《材料与成形技术》PPT课件

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1、封面目录1.1概述1.1.1金属材料的发展1.1.2非金属材料及复合材料的发展1.1.3新材料的发展趋势1.2固体材料的性能1.3金属的结构1.3.1金属的晶体结构1.3.2实际金属的晶体结构1.4金属的结晶1.4.1纯金属的冷却曲线和过冷现象1.4.2金属的同素异构性1.4.3金属铸锭的组织1.5二元合金1.5.1二元合金的相结构1.5.2二元合金相图1.5.3相图与性能的关系1.6铁碳合金1.6.1铁碳合金的基本相和基本组织1.6.2铁碳合金相图1.7碳钢1.7.1碳钢的分类1.7.2碳钢的

2、牌号1.8铸铁1.8.1铸铁的分类及特性1.8.2铸铁的石墨化过程1.8.3铸铁的牌号与性能1.9钢的热处理1.9.1钢在加热时的组织转变1.9.2钢在非平衡冷却时的转变1.9.3钢的常用热处理工艺1.9.4钢的形变热处理1.9.5钢的表面淬火1.9.6钢的化学热处理1.10钢中的合金元素1.10.1合金元素在钢中的分布1.10.2合金元素在钢中的作用1.11合金钢1.11.1合金结构钢1.11.2合金工具钢1.11.3特殊性能钢1.12非铁金属材料1.12.1铝及铝合金1.12.2铜及铜合金1

3、.12.3镁合金1.12.4钛合金1.12.5轴承合金第1章工程材料材料是现代文明的三大支柱之一，也是发展国民经济和机械工业的重要物质基础。材料作为生产活动的基本投入之一，对生产力的发展有深远的影响。历史上曾把当时使用的材料，当作历史发展的里程碑，如“石器时代”、“青铜器时代”、“铁器时代”等。我国是世界上最早发现和使用金属的国家之一。周朝是青铜器的极盛时期，到春秋战国时代，已普遍应用铁器。直到19世纪中叶，大规模炼钢工业兴起，钢铁才成为最主要的工程材料。科学技术的进步，推动了材料工业的发展，使

4、新材料不断涌现。石油化学工业的发展，促进了合成材料的兴起和应用；20世纪80年代特种陶瓷材料又有很大进展，工程材料随之扩展为包括金属材料、有机高分子材料（聚合物）和无机非金属材料三大系列的全材料范围。人类早在6000年以前就发明了金属冶炼，公元前4000年，古埃及人便掌握了炼铜技术。我国青铜冶炼始于公元前2000年（夏代早期）。古埃及在5000年以前，就用含镍7.5％的陨石铁做成铁球。我国春秋战国时期，已经大量使用铁器。11.1概述1.1.1金属材料的发展1.1.2非金属材料及复合材料的发展铸铁

5、的发展经历了5000年的漫长岁月，只是到了瓦特发明蒸汽机以后，由于在铁轨、铸铁管制造中的大量应用，才走上工业生产的道路。15世纪－18世纪，从高炉炼钢到电弧炉炼钢，奠定了近代钢铁工业的基础。19世纪后半叶，欧洲社会生产力和科学技术的进步，推动了钢铁工业的大步发展，扩大了钢铁生产规模，提高了产品质量。从20世纪50年代到2006年，全世界的钢产量由2.1亿吨增加到12.39亿吨。而我国2006年钢产量达到4.19亿吨，超过20世纪50年代全球钢产量一倍，跃居全球钢产量首位。在黑色金属发展的同时，非

6、铁金属也得到发展。人类自1866年发明电解铝以来，铝已成为用量仅次于钢铁的金属。1910年纯钛的制取，满足了航空工业发展的需求。非金属材料如陶瓷、橡胶等的发展历史也十分悠久。进入到20世纪后，更是取得了重大的进展。人工合成高分子材料从20世纪20年代至今发展最快，其产量之大、应用之广可与钢铁材料相比。20世纪60年代到70年代，有机合成材料每年以14％的速度增长，而金属材料年增长率仅为4％。1970年世界高分子材料为4000万吨，其中3000万吨为塑料；橡胶为5000万吨，这已超过天然橡胶的产量

7、；合成纤维400万吨。20世纪90年代，塑料产量已逾亿吨，按体积计，已超过钢铁产量。2005年我国塑料产量达到2198.55万吨。21.1.3新材料的发展趋势陶瓷材料近几十年的发展也十分引人注目。陶瓷材料在冶金、建筑、化工和尖端技术领域已成为耐高温、耐腐蚀和各种功能材料的主要用材。航空、航天、电子、通信、机械、化工、能源等工业的发展对材料的性能提出了越来越高的要求。传统的单一材料已不能满足使用要求，复合材料的研究和应用引起了人们的重视。玻璃纤维树脂复合材料、碳纤维树脂复合材料等已在航空航天工业和

8、交通运输、石油化工等工业中广泛应用。随着社会的发展和科学技术的进步，新材料的研究、制备和加工应用层出不穷。每一种重要的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。工程材料目前正朝高比强度（单位密度的强度）、高比模量（单位密度的模量）、耐高温、耐腐蚀的方向发展。图1-1为材料比强度随时间的进展的示意图，该图表明今日先进材料强度比早期材料增长50倍。图1-1材料比强度随时间的进展31.2固体材料的性能4新材料主要在以下几方面获得发展：1.先进复合材料由基体材料（高分子材料、金属或陶