工程材料与机械制造基础第1章课件.ppt

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1、第一章工程材料与制造技术简论第一章工程材料与制造技术简论本章将重点介绍工程材料和制造技术的历史、现状和发展，以及制造类企业的组织结构和产品生产过程，希望读者能在进入现代材料成型与制造工艺基础的学习之前，对工程材料和制造技术的背景有一个比较完整的了解，以利于本课程和后续相关知识的学习。第一节工程材料发展简述第一节工程材料发展简述材料是人类用以制作有用物件的物质，而新材料主要是指最近发展起来或正在发展之中的具有特殊功能和效用的材料。人类历史证明，材料是人类社会进步的物质基础和先导。按照传统的分类方法可以分为金

2、属材料、无机非金属材料（陶瓷）、有机高分子材料和复合材料四大类。图1-1中对上述四类材料在不同历史年代的相对重要性进行了描述。一、金属材料的发展简述金属材料具有其它材料体系不可能完全取代的独特的性质和使用性能，这是由于金属材料主要通过金属键结合而成，这种键合特点使得金属有比高分子材料高得多的模量、有比陶瓷高得多的韧性、可加工性、磁性和导电性。（一）金属材料的发展史公元前5000年为青铜器时代，公元前1500－1200年为铁器时代。18世纪以后，钢铁工业开始迅猛发展，成为产业革命的主要潮流和物质基础，其它金

3、属材料也得到相应的快速发展。第一节工程材料发展简述（二）金属材料的发展现状主要围绕以下几个方面向纵深发展。（1）高纯材料（2）高强度及超高强度金属材料（3）超易切削钢和超高易切削钢（4）硬质合金与金属陶瓷（5）高温合金与难熔合金（6）纤维增强金属基复合材料（7）共晶合金定向凝固材料（8）快速冷凝金属非晶及微晶材料典型非晶和微晶金属材料：1）金属玻璃2）金属微晶材料（9）有序金属间化合物（10）纳米金属材料（11）形状记忆合金（12）贮氢合金第一节工程材料发展简述二、无机非金属材料（陶瓷）的发展简述先进陶瓷

4、的化学键是由共价键和离子键组成,具有优良的耐高温、耐磨、耐腐蚀的特点。（一）陶瓷的发展史中国是陶瓷的发源地，最早人类利用粘土的可塑性将其加工成所需形状，然后用火烧制成型，这就是陶器。陶瓷的第一次重大飞跃是人类掌握了通过鼓风提高燃烧温度的技术，进而利用粘土、石英、长石等矿物制成了瓷器。陶瓷发展过程中的第二次重大飞跃是从传统陶瓷到先进陶瓷。（二）先进陶瓷的主要研究领域与研究现状先进陶瓷的研究领域包括：粉体、结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷、薄膜及喷涂、陶瓷工艺等。目前正围绕陶瓷材料的弱点方面转入更细致的基础研究和

5、应用研究。第一节工程材料发展简述（三）结构陶瓷的研究发展趋势结构陶瓷的脆性研究（1）相变增韧陶瓷（2）高精细陶瓷（3）高韧性/高硬度α—Sialon陶瓷（4）可塑性变形陶瓷（5）金属间化合物与陶瓷复合材料（6）纤维及晶须增强陶瓷基复合材料（7）叠层结构陶瓷基复合材料（8）纳米陶瓷及其复合材料综上所述，陶瓷材料发展的过程也是陶瓷增韧的发展过程，设计思想经历了“限制和减少缺陷—容忍缺陷—利用缺陷”的变化过程。2．有关结构陶瓷粉体制备的研究3．有关陶瓷材料的制备与加工技术4．有关陶瓷材料的可靠性检测与评价技术第

6、一节工程材料发展简述（四）结构陶瓷的研究展望预期结构陶瓷在以下领域具有重要的研究发展前景：①新型层状碳化物和氮化物陶瓷的研究②高性能复相陶瓷和陶瓷基复合材料，包括金属陶瓷，纳米复相陶瓷，多层次复合与融合复相陶瓷；③金属间化合物与陶瓷复合材料以及陶瓷纤维补强的陶瓷基复合材料的研究；④高性能、批量化、低成本先进陶瓷的制备和加工技术研究⑤先进结构陶瓷的可靠性及性能评价技术研究；⑥结构陶瓷材料物理力学性能检测方法与标准及评价技术研究；⑦结构陶瓷材料可靠性的声学快速评价技术研究；⑧高性能、低成本、高可靠性陶瓷材料的

7、制备技术研究等。第一节工程材料发展简述三、工程塑料的发展简述工程塑料是一个特定的名称，其广义上是泛指具有高性能又可能代替金属材料的塑料，狭义上是指比通用塑料的强度与耐热性优异，可作为工业用的结构材料并具有功能作用的高性能塑料。（一）工程塑料发展史20世纪30年代，高分子结构与性能关系研究的兴起及理论的创立，推动了新型高分子的合成。20世纪50年代初期开始了塑料制品的研究。工程塑料主要品种工业化年度及首家商品化的企业列入表1-1，工程塑料的快速发展源于80年代以后。第一节工程材料发展简述（二）工程塑料的特点

8、1．与金属材料相比其优点是：(1)比重小；仅为1.0-2.0，约为铁的六分之一；(2)加工性好，生产效率高；(3)耐水及各种化学药品腐蚀；(4)自润滑性好，摩擦系数小；(5)可以自由着色；(6)容易与玻璃纤维及各种填料复合；(7)优异的电绝缘性；(8)隔热性优良，导热系数约为铁的百分之一；(9)可降低成本、节约资源和能源。2．与金属材料相比其缺点是：(1)耐热性能差，软化点低；(2)机械强度低，抗张强度一般约为钢的十分之一；(