 材料的连接
工件 接触引弧
钢焊条焊接钢材时的焊 接电弧
焊接电弧是在电极和工件间的气体介质中长时间放电的现象。 电弧引燃时，弧柱中充满了高温电离气体，发出大量的光和热
手工电弧焊的焊接过程
焊缝附近 基体金属
焊条
焊芯 药皮
电
电
弧
弧
熔化 焊缝
熔 渣 CO2↑ 保护熔池
手工电弧焊的优缺点
优点：设备简单，易于维护，使用灵活；适于多种 钢材和有色金属等，是应用最广泛的焊接方法。
熔炼焊剂：在熔炼炉中制备，成分均匀，适 于大量生产；
陶瓷焊剂：利用粉末冶金工艺制备，颗粒强 度低。
埋弧自动焊的特点
焊接质量高且稳定； 熔深大，节省焊接材料； 无弧光，无金属飞溅，焊接烟雾少； 自动化操作，生产效率高。 设备昂贵，工艺复杂，适于长的直线焊缝和圆筒形
工件的纵、环焊缝的批量生产。
栓接
由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类 紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零 件。 这种连接形式就称为螺栓连接，即栓接。如把螺母从 螺栓上旋下，又可以
使这两个零件分开， 故螺栓连接是属于可 拆卸连接。
焊接
焊接是一种永久性连接金属材料的工艺方法。焊接 过程的实质是用加热或加压等手段，借助于金属原 子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地连 接起来。
硬钎焊
硬钎焊是指使用的钎料熔点高于480℃的钎焊。其主 要加热方式有：火焰加热、电阻加热、感应加热、 炉内加热、盐浴加热等。软钎焊的接头强度不高 （＞800MPa）。
硬钎焊所用的钎剂主要有：硼砂、硼酸和氟化物等。 硬钎料主要用于钎焊受力大，工作温度较高的工件。
钎焊接头的形成过程
钎焊接头的形成包括两个过程： ⑴ 钎料熔化和流入、填充接头间歇形成钎料充满焊缝
《材料科学基础教学课件》第一章-相图
在化学工业中的应用
化工过程控制
相图可以用来预测不同成分和温 度下的相态和物性，为化工过程 的控制提供依据，确保生产过程
的稳定性和安全性。
化学反应研究
相图可以用来研究化学反应过程中 物质的状态和性质变化，有助于深 入理解化学反应机理和反应条件的 选择。
分离技术应用
相图可以用来指导分离技术的选择 和应用，例如利用相图的溶解度曲 线进行萃取分离或结晶分离。
04
相图的应用
在材料科学中的应用
合金设计
相图是合金设计的基础，通过相 图可以确定合金的成分范围以及 各相的组成和性质，从而优化合 金的性能。
热处理工艺制定
利用相图可以确定合金在不同温 度下的相变过程，从而制定合理 的热处理工艺，优化材料的显微 组织和力学性能。
新材料研发
相图为新材料研发提供了理论指 导，通过研究不同成分和温度下 的相变规律，可以发现具有优异 性能的新型材料。
实验法是绘制相图最直接和可靠的方 法，但需要耗费大量的时间和资源。
实验法通常需要使用精密的实验仪器 和设备，如热分析仪、X射线衍射仪、 扫描电子显微镜等，以获得精确的数 据。
计算法
计算法是根据物质的分子或原 子模型，通过计算机模拟计算 物质之间的相平衡关系。
计算法可以快速地预测物质的 相平衡关系，但需要建立准确 的分子或原子模型，且对计算 资源的要求较高。
在冶金工业中的应用
钢铁冶金
01
钢铁冶金过程中涉及大量的相变和相分离，相图是指导钢铁冶
金工艺的重要工具，有助于优化炼钢和连铸连轧工艺。
有色金属冶金
02
在有色金属冶金中，相图可以用来确定合金的成分和温度范围，
优化熔炼、浇注和凝固工艺，提高产品的质量和性能。
工程材料基础课件
式中σmin --循环应力中数值最小的应力； σmax --循环应力中数值最大的应力。 试 样 承 受 不 同 的 应 力 幅 σa[σa=(σmax-
σmin )/2]与循环断裂周次N之间的关系曲线， 称疲劳曲线，如图1-7所示。
五、硬度
硬度(Hardness)是指更硬的 外来物体作用于固体材料上时， 固体材料抵抗塑性变形、压入或 压痕的能力。
第2节 金属材料的结构
一、 金属的晶体结构
1）晶体。 其内部原子在空间作有规则的排列，如食盐、 金刚石等；纯金属及合金均属于晶体。
（二）抗折（弯）强度
图1-4(a) ，1-4(b)分别为三点、四点弯曲加 载示意图
