工程材料——第3讲-材料的性能.ppt

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1、第二节金属材料的性能金属材料的一般加工过程毛坯型材零件切削加工装配液态成形（铸造）塑性成形（压力加工）连接成形（焊接）热处理形状、尺寸、性能︱铸铁铸钢铝锭辅助材料热处理机械加工部件装配铸造铁粉碳粉粉末冶金烧结粉末冶金件铸件锻件钢板冲压铆、焊接装配油漆缸体曲轴变速箱壳体齿轮┊发动机变速器转向器驱动桥┊协作件、电器系统轮胎其它部件总装配试车汽车钢材锻造图例：汽车的一般生产过程︱工程材料的主要加工方法：（1）金属的液态成型（铸造生产）（2）金属的塑性成型（压力加工）（3）材料的连接成型（焊接生产）（4）切削加工产品的生产加工过程包括以下环节：原材

2、料的运输、保管和准备生产的准备工作毛坯的制造零件的机械加工与热处理零件装配成机器机器的质量检查及运行试验机器的油漆、包装和入库工艺过程主要有（1)毛坯制造工艺过程（2)机械加工工艺过程（3)热处理工艺过程（4)装配工艺过程加工分为冷加工和热加工两种材料的表征现代材料科学在很大程度上依赖于对材料性能及其成分和显微组织关系的理解。因此，对材料性能的各种测试技术，对材料组织从宏观到微观不同层次的表征构成了材料科学与工程的一个重要部分，也是联系材料设计与制造工艺直到获得具有满意使用性能的材料之间的桥梁。在公认的材料科学与工程四大要素“合成与制备、组

3、成与结构、性质、使用性能”之中，性能检测与表征技术通过组成与结构在化学、物理学和环境科学基础上与其它三大要素相互联系与反馈，同样构成材料科学与工程的关键共性技术。1、性能表征与检测材料的性能是指材料在给定的一套条件下，当某一条件发生变化时，材料所产生的反应。对材料的性能测定需要建立一种广义力和广义位移的关系。当关系为线性时，材料性能由线性常数表征，如弹性模量、热容等。当关系偏离线性时，材料的性能需要由高阶常数来描述，如光学晶体在强光照射下的极化率。材料的传输性能与材料内部参数的梯度所产生的流有关，由广义力与所产生的流之间的比例常数来表征，如

4、热导率、扩散系数等。新材料的发展还提出了一些难以用单项性能进行评价的材料特征。如金属材料的可焊性，材料的可加工性，高温熔盐气氛下的腐蚀性能等。2、显微结构表征显微结构表征包括观察组织的形貌、确定其原子排列方式和分析其化学组分。分析方法可按照观察形貌的显微镜、测定结构的衍射仪及分析成分的各种谱仪进行分类。1）形貌观察2）结构测定3）化学组分分析一、工程材料的主要性能1、概述材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有的特质或本性；功能是人们对材料的某种期待与要求种可以承担功效，以及承担该功效下的表现或能力。材料的性能一般分为以下几种：力学

5、性能、物理性能、化学性能和工艺性能。2、材料的物理性能材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、光、磁等)以及环境变化时它们的变化程度。密度密度是指单位体积物质的质量，单位是kg/m3;ρ＝M/VM：金属的质量（kg）；V：金属的体积(m³)一般将密度小于5.0×10³kg/m³的金属称为轻金属；密度大于5.0×10³kg/m³的金属称为重金属。比容是指单位质量的物质所占的体积，单位是m3/kg。导热性是指物体内温度梯度为1℃/M时，在单位时间、单位面积内传递的热量，单位是W/(m.K)。导热率越大，导热性越好。热膨胀性:金属材

6、料随着温度变化而膨胀、收缩的特性称为热膨胀性。热膨胀性用线胀系数αl和体胀系数αV来表示。线膨胀系数α是指温度上升1℃时，单位长度的伸长量，单位是mm/(℃.mm)或℃-1。式中，αl为线胀系数（1/K或1/℃）；L1为膨胀前长度（m）；L2为膨胀后长度（m）；Δt为温度变化量（K或℃）。熔点是指物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间的结合力。易熔金属：熔点低（锡、铅等）如保险丝材料；难熔金属：熔点高（钨、铬等）如白炽灯的灯丝材料。电阻与电导：电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻,单位是m，其倒数称为电导率。金属传导电流的能力

7、。用电阻率来衡量金属的导电性能导电性。金属材料能够传导电流的能力称导电性，通常用电导率来衡量，电导率越大，金属材料导电性越好。电阻温度系数：温度上升1℃时，电阻率的变化系数，单位℃-1。导磁率：金属所具有的导磁能力。是用于表征铁合金、化合物(铁氧体)的特有性能。常用金属的物理性能金属名称符号密度熔点热导率线膨胀系数电阻率铝铜铁锡钨AlCuFeSnWu2.69848.967.877.29819.3660.110831538231.913380221.9393.575.462.8166.223.81711.762.34.62.6551.679

8、.711.55.13、材料的化学性能材料的化学性能是指材料在常温或高温时抵抗各种化学作用的能力。反映了材料与各种化学试剂发生化学反应的可能性和反应速度大小的相关参数。1）耐腐蚀性