工程材料绪论.
土木工程材料(绪论)
承重结构材料如钢筋、混凝土等
具有特殊如防水、装饰、绝热材料等
二、土木工程材料的分类 (1) 按材料在工程中的功能分类 结构材料 它们在建筑中承受各种荷载，起骨架 作用，其质量好坏直接危及结构安全，属 于这类材料的有钢材、水泥混凝土等。
二、土木工程材料的分类
围护与隔绝材料 它们在建筑中起围护与隔绝作用，以
•10 [香港]中国银行大厦
一、土木工程材料在工程中的地位和作用 • 材料的质量直接关系到工程的质量
例如:记忆深刻的1998年抗洪救灾，长江流域发生了千年 一遇的洪水。南京九江大堤决口，原因是防洪大堤的 防渗墙应采用水泥浆，结果用泥浆替代。朱镕基怒斥 为“豆腐渣工程”。 例如:重庆綦门垮桥事故 。 1999年1月4日18时52分，横 跨重庆綦江县新旧城区的虹桥随着一声巨响在一瞬间 全部塌垮据不完全统计，这次人行桥梁塌垮事故至少 造成24人死亡，11名武警士兵和部分群众下落不明， 14人受轻重伤。
楼脆脆
楼歪歪
一、土木工程材料在工程中的地位和作用的分类 通过对诸多工程事故的分析，工程质 量与材料有关的比例是相当高的。主要表
现在以次充好，偷工减料，选择、使用材
料不当等原因。
二、土木工程材料的分类
土木工程材料品种繁多，我们可按不同原则进行分
类：
化学成分
无机材料
有机材料 复合材料
建筑结构材料 功能 建筑功能材料
四、土木工程材料的标准化
• 各级标准均有相应的代号，其表示方法由 标准名称、标准代号、发布顺序号和发布 年号组成。例如：
《烧结普通砖》GB/T 5101－1998
发布年号：1998年 发布顺序号：5101 推荐标准：T 标准代号：GB 标准名称：烧结普通砖
工程材料(绪论)-工程材料(绪论)
➢ 分类、基本性能、晶体结构 ➢ 典型相图及热处理
2. 常用工程材料
➢ 黑色金属与有色金属、非金属材料
3. 成形技术基础
➢ 铸造、压力加工、焊接
4. 材料与成形工艺选择
✓ 实验
绪论
一．材料和材料科学 二．工程材料的应用和发展
一、材料和材料科学
哥
伦
比
亚
号
航
材料是指人类所能加
飞机发动机叶片没有高温高强度的结构材料就不可能有今天的航业和宇航工业o在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片电话普qequs没有低消耗的光导纤维也就没有现代的光纤通讯diolctticcgoost电话委托主计弊乩运行电话妥托较件因此二十世纪七十年代人们把材料与能源信息并列称作现代文明的三大支柱之一ialcfiicb5i805c公用电话网内线电话中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献早在公元前60005000的新石器时代中华民族的先人就能用黏土烧制成陶器到东汉时期又出现了瓷器并流传海外
越王勾践剑
春秋晚期越国青铜兵器 出土于湖北江陵楚墓 长55.7厘米 剑锷锋芒犀利 锋能割断头发
古代剑刃制造中的特殊技术
梯
度
材
料
古
春秋战国时代的
已
青铜剑，剑身及
有 之
这 是 古 代 剑 刃 截 面
剑锋由不同成分
图
的青铜组成，是
复合材料很好的
例子
黄石铜矿遗址
春秋晚期 矿井深达50m 炼铜炉渣多达40万吨 实属罕见
及材料加工方面的问题。 要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学与材料
工程知识，具备正确选择材料和加工方法、合理安 排加工工艺路线的能力。
土木工程材料教材：绪论及第一章土木工程材料的基本性质
§1-3 材料与水有关的性质
一、材料的亲水性与憎水性： 材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现 为亲水与憎水两种不同的性质。用润湿角判断。 润湿角： θ
θ≤90o 亲水材料 90o＜ θ≤180o 憎水材料
体积吸水率:
WV
m
b
mg V0
W
100 % Wm 0
mb——吸水饱和后质量 mg ——干燥状态下质量 V0——干燥时自然体积 0 ——干燥时体积密度
第一章 土木工程材料的基本性质
2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。
含水率
Wh ms mg mg 100%
绪
论
20世纪——预应力混凝土、高分子材料 21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材
2、土木工程材料的发展趋势： （1）轻质、高强；（2）发展多功能材料； （3）廉价、低耗能（4）由单一材料向复合材料及制品发展 （5）扩大装配式预制构件的工厂化生产； （6）用工农业废料、废渣等代替自然资源为原料，向环 保方向发展；（7）发展更多花色品种的装饰材料。
例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状
态下的体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，
烘干后的质量为82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙 率、闭口孔隙率。
解：密度=干质量/密实状态下的体积
=82.30/40×（1-0.24）=2.7g/cm3 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积
第一章 土木工程材料的基本性质