其中三点弯曲抗折强度计算公式为：
3PL
f
2bh2
式中，P为断裂载荷（N），L为下支点间跨距 （mm），b为试样的宽度（mm），h为试样 的厚度（mm）。强度单位为MPa。
二、塑性
工程材料的塑性(plasticity)是指工程材料在外 力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。对应 拉伸变形，通常用两种方式来表示，即伸长率 （δ ）和断面收缩率(Ψ )。
1、金属材料抗拉强度 图1-2a为低碳钢的拉伸曲线。 图1-2b为不同金属材料的应力－应变拉伸曲线图。
抗拉强度是表示材料在拉伸过程中单位面积所能承受的
最大拉伸力 σb=Pb/A0
，
用
σb
（
单
位
MPa
）
表
示
，
计
算
方
法
为
：
式中：Pb——试样拉伸时的最大拉力（N）
A0——试样的原始载面积（m2） 屈服强度是工程材料在外力作用下开始产生屈服时单位 面积所能承受的最大拉伸力。用σs表示，计算方法为： σs=Ps/A0 式中：Ps ——试样产生屈服现象时的对应载荷（N）。 2、高分子材料抗张（拉）强度 图1-3为高分子聚合物在不同温度范围时的拉伸曲线。
工程材料及热加工工艺基础课件
第一章 绪 论
一、材料科学的开展 二、物质的状态 三、原子间的结合键 四、工程材料的分类及热加工工艺
材料是人类生产和生活 所必须的物质根底。
“神舟”四号飞船成功返 回
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动机
材料的开展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。
➢材料的发展与人类社会简图
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。
4、分子键
原子态惰性气体范德华力
特点：分子键很弱，晶体低熔点，低沸点，低硬度，易压缩
塑料，橡胶 链与链 → 范德华力 硬度<金属 耐热性差，不具有导电能力
机械零件加工工艺
铸造
锻压 材
料
焊接
型材
粉末冶金
毛
热处理
零
坯
件
切削加工
熔点高、硬度高、 耐腐蚀、脆性大
分为陶瓷、水泥、 玻璃、耐火材料
传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、长石 等)为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常 用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。
陶瓷制品
陶瓷发动机
高分子材料
共
以分子键和共价键为
1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射 分析，使人们对固体材料微观构造的认识从最初的假想到科 学的现实。
Si表面的重构图象
《材料工程基础》教学大纲
《材料工程基础》教学大纲材料工程基础教学大纲1.课程概述1.1课程名称：材料工程基础1.2学时：36学时1.3学分：2学分1.4课程性质：专业课1.5先修课程：无2.课程目标2.1了解材料科学与工程的基本概念和理论；2.2掌握常见工程材料的性质和应用；2.3学习材料加工和性能测试的基本原理；2.4培养学生的分析和解决问题的能力。
3.教学内容3.1材料科学与工程基础3.1.1材料工程的概念和发展历史3.1.2材料结构和性能的关系3.1.3材料的分类及其特点3.2金属材料3.2.1金属晶体结构与力学性能3.2.2金属材料的热处理3.2.3金属材料的腐蚀与防护3.3陶瓷材料3.3.1陶瓷结构和性能3.3.2陶瓷的制备和加工3.3.3陶瓷材料的应用3.4高分子材料3.4.1高分子的结构和性质3.4.2高分子材料的加工与应用3.5复合材料3.5.1复合材料的基本概念和分类3.5.2复合材料的制备和应用3.6材料加工和性能测试3.6.1材料的塑性变形和断裂3.6.2材料的热处理工艺3.6.3材料的力学性能测试4.教学方法4.1讲授与实践相结合，充分利用实验室实践环节，加强学生的动手能力；4.2借助多媒体技术，使用PPT、视频等辅助教学手段；4.3鼓励学生参与讨论和互动，培养学生的独立思考和问题解决能力。
