机械工程材料.ppt

材料发展的历程示意图 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。 材料科学是以材料为研究对象的一门科学。 “挑战者号”爆炸瞬间 二、工程材料的分类 工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料。 按组成与结合键分： 1、金属材料 2、高分子材料 3、陶瓷材料 4、复合材料 金属材料 以金属键结合为主 良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽 用量最大、应用最广泛 黑色金属 有色金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属 金属键 铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，其世界年产量已达15亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。 带材 异形材 板材 管材 金属材料制品 陶瓷材料 以共价键和离子键为主 熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大 分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类 传统陶瓷又称普通陶瓷, 是以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的陶瓷, 主要用作建筑材料使用.特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。 陶瓷制品 陶瓷发动机 高分子材料 以分子键和共价键为主 塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小 包括塑料、橡胶及合成纤维等 分子键 共价键 高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。 烯丙酰氯-苯乙烯 复合材料 包括： 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 高分子复合材料 是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。 玻璃纤维增强高分子复合材料 现代航空发动机燃烧室温度最高的材料就是通过粉末冶金法制备的氧化物粒子弥散强化的镍基合金复合材料。很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的，它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。 航空发动机 三、工程材料的应用和发展 随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展。 国产东风4D-0088内燃机车 美国F-117隐身飞机 新材料在不断地涌现。 机械工业是材料应用的重要领域。 随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。 在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料及材料加工方面的问题。 要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学与材料工程知识，具备正确选择材料和加工方法、合理安排加工工艺路线的能力。 铸造一级涡轮盘 四、机械工程材料课程的性质和任务 课程性质：是机械类和近机类各专业的技术基础课 课程任务： ⑴ 了解工程材料的一般知识； ⑵ 建立化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系： 成分-结构-性能之间关系的例子 成分不同，结构不同，性能亦不同 成分-结构-性能之间关系的例子 成分相同，结构不同，性能差异大 工艺-组织-性能之间关系的例子 Steel with 0.4%C 工艺-组织-性能之间关系的例子 材料相同，工艺不同，性能差异大 400x Lathe tool parts 400x 等轴晶 定向凝固 单晶 通过改变凝固方式来提高发动机叶片的高温强度 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。 基本概念 钢的宏观组织、显微组织和电镜组织 钢锭的宏观组织 显微组织 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。 Al的高分辨透射电镜象 纯铁晶体的X-射线衍射谱 透射电镜衍射斑点 ⑶ 了解常用材料的用途和加工工艺。 ⑷ 初步具备合理选材、正确确定加工方法、妥善安排工艺路线的能力。 课程特点：基本概念多，与实际联系紧密,是一门应用科学。 学习重点： 明确学习目的，抓住课程学习主线：即材料的成分、加工对其组织结构和性能的影响； 掌握化学成分、组织和结构等基本概念。 王 伟 强 机械工程材料 大连理工大学 材料科学与工程学院 有 关 事 宜 联络信息： 电话 办公地点：材221 Email：wangwq@ 主要参考书： 于永泗 齐 民：机械工程材料 (第八版) 大工出版社 齐 民：机械工程材料 (双语版)