工程材料课件教学提纲.ppt

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1、合肥工业大学精品课程机械工程材料绪论1.本课程的性质《工程材料》课程是机械设计制造及自动化专业的一门必修课，是一门重要的技术基础课。计划讲课：26学时，实验：6学时，学分：2个。工程材料主要是指机械、船舶、建筑、化工、交通运输、航空航天等各项工程中经常使用的各类材料。工程材料金属材料非金属材料黑色金属材料：钢和铸铁有色金属材料高分子材料铜及铜合金滑动轴承合金陶瓷材料复合材料铝及铝合金工程材料的分类当今社会科学技术突飞猛进，新材料层出不穷，但到目前为止，在机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料，其主要原因是因为它具优良

2、的使用性能和加工工艺性能。金属材料的性能使用性能加工工艺性能机械性能：强度、硬度、塑性、韧性等铸造性能：流动性、收缩性等锻造性能：压力加工成型性等切削加工性能：车、铣、刨、磨的切削量，光洁度等物理性能：导电、导热、电磁、膨胀等化学性能：抗氧化性、耐腐蚀性等焊接性能：熔焊性、焊缝强度、偏析等热处理性能：淬透性、回火稳定性等金属材料具有良好的机械性能，是由它的成分和内部结构与组织所决定的。金属材料的结构是其晶体结构的简称，它指的是构成金属材料的质点（如分子、原子或离子等）的具体组合状态、结合方式和排列情况。金属材料的组织

3、是指用显微镜所观察到的金属材料内部的组成形貌，故也称为显微组织。2.本课程的主要内容本课程共设12章，可分为五个部分：1.金属学部分：1~4章为金属学基础知识，主要介绍金属材料的基本现象、基本概念和材料的组织与性能的变化基本规律2.热处理部分：5章，主要包括钢的热处理原理与工艺两方面3.金属材料部分：6~8章，这部分主要结合金属学与热处理基本知识4.非金属材料部分：9~11章，这部分主要包括高分子材料、陶瓷材料和复合材料5.材料的机械性能及机械零件的失效与选材分析部分：第12章，主要介绍材料的常用机械性能指标，和机械

4、零件的失效形式、原因与分析方法本教材按编者安排全书讲课共需36学时，实验4学时。这与我校实际教学计划相差较大，故在教学过程中只能对各章节进行适当删减和压缩。为了尽量保证课程体系的完整性，我们重点介绍1~8章内容，9~12章内容根据教学进度与时间，只作简单介绍。3.学习目的与要求1.了解和掌握所学工程材料方面的基本理论和基本知识。2.了解和掌握各类工程材料的牌号、成分，组织与性能之间的相互关系及其变化规律。3.能正确选择常用工程材料，合理制订其生产工艺流程。第1章金属的结构与结晶1.1基本概念与金属的特征1.2晶体结构

5、1.3实际金属晶体中的晶体缺陷1.4纯金属结晶的基本概念金属的结构与结晶1.1基本概念金属材料是指金属元素与金属元素，或金属元素与少量非金属元素所构成的，具有一般金属特性的材料，统称为金属材料。晶体组成固态物质的最基本的质点（如原子、分子或离子）在三维空间中，作有规则的周期性重复排列，即以长程有序方式排列。这样的物质称为晶体。如：金属，天然金刚石，结晶盐，水晶，冰等非晶体组成固态物质的最基本的质点，在三维空间中无规则堆砌。这样的物质称为非晶体。如：玻璃，松香等。金属键是金属原子之间的结合键，它是大量金属原子结合成固体

6、时，彼此失去最外层子电子（过渡族元素也失去少数次外层电子），成为正离子，而失去的外层电子穿梭于正离子之间，成为公有化的自由电子云或电子气，而金属正离子与自由电子云之间的强烈静电吸引力（库仓引力），这种结合方式称为金属键，如图所示。金属键金属的特征金属材料主要以金属键方式结合，从而使金属材料具有以下特征：1）良好的导电、导热性2）正的电阻温度系数3）不透明，有光泽4）具有延展性1.2晶体结构不管是金属晶体还是非金属晶体，其晶体结构如何，与组成晶体的物质质点（可以是原子、分子或离子，也可以是原子群，分子群或离子群的中心）

7、的具体排列方式和规律有关。科技工作者一般是用晶体结构模型进行描述。晶体结构模型按晶体结构模型提出的先后，可将晶体结构模型分为球体模型、晶格模型和晶胞模型。a球体模型b晶格模型c晶胞模型晶系与空间点阵晶系是晶体分类的一种方式，具有相同晶胞特征参数的晶体属于同一晶系。根据晶胞特征参数的不同，晶体可分为七大晶系：见表1.1，即三斜、单斜、正交、正方、六方、菱方、立方晶系。空间点阵将组成晶体的物质质点，进一步抽象为几何点，这些几何点在三维空间周期性、规则地排列成的阵列，称为空间点阵或布喇菲点阵；而这些几何点称为阵点或结点。表

8、1.1晶系及空间点阵晶系与空间点阵：根据每个阵点具有相同的周围环境（距离、位向），空间点阵只能有14种，它分属上述七个晶系，如右图所示。其中有7种为简单晶胞，7种为复杂晶胞或复合晶胞。同一种空间点阵，可以有无限种实际晶体结构。见图（a），(b)，(c)三种不同的晶体结构都属于（d）这种空间点阵。因此可以说空间点阵是有限的（只能有14种），而晶体