5.评价方式5.1平时成绩（包括作业、实验报告等）占50%5.2期末考试占50%6.参考教材6.1《材料科学基础》孙洪武等主编6.2《材料制备科学与工程》王东树等主编6.3《材料加工与表征》吴奕之等主编7.教学进度安排第1-2周：课程介绍，材料工程的概念和发展历史第3-4周：金属材料的结构和性能第5-6周：金属材料的热处理第7-8周：金属材料的腐蚀与防护第9-10周：陶瓷材料的结构和性能第11-12周：陶瓷材料的制备和加工第13-14周：高分子材料的结构和性质第15-16周：高分子材料的加工与应用第17-18周：复合材料的基本概念和分类第19-20周：复合材料的制备和应用第21-22周：材料的塑性变形和断裂第23-24周：材料的热处理工艺第25-26周：材料的力学性能测试第27-28周：复习与总结第29-30周：作业布置与完成第31-32周：实验报告撰写与提交第33-34周：期末考试复习第35-36周：期末考试以上就是《材料工程基础》课程的教学大纲，旨在通过系统性的教学内容和多样化的教学方法，培养学生的材料科学与工程素养，提高学生的综合能力。
工程材料基础
工程材料基础
工程材料基础是指对工程材料的基本性质和特点进行系统、全面的学习，包括材料的
组成、性能、结构、加工工艺等方面的知识。
工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
金属材料主要由金属元
素组成，具有优秀的导电、导热和机械性能，常用于制造建筑结构和机械设备。
非金
属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，根据性质的不同可以应用于不同领域，如建筑、电子、化工等。
复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成，相互补充、增强性能，具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点。
工程材料的性能包括机械性能、物理性能、化学性能和热性能等。
机械性能包括强度、韧性、硬度等，能够反映材料的承受能力和变形能力。
物理性能包括密度、导热性、
导电性等，直接影响材料的使用效果和工艺加工。
化学性能指材料在化学介质中的抗
腐蚀能力和稳定性。
热性能包括热膨胀系数、热导率等，影响材料在高温环境下的变
形和损伤。
工程材料的结构是指材料的内部组织和形态特征，包括晶体结构、晶粒大小和相的组
成等。
材料的结构对其性能有很大影响，如晶体结构的完整性和晶粒的大小会影响材
料的强度和韧性。
工程材料的加工是指材料的加工与制造过程，包括材料的成型、加热处理、焊接、涂
层等。
不同材料有不同的加工特点和要求，需要选择合适的加工工艺和设备，以保证
材料的质量和工程的可靠性。
通过对工程材料基础的学习，可以更好地理解和应用材料科学原理，为工程设计和制
造提供基础支持，提高工程质量和效率。
工程材料基础3晶体结构
金属
晶格常 数(nm)
•表3-3 几种面心立方结构元素的晶格常数
Al γ-Fe β-Co
Ni Cu Ag
Pt
0.405 0.365 0.354 0.352 0.361 0.408 0.392 (912℃) (>390℃)
Au 0.407
金属 晶格常数
(nm) 轴比c/a
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•表3-4 某些密排六方结构元素的晶格常数
体心立方晶胞其原子半径:
a为晶格常数；
面心立方晶胞其原子半径；
密排六方晶胞其原子半径 :
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工程材料基础3晶体结构
3.7.4 配位数
配位数是指晶格中任一原子周围与其最近 邻且等距离的原子数目。
体心立方晶格中的配位数为8； 面心立方晶格中的配位数12； 密排六方晶格配位数也为12。
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工程材料基础3晶体结构
典型晶格配位数示意图
•(a)体心立方
(b 三种典型晶格配位数示意图
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工程材料基础3晶体结构
3.7.5 致密度
