工程材料学 第01章 绪论.ppt

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1、第一章绪论工程材料简介工程材料的分类工程材料的性能本课程内容考试方式材料是有用的物质。一般将人们去开掘的对象称为“原料”，将经过加工后的原料称为“材料”。二.材料的重要性1。材料是人类赖以生存和发展，征服及改造自然的物质基础。2。材料是社会生产力发展的标志远古时代：石头，兽骨，木材原始社会：火烧陶器一.什么是材料第一节材料及材料的重要性商.周：冶金术，青铜春秋战国：铁器、铜器(越王勾践剑）18世纪：钢、铁20世纪50年代：高分子材料，先进陶瓷60年代：半导体材料80年代：液晶，光纤90年代：纳米材料（小尺寸效应，表面效应，量子尺寸效应）3.一个国家的实力主要取决于它的能源、材料、信息的发展

2、水平，如隐身飞机，大规模集成电路。越王勾践剑2400年前主要的成份：青铜（铜-锡合金），还含有少量的铅、铁、镍和硫等，剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的，剑刃精磨技艺水平可同现在精密磨床生产的产品相媲美吴王夫差矛第二节材料分类按材料用途分1.工程材料：主要利用其力学性能，制造结构件的一类材料。主要有：建筑材料、结构材料力学性能：强度、塑性、硬度2.功能材料：主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.主要有：半导体材料（Si）磁性材料压电材料光电材料超导材料二、按材料成分分金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料1。金属材料：纯金属和合金纯金属：在元素周期表中带“金”旁的元素都是金属合金：由两种

3、或两种以上的元素组成，其中至少有一种是金属元素，组成具有金属性的材料：金属性：导电性（自由电子）金属材料有两大类：钢、铁（黑色金属）非铁金属材料（有色金属）非铁金属材料：轻金属（Ni以前）重金属（Ni以后）贵金属（Ag，Au，Pt，Pd）稀有金属（Zr，Nb，Ta）放射性金属（Ra，U）2、高分子材料：由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成：C，H，O，N，S，Cl，F，Si三大类：塑料（低分子量）：聚丙稀树脂（中等分子量）：酚醛树脂，环氧树脂橡胶（高分子量）：天然橡胶，合成橡胶3.陶瓷材料：由一种或多种金属或非金属的氧化物，碳化物，氮化物，硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料

4、。陶瓷：结构陶瓷Al2O3，Si3N4，SiC等功能陶瓷铁电压电4.复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料组合起来的一种固体材料。如：金属＋C纤维、树脂＋C纤维、金属＋陶瓷特点：密度小、强度高、耐磨损，耐腐蚀应用：航空航天、化工、机械等领域树脂＋C纤维第三节材料的性能材料的性能主要包含以下几个方面：力学性能物理性能化学性能工艺性能材料的性能：力学性能材料在外力或能量以及环境因素（温度、介质）作用下表现出反抗变形或破坏的能力。材料的主要力学性能有：弹性强度塑性硬度韧性疲劳特性耐磨性下面以拉伸试验为例说明材料的力学性能过程：外力增加，试样伸长。得到F－L曲线，换算为－曲线。材料表现为弹

5、性变形、均匀塑性变形、颈缩、断裂。应力：＝F/S,应变：=L/L01.弹性与刚度弹性变形：弹性模量：线性部分斜率σ＝E×εE＝σe/εe材料变形曲线中的线性部分（OA`）。线性部分的应变弹性大小，即弹性极限。弹性模量（刚度）表示材料抵抗弹性变形能力，是材料的刚度指标。这是材料的固有特性，反映了材料内部原子结合键的强弱。2.强度与塑性屈服强度：σsσ0.2在BC段，σ不变，但ε持续增加。发生均匀塑性变形的开始应力，即B点时对应的应力，称为屈服强度。屈服强度反映了材料抵抗塑性变形的能力，但实际上许多材料没有明显的屈服。此时，将残余形变量为0.2％处的应力定义为屈服强度。记为：σ0.2=

6、σs塑性变形：当σ超过A´点后，试样除发生弹性变形外，还发生塑性变形，当外力卸载后，材料仍保持部分残余变形――塑性变形。强度与塑性抗拉强度：σb塑性：断裂前可发生永久变形的能力。塑性大小用断裂时的伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）来表示。材料屈服后，σ随ε增加而增加。这一现象称为加工硬化。到达的最大应力点D。此处对应的应力的抗拉强度，记为σb。抗拉强度反应材料在破断之前所承受的最大应力。材料发生断裂前能承受的最大应力。硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料抵抗局部塑性变形的能力。布氏硬度洛氏强度维氏强度莫氏硬度根据测量方法不同分：布氏硬度用直径D钢球在力P的作用下压在试样上一定时间,压痕直

7、径为d。实用于较软的塑性材料。硬度符号：HB洛氏强度：用120º圆锥金刚石压头，以一定的压力P压入材料，以压入材料表面的深度来度量材料的硬度。用于硬度较高的材料。硬度符号：HRC用面夹角136º四棱锥金刚石压头，在力P作用下压入材料，用压痕单位面积上承受的力作为材料硬度的度量。力的大小从980N、490N、297N到…0.192N不等。压痕小用显微镜来观察，用于测量表层或微区。硬度符号：HV维氏强度：冲击韧性冲击韧性是材