金属材料的性能课件.ppt

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1、《金属学与热处理》《Metallographyandheat-treatment》多媒体教学课件课时：50教材：《金属学与热处理》1、考核成绩构成平时成绩50％＋考试成绩50％2、参考资料（1）《金属学原理》侯增寿主编（2）《金属学与热处理》陈慧芬主编（3）《材料科学基础》石德珂主编课程介绍3本课程主要内容:金属学：第一~第六章金属热处理：第七~第八章金属材料学：第九章~第十章第一章金属材料的性能§1金属材料的概论§2金属材料力学性能§3金属材料的物理和化学性能机械工程材料——用于机械制造的各种材料的总称§1金属材料的概论§1.1工程材料

2、的分类工程材料：制造工程构件和机械零件、工具、特殊性能材料(耐蚀、耐高温)分类：按原子间结合键的性质分一、金属材料：黑色金属：铁和以铁为基的合金——纯铁、钢、铸铁、铁合金占工程材料的90％有色金属：黑色金属以外所有金属、合金——轻金属、难熔金属、贵金属等——金属键(过渡金属含少量共价键)§1金属材料的概论§1.1工程材料的分类二、陶瓷材料陶瓷定义：由一种或多种金属元素(含半金属元素如Si等)同一种非金属元素形成的化合物。CaO、TiO2、Al2O3、SiC、Si3N4CaTiO3、MgAl2O4、传统：硅酸盐类材料现今：各种无机非金属材料的统称

3、——不含碳氢氧结合的化合物陶瓷材料：无机非金属材料，以离子键和共价键为主，熔点高、硬度大、导电性差，多为脆性材料。如Al2O3、SiO2、金刚石等。陶瓷材料的键型及性能特点莫来石复相陶瓷SiO2晶体金刚石晶体离子键为主——硬度高、脆普通陶瓷：硅、铝氧化物的硅酸盐材料特种陶瓷：高熔点的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等的烧结材料金属陶瓷：金属与碳化物或其他化合物的粉末冶金制品发展：纳米技术——陶瓷增韧三、高分子材料：有机合成材料、聚合物┗大分子化合物：共价键、分子键较高强度、良好的塑韧性、较强的耐腐蚀性、优良的绝缘性——工程塑料、合成纤维、合成橡胶四

4、、复合材料：金属基复合材料、非金属基复合材料目前非金属材料的应用：5%~6%——金属材料仍是最主要的工程材料材料的结合键高分子材料：链间以分子键结合，链内组成分子的是共价键和氢键；熔点低，强度和硬度低。如塑料、橡胶、合成纤维等。高分子材料的键型及性能特点聚四氟乙烯薄膜通信电缆绝缘材料UPVC高分子增强复合瓦金属材料的性能可分为：使用性能和工艺性能。使用性能是指为保证机械零件或工具正常工作，材料具备的性能。它包括力学性能、物理性能和化学性能等。工艺性能是指在制造机械零件或零件的过程中，金属材料适应各种冷热加工的性能，它包括铸造性能、压力加工性能、焊

5、接性能、切削加工性能、以及热处理性能等。金属材料的性能一研究对象、任务和目的1研究的对象——金属和合金。什么是金属？什么是合金？（1）金属的性质*高的导电性和导热性；*金属光泽；*良好的延展性(塑性)；*不透明§1金属材料的概论§1.2金属材料简介即：具有正的电阻温度系数。***电阻随温度升高而升高——金属与非金属的本质差别ρt=ρ0(1+αΔT)ρT非金属金属——某些纯金属在绝对零度附近的超导电性材料的电阻率ρt随温度变化的规律为ρt=ρ0(1+αt)，其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常

6、量。金属的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数；而某些非金属如碳等则相反，具有负温度系数。利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性，可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻。(2)金属与合金的定义金属定义：具有正的电阻温度系数的物质。合金定义：一种金属元素与另一种或几种其它元素，经熔炼或其它方法结合而成的具有金属特性的物质。(3)金属中原子的结合方式在金属晶体中，金属原子失去价电子后成为正离子,所有价电子成为自由电子并为整个原子集团所公有,所有自由电子围绕所有原子核运动，形成电子云，金属正离子沉浸在电子云中，并依靠与自由电子之间的静电作

7、用而使金属原子结合起来形成金属晶体。这种原子结合方式称为金属键。这种由金属正离子和自由电子之间的互相作用称为金属键。金属键无方向性和饱和性。金属材料：主要以金属键结合，个别的有共价（如四价灰锡）和离子键（如金属化合物Mg3Sb2）的特点。具有良好的导电性、导热性和塑性（延展性），并具有金属光泽。金属材料的键型及性能特点江阴长江大桥民用客机（波音747）拆叠自行车根据金属键解释固态金属的一些特性非金属中：离子键、共价键等结合键强,具饱和性——较高硬度结合键极强、方向性——很高硬度、无塑性2本课程的主要任务：研究金属与合金的化学成分、加工工艺、组织结

8、构和性能四要素及四要素之间的关系与变化规律。┗此亦为材料科学的研究内容——实际中我们最关心的是性能举例：σb(MPa)铝合金400～60