机械工程导论第五讲资料.ppt

第 讲 五 工程材料 第 讲 五 工程材料 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。 材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基础,是人类活动不可缺少的东西。 材料是社会生产力发展的标志，生产中使用的材料性质反映了人类社会的文明水平。 现代国家的实力与水平主要取决于能源、材料、信息的发展。 第 讲 五 主要内容 材料的性能 材料的分类 智能材料 第 讲 五 一、材料的性能 材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有的特质或本性；功能是人们对材料的某种期待与要求、可以承担的功效，以及承担该功效下的表现或能力。 材料的性能包括： 力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能 第 讲 五 材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温度、介质等)时，在外力或能量作用下表现出来的变形和破坏的特征。通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负荷。 材料的力学性能有： 弹性 强度 塑性 硬度 冲击韧性 疲劳特性 耐磨性 发生弹性形变后可以恢复原来状态的一种性质 材料在外力作用下抵抗破坏(永久变形和断裂)的能力 材料的耐磨损性能，以规定摩擦条件下的磨损率或磨损度的倒数表示 材料在多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力 衡量材料软硬程度的指标，反映材料抵抗局部塑性变形的能力 材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力 材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力 一、材料的性能（力学性能） 第 讲 五 材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、光、磁等)以及环境变化时他们的变化程度。 密度与比容 导热性 热膨胀系数 单位体积物质的质量 Kg/M3 单位质量的物质所占的体积 M3/Kg 物体内温度梯度为1℃/M时，在单位时间、单位面积内传递的热量 W/(M·K) 温度上升1℃时，单位长度的伸长量 mm/(℃ · mm)或℃-1 材料的物理性能有： 一、材料的性能（物理性能） 第 讲 五 电阻与电导 电阻温度系数 熔点 导磁率 物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。 电阻率?为单位长度和单位截面积导体的电阻。单位是??M，其倒数称为电导率 S/M 温度上升1℃时，电阻率? 的变化系数，单位℃-1 电子导电的特点是温度升高，电阻率上升；离子导电是热激活过程，温度升高，电阻率下降。 铁合金、化合物(铁氧体)特有性能。 一、材料的性能（物理性能） 第 讲 五 材料的化学性能反映材料与各种化学试剂发生化学反应的可能性和反应速度大小的相关参数。 工程材料主要考虑其耐腐蚀性，电化学材料有的考察电极电位、储能密度等。材料由于周围环境介质侵蚀而造成的损伤和破坏称为腐蚀。 一、材料的性能（化学性能） 第 讲 五 材料的工艺性能是材料力学、物理、化学性能的综合表现。主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。 可生产性 得到材料可能性和制备方法。 铸造性 将材料加热得到熔体，注入较复杂的型腔后冷却 凝固，获得零件的方法。 材料的工艺性能有： 锻造性 材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压 等)的可能性或难易程度的度量。 一、材料的性能（工艺性能） 第 讲 五 焊接性 利用部分熔体，将两块材料连接在一起。 切削加工性 材料进行切削加工的难易程度。它与材料的种类、成分、硬度、韧性、导热性等有关。 热处理性能 可以实施的热处理方法和材料在热处理时性能改变 的程度。 一、材料的性能（工艺性能） 第 讲 五 二、材料的分类 材料按化学成分分为： 金属材料 非金属材料 复合材料 第 讲 五 二、材料的分类（金属材料） 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。纯金属及其合金。合金是由两种或两种以上元素组成，其中至少有一种为金属元素组成具有金属性的材料。金属性的关键特征是具有正的电阻温度系数，这是由于它的导电是自由电子的运动所决定的。 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 第 讲 五 ①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳 2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的合金钢。 铸铁是碳含量大于2.1％的铁碳合金，可用于制造各种机器零件，如机床的床身，发动机的气缸体、缸套，机器的底座等。 碳钢也叫碳素钢，指含碳量