一个晶胞内原子所占体积与晶胞体积之比， 称之为致密度。致密度K可用下式求出：
式中n为晶胞原子数；v为一个原子的体积， (r为原子半径)；V为晶胞体积。
a 12 0.74 0.207a 0.112a
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工程材料基础3晶体结构
3.7.7 晶体的堆垛方式
密排六方结构：密排面堆垛顺序为ABABABABC……排列 面心立方结构: 密排面堆垛顺序为ABCABCABC……排列
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•图3-16 面心立方结构和密排 •六方结构中原子堆垛的方式
Be α-Ti α-Zr α-Co Mg Zn
工程材料及成形技术基础(第三版)教学课件8
第二章金属的凝固与固态相变
1.晶体的结晶
第二章金属的凝固与固态相变
2.非晶体的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
2.1.2金属的结晶
1.金属的结晶过程
2.影响形核和长大的因素
过冷度的影响
难熔杂质的影响
3.晶粒大小及控制 晶粒度的概念
ZV 0.9(N / G)3/4 Zs 1.1(N / G)1/2
2.同分异构
第二章金属的凝固与固态相变
2.2合金的凝固
2.2.1二元合金相图与凝固 1.匀晶相图
匀晶相图的建立 杠杆定律 枝晶偏析 2.共晶相图 3.包晶相图 4其他相图 2.2.2合金的性能与相图的关系 2.2.3铸锭(件)的凝固
第二章金属的凝固与固态相变
匀晶相图的建立
第二章金属的凝固与固态相变
第二章金属的凝固与固态相变
1.铁碳合金的相结构与性能
•铁素体 F •奥氏体 A •渗碳体 Fe3C
2.相图分析
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.2在铁碳合金平衡状态下的相变
铁碳合金的分类
种类
工业纯铁
亚共析钢
钢 共析钢
过共析钢
白口铸铁
亚共晶白 共晶白
口铁
口铁
过共晶 白口铁
含碳 <0.0218 0.0218 0.77 0.77- 2.11
2.3.3含碳量对铁碳合金组织和性能的影响
1.含碳量对平衡组织的影响
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.含碳量对力学性能的影响
第二章金属的凝固与固态相变
2.3.4Fe-Fe3C相图的应用
1.在选材上的应用 2.在铸造工艺制订上的应用 3.在塑性加工工艺制订上的应用 4.在热处理工艺制订上的应用
大学《工程材料》课件PPT(九大章节完整版)
如果材料选择不当或加工不合理会给国民经 济造成重大损失，下面给大家介绍几个具体 事例：
1943年1月美国t-2型油船破断的实例属低应力脆断，类似 事件1962年澳大利亚金斯桥建成仅一年就突然断裂。
3、良好加工性能，如铸造，塑性变形，焊 接，机械加工等性能。并且通过热处理可以改变其 性能。
有机高分子材料：该类材料正以前所未有 的速度发展着。工程塑料世界年产量超过 150万吨，通过各种合成或制备技术，性 能不断提高，应用日广。有人预测，汽车 的车身不久将大部分采用塑料，每公斤工 程塑料可代替4-5公斤钢铁，而且可整体 成型，因而成本和油耗将进一步降低；有 机高分子功能材料发展更快，由于它是人 工合成的，且原料充足，可以设计出无穷 的新品种，前景十分广阔 。
青铜器时代 石器时代
复合材料时代 铁器时代
机敏/智能 材料时代
材料的分类：
按原子结构分： 1、金属材料（黑色金属，有色金属） 2、 非金属材料（有机，无机） 3、 复合材料（金属基、塑料基、陶瓷基） 按应用角度分：
1、结构材料，机械性能为主要使用性能兼 具一定物理和化 学性能，如制造机器零件的 钢材。 2、功能材料，具有特异的物理和化学功能， 如超导材料，形状记忆材料，储氢材料，激 光材料，半导体材料，纳米材料等 。
本课程基本由两部分组成
第一部分是金属学的理论基础。主要探讨 金属及合金的晶体结构和结晶过程，金属 在固态下的转变过程以及金属的塑性变形 等。这些基础知识是掌握工程材料内部结 构的变化规律和理解各类材料之间性能差 异的钥匙。
工程材料及其成形技术基础(1-5章)ppt课件
.
