材料理论技术讲座讲解课件

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1、2021/8/261材料、理论、技术的演化和发展刘宗昌内蒙古科技大学2021/8/262材料的发展历程人类社会各年代材料的相对重要性比较2021/8/263石器－铜器－铁器材料的演化伴随着社会的进步。材料科学技术的每—次重大突破，都会引起生产技术的革命，大大加速社会发展的进程，并给社会生产和人们生活带来巨大的变化。远古，我们的祖先是以石器材料为工具，他们在寻找石器的过程中认识了矿石，并在烧陶生产中发展了冶铜术，开创了冶金技术。公元前5000年，人类进入青铜器时代。公元前1200年左右，人类进入了铁器时代，开始使用的是铸铁，后来制

2、钢工业迅速发展，成为18世纪产业革命的物质基础。2021/8/264人工制造的材料：起自于金属金属材料的发展：开始于冶金经历青铜器－铁器－钢的生产：形成早期冶金、铸锻、热处理技术，逐渐发展演化为现代化的材料工程，推动社会进步。2021/8/265产业革命后冶金材料工业发展的里程碑早期：十七，十八世纪,熟铁与炼钢技术碾压锻造技术(代替铁锤),(蒸汽机－铸压机)1856年转炉世界钢产量：5万吨（1850）1864年平炉2800万吨（1900）历史表明：工业材料发展早期：材料是以钢铁为中心的冶金--铸造--塑性成形（锻造）的材料加

3、工工业体系。近期：2021/8/266大学中最早设立的冶金系美国(1865)年在大学中建立第一批矿冶系英国（1865-1870）开始在大学设立矿冶系2021/8/2671925年—聚苯乙烯1931年—聚氯乙烯1941年—尼龙、塑料1945年后—锗、硅半导体材料1950年后—先进工业陶瓷成为非金属先进材料的先驱20世纪前半叶金属材料居主导地位，非金属材料逐步发展非金属材料的发展2021/8/268据前述材料的发展趋势，决定材料基本性质的键合特性与结构特征，必然由相对单纯的金属键向混合键演进；由简单立方的晶体结构向复

4、杂晶体结构及复杂分子结构演进。从而决定或影响了材料的制备/加工、组织结构和性能。非金属材料日益占据和金属材料同等重要地位2021/8/269一、关于新材料2021/8/2610新材料建构人类文明的大厦当今公认：材料、能源和信息技术是现代社会文明的三大支柱。历史证明，每一项重大的新技术发现，往往都有赖于新材料的发展。如半导体材料的出现对电子工业的发展具有极大的推动作用。以电子计算机为例，自1946年世界上第一台真空管电子计算机问世以来，由于锗、硅等半导体材料、半导体器件的相继研制成功和广泛应用，计算机技术获得了极其迅速的发展，在6

5、0年里，经历了一代代产品更新。现在一台微型计算机和世界第一台大型电子管计算机的功能相当，但运算速度快了几千倍，体积仅为原来的三十万分之一，重量仅为六万分之—。2021/8/2611我国新材料的研究、发展和产业化新材料研发取得了长足的进步，一大批新材料填补了国内空白，有些已达到国际先进水平。例如信息材料方面，我国的无机非线性光学晶体已达到国际领先水平。在能源材料方面，结合我国富有的稀土资源而研发的新型贮氢材料，已经成功地应用于镍氢电池的制造，形成国际市场。在高性能金属材料方面，我国继美国、德国等少数国家之后已经成功地建成了年产百吨

6、级的非晶合金。在先进陶瓷方面我国也取得了令人瞩目的成绩。我国在先进复合材料的研制方面也已取得显著进步。我国正在新材料的主要领域积极跟踪国际先进水平，努力创新，充分发挥本国资源和人才方面的优势，逐步形成具有中国特色的新材料体系。2021/8/2612世界钢铁材料发展动向：1.高性能、高质量、低成本。2.节约能源、少无污染。3.提高材料比强度，从而减少构件重量。4.材料可回收并循环使用。°C2021/8/2613重点发展的钢种是：1.控轧、控冷低碳微合金钢。2.非调质钢。3.高纯净钢。4.相变塑性钢。5.冷作强化钢。2021/8/2

7、614理论依据：（1）钢铁材料材的力学性能屈服强度：σs=σo+σG+σD+σP+σCσo：基体基本强度；σG=Kyd-1/2，细晶强化，d为晶粒直径，Ky系数；σD=KDρ1/2,位错强化，ρ位错密度，KD=αμb,α系数，μ切变模量，b柏矢；σP：弥散强化，与第二相颗粒大小、间距、类型、体积分数f有关。σC：合金元素的固溶强化的作用。2021/8/2615（2）钢铁材料的韧性韧性一般以脆性转化温度（Tc)来衡量，或FATT(出现50%解理断口的温度)。它和K1C也有对应关系。尤其板材和管线钢要求低温韧性。因此FATT十分重

8、要。对V-Nb微合金化控制轧制F/P钢给出以下关系式：FATT(℃)=131t1/2-12.7d-1/2+0.45σP+46其中：t碳化物平均尺寸，d,晶粒直径,σP第二相颗粒的强化作用。此式说明细化晶粒是降低FATT(℃)最好的选择。2021/8/2616大力