2、耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。常用 耐磨率表示（道路路面、工业地面、踏步、台阶等受磨损的 部位，选择材料需考虑其耐磨性）。
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。
第一章绪论习题答案(建筑材料)
第一章绪论习题1．建筑工程材料主要有哪些类别?1）按使用功能分类根据建筑材料在建筑物中的部位或使用性能，大体上可分为三大类，即建筑结构材料、墙体材料和建筑功能材料。
根据材料的化学成分，可分为有机材料、无机材料以及复合材料三大类2．建筑工程材料的发展趋势如何?1．生产所用的原材料要求充分利用工业废料、能耗低、可循环利用、不破坏生态环境、有效保护天然资源。
2．生产和使用过程不产生环境污染，即废水、废气、废渣、噪音等零排放。
3．做到产品可再生循环和回收利用。
4．产品性能要求轻质、高强、多功能，不仅对人畜无害，而且能净化空气、抗菌、防静电、防电磁波等等。
5．加强材料的耐久性研究和设计。
6．主产品和配套产品同步发展，并解决好利益平衡关系。
第二章习题一、选择题1.脆性材料的如下特征，其中何者是正确的？_a_______A．破坏前无明显变形 B．抗压强度与抗拉强度均较高C．抗冲击破坏时吸收能量大 D．受力破坏时，外力所做的功大2.材料的密度指的是_c_______。
A.在自然状态下，单位体积的质量B.在堆积状态下，单位体积的质量C.在绝对密实状态下，单位体积的质量D.在材料的体积不考虑开口孔在内时，单位体积的质量3.材料在空气中能吸收空气中水分的能力称为_b_______。
A.吸水性B.吸湿性C.耐水性D.渗透性4．孔隙率增大，材料的____b____降低。
A、密度B、表观密度C、憎水性D、抗冻性5．材料在水中吸收水分的性质称为____a____。
A、吸水性B、吸湿性C、耐水性D、渗透性6．含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为____a____。
A、19.8gB、22gC、20gD、20.2g7．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是___c_____。
A、表观密度B、堆积密度C、密度D、强度8普通混凝土标准试件经28d标准养护后测得抗压强度为22.6MPa，同时又测得同批混凝土水饱和后的抗压强度为21.5MPa，干燥状态测得抗压强度为24.5MPa 。
工材基础绪论第一章
“工程材料基础”绪论一、材料在社会发展中的作用1．材料的发展与人类社会的发展紧密联系人类社会历史：石器时代、铜器时代和铁器时代2．我国劳动人民在材料发展上曾取得辉煌成就3．材料在现代科技中占有重要地位材料、信息和能源是现代科技三大支柱二、工程材料的分类及性能特点三、本课程的任务及主要内容材料的性能→应用材料的组织、结构→性能材料的化学成分↘材料的组织材料的加工工艺↗材料的结构即：材料的化学成分↘材料的组织材料的加工工艺↗材料的结构→性能→应用主要内容：金属的晶体结构、合金相结构、金属的结晶、二元合金相图、铁碳合金相图、金属与合金的塑性变形、固态金属中的扩散、热处理原理与工艺、高分子材料结构与性能、陶瓷材料结构与性能四、教学要求教学环节：讲课36，习题课4，实验8 课程特点：技术基础课，掌握原理和方法，联系实际教学要求： 1.认真听课、作好笔记2．复习与作业3．实验与报告4．学习方法：概念、归纳总结、记忆五、考核问题成绩分配：平时成绩：30%（实验15%；习题15%）；考试70%，有期中测验考试方式：期末考试以笔试为主，少量同学可申请口试（人数<10%）六、主要参考书1．“材料科学基础”，马泗春主编，陕西科技出版社2．“Principles of MaterialsScience and Engineering”第三版，作者：William F.Smith,出版社：McGraw-Hill,Inc.第一章金属的晶体结构§1.1金属的概念一、金属的特性金属晶体良好的导电性和导热性正的电阻温度系数具有金属光泽良好的塑性变形能力二、金属原子的结构特点两个特点:(1).最外层电子数少,一般1-2个,且与原子核结合力弱,易成正离子;(2)过渡族金属（Cr,Fe,Co,Ni,Mo等)具有未填满的次外电子层,造成其化合价可变,结合力强等,具有高强度、高熔点的特点三、金属原子的键合方式金属键四、金属原子间的结合力和结合能双原子模型，三原子模型周期势场五、对金属特性的解释金属晶体，导电性和导热性正的电阻温度系数，金属光泽塑性变性能力重点：材料性能与微观结构关系，金属特性及其微观解释，金属键§1.2 金属的晶体性一、晶体的特性固态物质按其原子或分子的排列特征，可分为晶体和非晶体。
机械工程材料绪论ppt课件
四、课程的目的
课程的目的：
获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料 的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件 和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热 加工工艺路线的能力。
了解材料的性能与设计的关系 了解各种材料的基本特性和应用范围
精品课件
四、课程的目的
3. 现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料
为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之 间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊 性能的金属、非金属及复合材料。