绪论
1 本课程的性质
本课程是研究材料及其成形方法的技术基础课。它是 机械类及近机类各专业必修的一门课程。
2 学习目的
(1)获得常用工程材料及各类成形方法和加工工艺知 识，能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。
(2)初步了解与本科程有关的新技术、新材料和新 工艺，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和加 工制造方面的工作奠定必要的理论基础。
化学
金属材料
合金钢
成分
轻有色金属
分类
有色金属 重有色金属
机
塑料
稀有金属
械
有机高分子材料 合成橡胶
工
合成纤维
程
有机胶粘剂及涂料
材
陶瓷材料
硅酸盐材料
料
新型陶瓷
复合材料
非金属基复合材料 金属基复合材料 .
机械 工程 材料
功能分类
结构材料：用于制造实现运动和传递动力的零件 功能材料：用于制造实现其他功能的零件的材料
S0——试样原始横截面积（mm2 ）。
.
4 塑性
即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。 常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。
.
（1）伸长率 即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
δ=(L1 - L0)/ L0 ×100%
式中ห้องสมุดไป่ตู้
δ——伸长率（%）； L1——试样拉断后标距（mm)； L0 ——试样原始标距（mm)。
σs=Fs/S0
式中
σs——屈服点（ MPa ）； Fs——试样开始产生屈服现象时的（N）； S0——试样原始横.截面积（ mm2）。
(2) 抗拉强度：即试样拉断前承受的最大标称拉应力。
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Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr
Ra
A c
Rf
Db
Sg
Bh
Hs Mt Uun Uuu Uub
镧系
La
C e
Pr
Nd Pm
Sm
Eu Gd Tb
Dy
Ho Er Tm Yb Lu
锕系
Ac
T h
Pa
U
Np
Pu Am Cm Bk
Cf
Es Fm Md No Lr
2. 根据使用性能分类：
现代工程材料
有特殊性能（如耐高温、耐蚀等）的材料
二、 现代工程材料分类
1.按结合键性质分
金属材料
碳钢 钢 合金钢 铸铁
最重要
（90％以上） 有色金属及其合金
工
工程塑料
程
合成纤维
材 高分子材料 合成橡胶
料
胶粘剂
有机合成材料
陶瓷材料 复合材料
普通陶瓷
无机非金属材料
特种陶瓷
非金属基复合材料 陶瓷基复合材料
金属基复合材料
拉力 拉力
相互作用力强 相互作用力弱
拉力 拉力
2、材料结构 反映材料构成原子或分子间的作用状态。
拉力
作用状态导致作用力强
拉力
拉力
作用状态导致作用力弱
拉力
3、材料微观组织 反映材料构成原子或分子聚集体形态、分布
（如晶粒大小，存在的相种类、数量、形状、位 置）等影响。
拉力
拉力
第一节 材料原子（或分子）间相互作用
艺及成形方法和工艺。
用什么材料， 如何加工？ 铜
钢 花岗岩
铝合金
复合材料
数 控 机 床
洲
际
导
协和客机
弹
3.新材料发展趋势
材料与器件一体化：
材料制造与器件制造的界线越来越不清楚; 新材料不断出现，材料分类变得困难.
