工程材料 第一章 绪论

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1、工程材料学蔡启舟Tel:027-8754387613507199947Email:caiqizhou@mail.hust.edu.cn2008.02第一章绪论工程材料的分类与发展本课程的学习目的及主要内容工程材料的基本性能2材料是人类用来制造各种产品的物质，是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具。第一节工程材料的分类与发展材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基础,是人类活动不可缺少的东西。材料是社会生产力发展的标志，生产中使用的材料性质反映了人类社会的文明水平。现代一个国家的实力与水平主要取决于他的能源、材料、信息的发展。3材料是人类进化的里程碑。由于材料

2、的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代材料的发展与人类社会简图4材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术龙芯5没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。飞机发动机叶片波音客机在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片6没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，称作现代文明的三大支柱之一。7TITANIC8Titanic近代船用钢板Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果9“挑战者号”航天飞机失事导致这次惨祸的直接原因是航天飞机右侧固体

3、火箭助推器的密封装置失效，致使燃气外泄，喷出火舌，引起推进剂贮箱的爆炸。进一步分析还发现，密封装置的失效除了设计上的缺陷外，发射时气温过低也是一个直接的诱因，使合成橡胶失去弹性，丧失密封作用。1986.01.2810前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入太空，令美国人震惊不已，认识到在导弹火箭技术上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可见，高技术需要先进材料的支持.前苏联第一颗人造卫星及其运载火箭11中华民族在人类历史上为材料的发

4、展和应用作出过重大贡献。早在公元前6000~5000年的新石器时代，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。124000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。司母戊鼎——传世珍藏十大国宝之一河南安阳晚商遗址出土青铜铸造高133厘米重875kg饰纹优美13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14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15明朝永乐大钟全高6.75m，钟口外径3.3m，钟唇厚18.5cm，重46.5t。化学成分：Cu80.

5、54%,Sn16.4%,Pb1.12%钟体铸满经文，共约227000余字。大钟至今完好，声音幽雅悦耳，距钟15~20km都能听见，是世界上罕见的古钟之一。永乐大钟16我国从春秋战国时期便开始大量使用铁器，明朝科学家宋应星在《天工开物》一书中就记载了古代的渗碳热处理等工艺。这说明早在欧洲工业革命之前,我国在金属材料及热处理方面就已经有了较高成就.生铁炒熟铁图宋应星17沧州大铁狮高5m多，长近6m，重19.3t18新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由1949年的15.8万吨上升到现在的4.8亿吨(2007年)。鞍钢攀钢夜景19中国第一颗人造卫星长征火箭大家族中

6、国第一颗原子弹爆炸中国第一颗氢弹爆炸原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。20中国的航天事业-“神舟”号飞船神舟六号21材料的分类工程材料：主要利用其力学性能制作结构件。结构材料工具材料建筑材料按材料用途(性能)功能材料：功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。半导体材料磁性材料激光材料热电材料光电材料声电材料等等22按材料的化学成分金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料23(1)金属材料金属材料——包括金属和以金属为基的合金。工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，皆为金属晶体材料。工业上把

7、金属和其合金分为两大部分①黑色金属(铁基合金)： 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)②有色金属(非铁合金)：黑色金属以外的所有金属及其合金。24金属原子间以金属键结合，由于金属键无方向性，因而金属材料具有良好的延展性、导热性、导电性并具有金属光泽等特点，此外，金属材料资源丰富，生产工艺成熟，工艺性能好，价格便宜，因此按使用重量来说，在工程材料中仍占主导地位，而且预计在相当长的历史时期内，金属材料的主导地位是不会改变的。25(2)高分子材料高