精品课件
一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
弹性变形：变形能够恢复 塑性变形：变形不能够恢复
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
一. 工程材料在静拉伸时的应力-应变行 1.低碳钢为的应力-应变行为
P
P
P
l
l
由 N P l
AA
l
曲线
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
（局部收缩阶段）
E
E：断裂点
Pes
C C’
B A
卸载后再加载曲线
=E
t
O p
0 e
屈服极限提高： 冷作硬化
卸载曲线
精品课件
第一节 零件在常温静载下的过量变形
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
一. 工程材料在静拉伸时的应力-应变行 2. 其他类为型材料的应力-应变行
为
弹性变形
工 程 材 料
三、本课程的目的、任务和学习方法 1、了解金属材料的一般知识 2、了解材料成分、性能与加工工艺的关系、用 途 3、选择实用材料
本章到此结束。
工 程 材 料
绪论
一、材料的分类及其在工程技术中的应用 金属 1、金属材料—黑色金属、有色金属 复合材料 2、非金属材料—高分子材料、陶瓷材料 陶瓷 高分子 3、复合材料
Hale Waihona Puke 绪论 二、材料的发展及材料科学的形成 石器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁时代、 合成材料时代、复合材料时代……
材料应用的发展是人类发展的里程碑！
第一章材料科学与工程基础绪论
• 1-1 材料的定义和分类 材料的定义和分类(Definition and Classfication) • 1-1-1定义 定义 • 1. 材料 Materials • Material：材料科学 （工科） • 物质科学 （理科） • Webster编者“New International Dictionary（1971年）” 中关于材料（Materials）的定义为：材料是指用来制造 某些有形物体（如：机械、工具、建材、织物等的整 体或部分）的基本物质（如金属、木料、塑料、纤维 等） • 迈尔《新百科全书》中材料的含义：材料是从原材料 迈尔《新百科全书》 中取得的，为生产半成品、工件、部件和成品的初始 物料，如金属、石块、木料、皮革、塑料、纸、天然 纤维和化学纤维等等。 • 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和 物理性状的物质。 物理性状的物质。
3. 高分子材料 polymers, Marcomolecules
(1) 分类 • 碳链 –C–C–C 按主链结构 杂链 –C–N–C=O –C–O–C– backebone 元素 Si 、P、B 通用塑料、工程塑料； 热塑性、热固性 橡胶 Ruber 天然、合成 人造、合成 按使用性质 纤维 Fiber 粘合剂 Adhesive 涂料 Coating 塑料 Plastics
•
•
function
应用领域分类
•
application
1. 金属材料 metals (1) 黑色金属材料 • 化学成分——碳素钢、合金钢
• • Stell • 品质——普通、优质、高级优质钢 用途——建筑工程、结构、工具、特殊性能、专业用钢 冶炼方法——平炉、转炉、电炉、沸腾炉钢 灰铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 特殊性能铸铁
【同济大学】【材料学院】材料科学与工程基础-绪论
e kBT 1
式中f(E)称为费米分布函数，EF即是费米能量或 化学势
分布函数f具有下列性质： 当T=0K, 若E<EF，f（E）=1；
而E>EF，f（E）=0； 当T >0K，若E=EF，f（E）=1/2；
而E>EF，f（E） > 0； 若E<EF，f（E） < 1
可见，当T > 0K时，在EF附近的少量电子（比EF小kBT）因 吸收热能而跃迁到能量较高的状态。在室温下kBT ≈0.025ev, 而EF有几个电子伏特，即kBT ≈10-2 EF，因此只有少量和EF接 近的电子能跃迁。
形成库柏电子对的最佳状态是： K1+ K2= K1'+ K2'=0
5、极化子 在离子晶体中，电子的运动会影响离子的平
衡位置；它吸引正离子使之内移，排斥负离子 使之外移，从而产生离子的位移极化，导致所 在区域内电子静电势的下降，出现趋于束缚电 子的势阱，构成电子的束缚态——电子的自陷 态。这可以看成是一个准粒子（电子+晶格畸 变），称为极化子
杂化轨道：原子在化合成分子的过程中，原有（能量相近） 的原子轨道线性地组合成新的原子轨道，称为杂化轨道，但 轨道数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。 原子轨道经杂化后，可使成键的相对强度加大。
分子轨道：分子中每个电子是在各个原子核和其余电子组成的 势能中运动，它的运动状态可用分子轨道描述（波函数）。 分子轨道可近似地用能量相近的原子轨道组合得到。轨道数 不变，能量改变。
晶向指数是从原点出发到达某一阵点，其方向
用该阵点的坐标来表示，并取互质的最小整数倍，
微观粒子的状态用波函数ψ（r，t）描述， 当时间改变时粒子状态（波函数）将按照薛定谔 （Schrodinger）方程进行变化.