形状记忆合金 智能材料(磁流变体、电流变体)
4.各类材料的特点
金属材料 材料性能为什么会 导电、导热，具有有高的如强度此和大良好的的塑差性变别形能呢力？；
陶瓷材料
高的强度、硬度，耐高温，耐腐蚀，不导电，脆性大；
高分子材料
轻，易成形，不导电，耐腐蚀，但容易高温软化和老化变脆。
材料学研究内容：
• 研究材料的成分、组织结构、性能间的 关系。
成分 加工工艺
组织结构
性能
使用性能 工艺性能
第一章 工程材料的结构与性能
影响材料性能的主要因素 1、材料成分
决定了材料构成原子或分子间作用力的性质。
黑 色 金 属
工程材料
属无 机 非 金
料高
有
分
色
子
金
材
属
复合材料
IA
1 H IIA 2 Li Be碱金属碱土Fra bibliotek属主族金属
非金属
轻稀土金属 重稀土金属
过渡元 素
稀有气 体
贵金属
0
IIIA
IVA
VA
VI A
VII A
He
B C N O F Ne
3 Na Mg IIB IVB VB VIB VIIB VIIB
一、离子键: 正离子与负离子静电吸引产生的化学结合力。
电子得失
离子键特点：结合力强，离子键物质熔点、硬度高 热膨胀系数小。
离子键物质：Al2O3 （熔点：2050℃）、 ZrO2 （熔点：2700℃）等
二、共价键:原子间共用电子对产生的化学结合力。
共 用 电 子 对
金刚石晶体结构
共价键特点：结合力强，共价键物质熔点、硬度高， 热膨胀系数小。
3、材料及成形工艺在机械制造中的作用
重要组成部分：选材，成形工艺
产
功能、价值
品
性能要 求
选材
成形、改性、 连接
选材举例：形状记忆合金 成形举例：液态，塑性，焊接，粉末 连接举例：机械连接, 搅拌摩擦焊，激光焊，爆炸焊等
什么是工程材料？ 用于机械、车辆、船舶、建筑、化工、能源、
仪器仪表、航空航天等工程领域。 用来制造工程构件、机械零件、工具、以及具
共价键物质：金刚石(C)、SiC、SiO2 等。
三、金属键：金属正离子与“自由电子气”静电吸 引产生的化学结合力。
++
正离子
+
+
自由电子：公有价电子
金属键特点：导电导热性好、塑性好，正的电阻温 度系数。
金属键物质：金属Fe、Cu、Al等。
四、分子键：分子偶极间吸引力产生的化学结合力。
（1）材料是社会发展的物质基础。
石 器 时 代
工 业 化 时 代
青铜器时代
信 息 时 代
铁器时代
（2）材料是科学技术产生飞跃的催化剂。
老式汽车
莱特兄弟的飞机
电子管计算机
奔驰运动跑车
B2轰炸机
笔记本电脑
2、材料成形技术的作用与地位 （1）材料使用价值体现的手段： 赋予材料必要的形状、尺寸。 （2）材料性能充分发挥的重要保证： 赋予材料必要的性能质量。
IB IIB Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs
Ba
L a
Hf
Ta
W
Re
Os
Ir
Pt
工程材料基础
材料学院材料成型与控制系
课程的性质与主要内容：
机械类、近机类专业的技术基础课； 学时数：32学时，实际讲授32学时。
实验教学：4学时
钢的显微组织观察（2学时）； 钢的热处理（2学时）
课程的性质与主要内容：
从机械工程中材料的选择与应用角度： ●阐明工程材料的基础理论
了解材料成分、微观组织结构、生产工艺与性 能之间的关系。 ●介绍常用工程材料（以钢铁材料为主）
各种工程材料的组织结构、性能特点和应用。
教材及参考书：
• 教材： 《工程材料及成形技术基础》，吕广庶主编； 北京理工大学出版社；
• 参考书： 《机械工程材料简明教程》，陶岚琴主编； 北京理工大学出版社。
课程特点：
涉及面广，内容繁杂，系统性差
应该如何学习 呢？
要求：
• 认真听课，及时复习，发现问题，及时提出； • 遵守课堂纪律； • 认真对待，以掌握知识，获得能力为目标。
结构材料 （利用材料力学性能）
功能材料 （利用材料物理、化
学性能）
3. 按材料的尺度分
•三维材料
按尺度划分：
•低维材料
薄膜材料（二维） 一维材料 零维材料
三、课程的作用 1、认识工程材料的各种（物理、化学、力学）性
能及应用。
钢：强度高 铝：比重小 铜：导电好 陶瓷：硬、耐蚀
2、能正确选择、使用材料及相应的材料改性工
电话：68911144－865 办公室：5＃教学楼223室
• 考试方式：全校统一，闭卷考试
绪论
1.什么是材料？
• 材料是人类用来制造有用器件的物质，是人类社 会赖以生存和发展的物质基础。
• 要用发展的观点去理解“材料”的概念。
• 材料是人类文明、技术进步和社会发展的里程碑。
绪论
一、工程材料及其成形技术的作用与地位 1、工程材料的作用与地位