材料科学与工程导论课件.ppt

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1、材料的分类分类一：按物理化学属性划分无机非金属材料金属材料高分子材料复合材料分类二：按用途分电子信息材料航空航天材料核材料建筑材料生物医用材料能源材料分类三：按性能分结构材料：力学性能为基础，制造受力构件所需的材料。功能材料：利用物质独特的物理化学性质或生物功能而形成的材料。21世纪材料生产模式材料的单项循环：材料产业：资源能源消耗大户环境污染的主要来源材料循环材料双向循环模式废物在不同生产过程中循环多产品共生的工业模式三废综合利用材料科学与工程的定义材料科学：研究材料的组织结构与性质之间的关系。材料工程：是研究材料在制备、处理加工过程中的工艺和各种工程问

2、题。材料科学与工程：是指出研究有关材料的组成、结构、制备工艺流程与材料性能和用途关系的知识和它的应用。材料科学与工程的特点基础科学研究结构性能使用特性社会需求和经验科学知识经验积累MSE工艺材料科学与工程的特点?一是多学科交叉。它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷学、高分子化学及计算科学相互融合和交叉的结果；?二是一种与实际使用结合非常紧密的科学。发展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本和减少污染；?三是材料科学是一个正在发展中的科学。不像物理学、化学已有很成熟的体系，它将随着各有关学科的发展而得到充实和发展

3、。材料科学与工程的内涵组成要素：成分结构合成加工使用效能是各学科综合发展的必然结果固体物理、无机有机化学、物理化学物质结构和性质冶金学、金属学陶瓷学、高分子学材料的制备结构与性能金属材料、高分子材料与陶瓷材料之间的共性规律材料科学材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反应。材料性质描述力学性质物理性质化学性质强度硬度刚度塑性韧性电学性质磁学性质光学性质热学性质催化性质腐蚀性氧化性9材料力学性能在外加载荷或与环境因素联合作用下表现出的各种行为。10结构材料性质的表征----材料力学性质强度：材料抵抗外应力的能力。塑性：外力作

4、用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力。硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。11结构材料性质的表征----材料力学性质疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。抗蠕变性：材料在恒定应力（或恒定载荷）作用下抵抗变形的能力。韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。12强度范畴刚度范畴塑性范畴韧性范畴应力应变132.强度表征：弹性极限屈服强度抗拉强度断裂强度……强度1.强度定义：抵抗变形和断裂的能力14强度指标的意义弹性极限：发生弹性形变中的最大应力。弹性结束塑性变形的开始。理论值。σ

5、0.01残留塑性变形0.01应力。弹性变形是物体卸载后就完全消失的那种变形,而塑性变形则是指卸载后不能消失而残留下来的那部分变形又称残余变形。15强度指标及意义屈服强度：屈服现象开始发生时的应力，是材料发生明显塑性变形的抗力。屈服：试样继续拉长载荷却不增加。条件屈服强度：一定残余伸长对应的应力。σ0.01σ0.2应用：制品的设计材料加工如高压气密容器紧锢螺栓密封圈橡胶垫16强度指标的意义抗拉强度：开始发生颈缩时的应力。断裂强度：断裂时的应力值。σbσf比较各种材料的性能。但对材料选择和加工意义不大。屈服强度决定17材料力学性能塑性表征及意义塑性：断裂前材料

6、发生塑性变形的能力。指卸载后不能消失而残留下来的那部分变形延伸率δ断面收缩率φ18延伸率δ是塑性伸长的量度δ=ΔL/L0=（L-L0）/L0原始标距长度断裂后试样的标距长度断面收缩率φ是塑性收缩的量度=ΔAf/A019加工硬化金属材料在再结晶温度以下经加工（压锻）产生塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。20加工硬化有利：它可提高金属的强度、硬度和耐磨性。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧负面：进一步加工带来困难。冷轧钢板愈轧愈硬切削加工使工件表层变脆硬使刀具磨损、增大切削力21材料力学性能硬度：材料表面局部抵抗变形的能力。测量：压痕法压头一定压力材料

7、表面压痕尺寸。布氏试验----------布氏硬度洛氏试验-----------洛氏硬度维氏试验-----------维氏硬度硬度表征及意义22布氏硬度：淬火钢球载荷压痕总面积维氏硬度：金刚石棱锥载荷压痕总面积洛氏硬度：金刚石圆锥压入深度23材料力学性能刚度表征和意义刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。弹性变形：外载荷撤去后，能完全消失恢复试样原样的变形。24刚度的表征弹性模量：弹性变形阶段应力和应变的比值，E取决于材料本质，内部原子结合键的强弱。与组织变化关系不大弹性行为：载荷取消后，试样尺寸恢复原样的行为。25刚度表征和意义弹性行为分类线形非线性滞

8、弹性阻尼减震26材料力学性能疲劳强度表征疲劳强度：材料抵抗交变应力