工程材料-详细介绍ppt课件.ppt

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1、工程材料EngineeringMaterials信息与机电工程学院上官倩芡副教授绪论材料的定义材料的分类金属材料Metal陶瓷材料Ceramic高分子材料Polymer复合材料Composite金属材料金属材料包括纯金属和以金属元素为主的合金。金属具有正的电阻温度系数，通常有良好的导电性、导热性、延展性、高的密度和高的光泽。金属材料一般有良好的综合机械性能（强度、塑性和韧性等），是工程领域应用最广的材料。在工程领域有把金属及其合金分为两类：（1）黑色金属，即铁和铁基合金（钢铁及合金钢）；（2）有色金属，黑色金属以外的所有金属及其合金，常见有

2、铝及铝合金，铜及铜合金等。陶瓷材料实际上是各种无机非金属材料的通称。陶瓷在机械性能上表现出突出的硬而脆的特点，即硬度高、脆性大、塑性几乎为零；在热性能上表现出高熔点、高热硬性、高抗氧化性；此外还具有很好的耐蚀性、绝缘性，是有发展前途的高温材料。高分子材料又称聚合物，包括天然高分子材料（木材、棉、麻等）和合成高分子材料（塑料，合成橡胶等）。其主要组分高分子化合物是有许多结构相同的结构单元相互连接而成。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性、绝缘性和低密度等优良性能。高分子材料发明虽晚，但异军突起，因其物美价廉，在工程材料中应用越来越广。

3、复合材料由两种或两种以上材料组成，其性能是它的组成材料所不具备的。复合材料可以有非同寻常的刚度、强度、高温性能和耐蚀性。按基本材料分类，它可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料和聚合物基复合材料等。复合材料具有极其优异性能，质轻，强度高，韧性好，可制作运动器材，而在航空航天领域更是无可替代。本课程的研究内容主要研究机械工程上所用的结构材料，主要偏重于金属材料。研究金属材料的组织、结构及其与机械性能和工艺性能之间的关系。第一章材料的性能(properties)材料的力学性能(mechanicalproperties)定义：指材料在不同环境（温度

4、、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。指标：弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。静拉伸试验(Tensiletest)测量材料抵抗缓慢增加的拉力作用时表现出来的性能，包括弹性、刚度、强度以及塑性。应力(stress)：单位面积上试样承受的载荷，用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积表示，单位：帕斯卡。应变(strain)：单位长度的伸长量，用试样的伸长量除以试样的原始标距表示。拉伸试验机拉伸试验的颈缩现象应变应力低碳钢的应力－应变曲线弹性和刚度弹性(Elasticity)

5、：金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。弹性变形：随载荷撤除而消失的变形。刚度：材料抵抗弹性变形的能力。弹性模量(Young’smodulus)：弹性下应力与应变的比值，表示材料抵抗弹性变形的能力。强度(Strength)定义：材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。屈服强度(Yieldstrength)：材料产生明显塑性变形的最低应力值.抗拉强度(Breakingstrength)：试样在断裂前所能承受的最大应力。屈服强度和抗拉强度是零件设计的重要依据，也是评定金属强度的重要指标之一。塑性(Plasti

6、city)在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。伸长率δ：是指试样拉断后的标距伸长量与原始标距之比。断面收缩率ψ：试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积之比。硬度试验硬度(Hardness)：是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。常用测量硬度的方法包括布氏硬度HB、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV。布氏硬度计布氏硬度h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计洛氏硬度维氏硬度冲击韧性(Impacttoughness)材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。疲劳强度(Fatiguestrength)表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应

7、力值。钢材的交变载荷循环次数材料的物理和化学性能材料的物理性能是指材料的固有属性，它包括材料的密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。材料的化学性能是指材料在化学介质的作用下所表现出来的性能，如材料的耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。第二章金属的晶体结构与结晶晶体与非晶体固态物质按其原子（或分子）聚集状态可分为体和非晶体两大类。晶体(Crystal)：原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。非晶体(Non-crystal)：原子（或分子）则是无规则的堆积在一起。（如松香、玻璃、沥青）晶格与晶胞常见的金属晶格体心立方晶格面心立方晶格

8、密排六方晶格晶格缺陷点缺陷线缺陷面缺陷单晶体与多晶体单晶体多晶体晶粒(Grain)晶界(Grainboundary)金属材料都是多晶体多晶体示意图金属的结晶晶体物质由液态转变为固