【精品】工程材料的分类

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1、工程材料的分类材料（metals）是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，是人类生活和生产的物质基础，反映人类社会文明的水平。材料、生物、能源、信息是支撑人类文明大厦的四大支柱技术。人类经历了石器时代（古猿到原始人的漫长进化过程，使用燧石和石英石原料），新石器时代（原始社会末期开始用火烧制陶器），青铜器时代（公元前2140年开始），铁器时代（春秋战国时期开始大量使用铁器），钢铁新时代（18世纪后）,二十世纪五、六十年代钢铁基本达到鼎盛时期，现在进入了有机合成材料、复合材料、陶瓷材料、功能材料等新材料快速发展的时期

2、。工程材料主要是用来制造工程构件和机械零件，一般将T程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等四大类。1.金属材料⑴黑色金屈一铁和以铁为基的合金（钢、铸铁等）。（2）有色金属一黑色金属以外的所有金属及其合金。2.高分子材料⑴塑料一主要指工程塑料，又分热塑性和热固性塑料。（2）合成纤维一由单体聚合而成再经过机械处理成的纤维材料。（3）橡胶一经硫化处理，弹性优良的聚合物，分通用橡胶和特种橡胶。⑷胶粘剂一分树脂型、橡胶型和混合型。3.陶瓷材料⑴普通陶瓷一主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料。（2）特种陶瓷一高熔点的氧化物、

3、碳化物、氮化物等烧结材料。（3）金属陶瓷一用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化物或其它化合物的粉末制品。4.复合材料：是由两种或两种以上的材料组合而成的材料。⑴按基体相种类分：聚合物基、金属基、陶瓷基、石墨基等。⑵按用途分：结构、功能、智能复合材料。1・三种常见的金属晶体结构金属材料结构与组织2.固态物质按其原了的聚集状态可分为两大类：晶体和非晶体，晶体指的是材料的原了（离了、分了）在三维空间呈规则的周期性排列的物体，如金刚石、水晶、金属等。非晶体指的是材料的原子（离子、分子）在三维空间无规则排列的物体，如松香、石蜡、玻璃

4、等。在一定的条件下品体和非品体可以互相转化（12-1）。晶体结构是品体中原子（离子或分子）规则排列的方式。品格是假设通过原子结点的中心划出许多空间直线所形成的空间格架。能反映晶格特征的最小组成单元称为品胞（12-2）。晶格常数指的是品胞的三个棱边的长度a,b,co常见的金属晶体结构有⑴体心立方晶格（BCC一Body-CenteredCube）,典型代表为钳（Mo）、钩、车凡、铅、饥、a-Fc等，八个原子处于立方体的角上,一个原了处于立方体的中心，如图2所示。⑵面心立方晶格（FCC—Face-CenteredCube）,典

5、型代表为铝、铜、银、金、银、Y-Fe等，原子分布在立方体的八个角上和六个面的中心，如图1所示。⑶密排六方晶格（HCP—HexagonalClose-Packed）典型代表为镁、镉（Cd）、锌、皱（Be）等。12个原子分布在六方体的12个角上，上下底面屮心各分布一个原子，上下底面之间均匀分布3个原子，如图3所示。KubischfldchonzentriortoGitterzelle(kf)KubischraumzentrierteGitterzelle(kr)HexagonaleGitterzelle(hex)kf-Git

6、terzellokr-GitterzellGhex・Gitterzelle图1面心立方晶格图2体心立方晶格图3密排六方晶格原子半径指的是晶胞中相距最近的两个原子Z间距离的一半，致密度指的是晶胞屮所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积Z比。体心立方模型与品胞示意图（12-3）一,在体心立方晶格中如图4：图4晶格常数:a=b=c；a=b=g=90°晶胞原子数：2a原子半径：4致密度：0.68面心立方模型与晶胞示意图（12-4）,在面心立方晶格中如图5：晶格常数:a=b=c；a=b=g=90°晶胞原子数：4原子半径：4致密度：0

7、.74密排六方模型与晶胞示意图（12-5）,在密排六方晶格屮如图1-6：图6底面边长&底面间距c侧面间角120°侧面与底面夹角90。晶胞原子数：6原子半径：a/2致密度:0.74三种晶胞类型的模型对比示意图（I2-6）。2.金属晶体的特性金屈晶体区别于非晶体是其具有确定的熔点。在晶体屮，不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，因而金属晶体不同方向上的性能不同，这种性质叫做晶体的各向异性，而非晶体则是各向同性的。但是对于实际的金属，具内部是由许多的晶粒组成，每个晶粒在空间分布的位向不同，因而在宏观上沿各个方向的性能趋于相

8、同，晶体的各向异性显示不出来。3.实际金属中的晶体缺陷实际金属的结构屮存在许多不同类型的缺陷，按几何特征可以分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。点缺陷如图7,指的是三维尺度上都很小，不超过几个原了直径的缺陷。它包括空位、间隙原了、异类原了。当晶格中某些原了由于某种原因，（如热振动等）脱离其晶格结点而转移到晶格间隙这样就形成了