工程材料与常用工程材料

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1、第四章：工程材料的性能与常用工程材料PropertiesofEngineeringMaterialsandItstypes第一节：工程设计制造对材料的性能要求第二节：工程材料的类型第三节：常用工程材料的特征第四节：工程领域选材及用材情况第一节：工程设计制造对材料的性能要求一、材料与工程实际联系的纽带是性能各领域对材料提出了不同的性能要求：机械行业：主要为力学性能；石油化工：力学性能，耐腐蚀，耐热性能；航天领域：比强度，比刚度,高温强度等。从工程意义上说，材料和材料工程的核心就是材料的性能以及如何达到所希望的性能。性能使用

2、性能工艺性能指在服役条件下，能保证安全可靠工作所必备的性能。力学性能物理性能化学性能强度、硬度、塑性、韧性、蠕变和疲劳熔点、密度以及电、磁、光和热耐腐蚀和抗老化性能使用性能工艺性能铸造塑性加工焊接液→固；流动性指材料的可加工性。热处理粉末冶金机械加工塑性加工模锻回到主页塑性加工锤上模锻回到主页焊接电弧焊回到主页埋弧焊焊接电弧焊回到主页埋弧焊焊接电弧焊回到主页CO2气体保护焊表面热处理感应加热表面淬火刀具的几何形状及刀具材料金属切削加工基础nf切削部分夹持部分刀具的组成：切削部分夹持部分内圆加工.钻孔刀具的几何形状及刀具材

3、料金属切削加工硬质合金刀块二、材料性能的几点属性材料的性能是各种负荷作用的响应力学负荷(加力、力矩、能量)→力学性能；物理（负荷）过程→物理性能；化学（介质）作用→化学性能。材料性能的条件性材料的性能是一种参量，用于表征材料在给定外界条件下的行为，即材料的性能具有条件性。例如：含30%Zn的黄铜其σb=320MPa（室温﹑空气﹑拉伸负荷及工业标准的拉伸速度和计算方法)。某材料高温力学性能=100MPa，则表示此材料在500℃温度下，10万小时后伸长为1%的蠕变极限为100MPa。材料性能指标的多样性及评价任何一种材料都具

4、有一定数值的各种性能指标，如强度、塑性、导电性、耐蚀性等等。不同场合所要求的(最佳)性能不同，如：成型加工→软些好；作为工具→尽可能的硬；欲破碎→脆些好；做输电线→小电阻(超导电最好)；绝缘材料→高电阻。……三、材料的主要性能要求：（如图4--1）军用产品（核潜艇、航天飞机、导弹等）：安全，可靠性为第一位，且不惜工本，所用材料定型，不轻易变动。民用产品：多将经济成本放在首位，用满足一定寿命期限的最低成本材料。例1：飞机机翼和机身的主框架用高强铝合金7075(Al-Zn-Cu-Mg)。例2：飞机起落架用超高强度钢（300M

5、）。例3：家电、轻工、日用品，强度要求不高且多为不规则形状，多用塑料注塑，压塑等成型；航天飞机增压舱形状复杂，要求比强度高，不能用塑料，而用有色金属超塑性加工成型。第二节：工程材料的类型一：分类:按存在状态：单晶体，多晶体和非晶体材料。按尺寸：一维(纤维,晶须)、二维(薄膜)和三维(块体)材料等。按用途：建筑材料、机械工程材料、航空航天材料、核材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、医用材料等。按物化性质：耐磨材料、耐蚀材料、磁性材料、半导体材料、超导材料等最常用、最有价值的分类：按其组成和性质：金属材料、无机非金

6、属材料（陶瓷）、高分子材料和复合材料（如图4--2）。按主要功能：结构材料和功能材料。按开发使用时间和先进性：传统材料和新型材料（先进材料）。二、结构材料和功能材料结构材料：利用其力学性能，制造以受力为主的构件。如齿轮、轴、自行车链条、飞机起落架和房梁等。有时也要求某些理化性能（第二位，如光泽、热导率、抗腐蚀、抗氧化等）。结构材料量大面广，是机械制造，工程建筑，交通运输，能源利用物质基础，结构材料大都属于传统材料。现今，新型陶瓷结构材料、高性能高分子材料、复合材料正受到高度重视。功能材料：利用其独特的物理性质（热、光、电

7、、声、磁等），化学性质（溶蚀性、耐腐蚀性、抗渗入性、抗氧化性，催化性能、离子交换性能以及吸收、吸附等性能）和生物功能等。它在电子、红外、激光、能源、通信等许多新技术发展中起重要作用。常用于电子器件、光敏元件、绝缘材料等。如制作磁盘、集成电路、光纤以及各类传感器、能量转换器等。是今日高科技的基础。结构材料和功能材料的划分是相对的，铜既是结构材料（如做涡轮阀门），又是功能材料（导线等）。三、传统材料和新型材料传统材料：指在工业中早已批量生产，成熟应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。是建筑业，汽车业等支柱产业的基础（又称基础材料

8、）。需求量大，生产规模大，价格低。但资源负担大，环境污染严重。新型材料（先进材料）：指正在发展、具有优异性能和应用前景的材料。主要用于高科技产品，在商业化或研制之中，具有保密性，如高性能金属材料，特种陶瓷，先进复合材料，金刚石薄膜及生物功能材料等。其投资强度高、更新规模快、风险性大、知识和技术密集程度高，成功后回报率