工程材料学 第0章.ppt

工程材料与热加工基础Ⅱ 南京航空航天大学 材料科学与技术学院 一、材料和材料科学 (1) 材 料 材料是人类生产和生活所必须的物质基础。 石器时代 青铜器时代 铁器时代 材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。 没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术。 没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。 没有低消耗的光导纤维，就没有现代的光纤通讯。 前苏联在1957年把第一颗人造地球卫星送入太空，令美国人震惊不已，认识到在导弹火箭技术上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可见，高技术需要先进材料的支持。 中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。 早在公元前6000~ 5000年的新石器时代，中华民族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流传海外。 秦皇陵兵马俑 4000年前夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。 司母戊鼎 河南安阳晚商遗址出土 青铜铸造 高133cm 重875kg 饰纹优美 秦陵铜车马 古代剑刃制造中的特殊技术 秦始皇兵马俑陪葬坑出土的秦箭 中国的航天事业 “神舟”号飞船 中国的航天事业 “神舟”号飞船 中国的航天事业 “神舟”五号载人飞船 1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。 1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。 1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次（10-7m）。 更多现代先进测试分析技术不断涌现。 (2) 材料科学 主要研究内容： ⑴ 研究材料的化学组成、结构与性能的关系； ⑵ 研究材料的形成机理和制取方法； ⑶ 研究材料物理性能的测试方法和技术； ⑷ 分析材料的损坏机理； ⑸ 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案。 二、本课程的性质 是机械类、近机类各专业重要的技术基础课。 工艺-组织-性能之间关系的例子 ① 化学成分(成分)：组成材料各元素在材料中的浓度。 ② 组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。 习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍组织或宏观组织。 放大100～2000倍的组织称高倍组织或显微组织。 在电子显微镜下放大几千～几十万倍的组织称精细组织或电镜组织。 钢的宏观组织、显微组织和电镜组织 ③ 结构：材料中各原子的具体组合状态。一般通过X射线衍射或透射电镜研究。 主要参考书： (1) 教材 (2)《工程材料与成形工艺基础学习指导》，化学工业出版社，2007年。 成绩评定方法：课程考核成绩由两部分构成，平时成绩30%+闭卷考试成绩70%。 Steel with 0.4%C 钢锭的宏观组织 显微组织 电镜组织 Al的高分辨透射电镜像 纯铁晶体的X-射线衍射谱 透射电镜衍射斑点 在Au-Pa薄膜上用AFM探针的纳米雕刻(北京大学) 3）热处理工艺：掌握钢的热处理基本原理和工艺，掌握热处理各种工艺方法的目的，以便正确选用热处理工艺方法，合理安排工艺路线。 4）常用工程材料：掌握常用的工业用钢、铸铁、非铁金属及其合金的成分、组织、性能和用途； 5）热加工基础：掌握铸造、锻压和焊接的特点及应用范围，掌握金属的铸造性能、锻造性能和焊接性能；能初步分析各种热加工零件的结构工艺性，具有初步选择零件毛坯的能力。 6）零件材料与毛坯的选择：熟悉常用工程材料的生产工艺过程，正确选择零件的材料、毛坯，并初步安排热处理在工艺过程中的位置。合理选用工程材料的初步能力。 与专业课更相似，运用数学公式推导较少，借助图表文字表达叙述性强，有相应的理论基础，与生产实践结合较多。 四、课程的特点 五、学习后应达到的要求 1、根据零件的性能要求，能初步合理的选用金属材料。 2、能较合理的安排典型零件的加工工艺路线及正确确定热处理工艺方法。 3、了解和掌握铸造、锻压和焊接成形的理论基础，各种常见成形工艺方法的原理、特点及适用范围，达到能够在实际生产中合理选择毛坯成形工艺。 * * * * 第 0 章 绪 论 材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。 图片出自: 新华网() “神舟”七号飞船成功发射 图片出自: 央视国际() 奥迪轿车 电动工具 象形尊(西周) 材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，历史学家根据人类所使