材料科学与专业概论分析.ppt

19世纪末-20世纪中叶，合金钢和其他金属材料飞速发展 低合金高强度钢、超高强度钢、合金工具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢等等相继研究成功，加上铝合金、铜合金、钛合金、钨合金、钼合金、镍合金，以及各种稀有合金，全世界合金的品种达到数万种，生产量和消费量大幅度增长。在全社会的经济发展中发挥了主导的作用。 1910 年新的工具钢W18Cr4V的发明震撼了世界，很高的硬度，600℃不下降；“高速钢” 不锈钢-是材料发展史上又一项重大成就，从20 世纪20 年代开始工业规模生产，至今全世界年产量近2000 万吨； 超高强度钢-20世纪40年代年代开始，一直是合金钢发展中的热点之一，和钢的强韧性理论并驾齐驱，人们千方百计利用一切手段，如：固溶强化、细晶强化、位错强化、弥散第二相强化、相变强化等，提高钢的强度并维持良好的韧性，屡有新的突破，在制造固体火箭发动机壳体、高压容器、飞机起落架、飞机机身大梁、原子能离心分离机筒体等国防与高新技术领域中熠熠生辉，令人瞩目。 没有金属材料哪能有蒸汽机、柴油机、发电机、电动机、切削机床？ 哪能有火车、汽车、拖拉机、远洋轮船和飞机？ 哪能有坦克、大炮、火箭、导弹和卫星？ 我们今天的物质文明和生活质量有多少是依赖于金属材料的呢？ 金属材料直到今天仍然是一切工业和现代科学技术的最重要的物质基础。 金属材料的风采 ①金属的力学性能堪称“全能冠军”。它的模量和强度可以和陶瓷比美，比高分子材料高得多；它的塑性和韧性则可以与高分子材料比美，是陶瓷所望尘莫及的；综合起来，金属在具有高强度的同时，具有优良的塑性和韧性，这是其他材料所不及的。因此它作为工程材料使用时最可靠、最安全。 ②既耐热，又耐寒。金属材料可以在很高的温度下使用，虽然使用温度比不上陶瓷，但由于陶瓷可靠性差，在重要部件上的应用还有很大局限。因此金属在高温领域中仍然是主力，而高分子材料则只能在300℃以下应用。金属又可以在很低的温度下使用，例如液氢（-253℃）的容器，既有高强度，又有足够的韧性，陶瓷不管在高温还是低温都是脆的。 ③金属材料有很出色的工艺性能。如铸造、锻造、冷冲压性、可焊性、可切削性和可以通过各种各样的热处理方法或者表面处理方法调整和改变其性能的特点。 ④金属有良好的导电性、导热性和铁磁性，在电力工业中有不可替代的作用。 钢铁-现代工业化的基础 自工业革命以来，钢铁一直是人类使用的最主要的结构材料，是国家工业化的基础，在这一历史时期，钢铁的生产能力和消费水平往往是国家综合实力的重要标志。 电力系统电力系统中的工业锅炉、高压锅炉及其热交换管道，发电机中的大型转子和叶轮，变压器的铁芯等。 汽车工业：机床与工程机械；铁路、桥梁；船舶、海上钻井平台；兵器；石油开采机械、输油管道和泵站；化工压力容器、反应釜和管道；建筑钢筋和构架。 熵判据（孤立系统） 自发 = 平衡 自 然 界 实 际 过 程 的 方 向 ※ 能量的品位(a quality of energy)： mechanical and electrical thermal at high T thermal at low T upgrade degrade ※ 结论：In any real process, there is net degradation of energy. 日程表 此模板可用作起始文件以更新项目里程碑的更新。 节 右键单击幻灯片以添加节。 节可以帮助您组织幻灯片或促进多个作者之间的协作。 备注 使用“备注”节传递备注或为受众提供其他详细信息。 演示过程中，可在“演示文稿视图”中查看这些备注。 请记住字体大小(对于可访问性、可见性、录像和联机生产都非常重要) 协调的色彩 特别注意图形、图表和文本框。 请考虑与会者将以黑白或灰色调打印。 请运行测试打印，以确保当以纯黑白和灰色调打印时，您的颜色工作正常。 图形、表格和图表 保持简单: 如果可能，请使用一致的、不分散的样式和颜色。 标记所有图表和表格。 * 第一代为天然材料；第二代为烧炼材料；第三代材料为合成材料，在20世纪初期出现了化工合成产品，其中合成塑料、合成橡胶和合成纤维已广泛地是用于生产和生活中。从1907年第一个小型酚醛树脂厂建立，到1927年第一个热塑性聚氯乙烯塑料的生产实现商品化，1930年建立了聚合物概念后，聚合物工业迅猛发展起来，这一领域的进展经历了新型塑料和合成纤维的深入研究（1950-1970年）、工程塑料、聚合物合金、功能聚合物材料的工业化（1970-1980年）、分子设计、高性能、高功能聚合物的合成（1990年）等几个发展进程； 第四代为可设计的材料 该技