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第一篇 工程材料概论 引言 人和动物的本质区别? 　　　 　　　人在制造工具时，需要物质但不是所有的物质都能用于工具，从这个角度发： 材料－能为人类制造有用器件的物质。 一、材料与人类文明发展（历史贡献） 人类的文明进程是依据什么而划分的？ 可以使用的占主导地位的材料。 400,000 BC——4,500 BC?石器时代（Stone Age） 燧石：神奇的石头 陶器（Pottery） 陶器的出現是人類跨入新石器時代的重要標誌之一， 據目前已知的考古資料，中國的陶器製作至少已有8000年以上的歷史。 4,500 BC——1,000 BC?青铜时代（Bronze Age） 从矿石中提炼铜——冶金业的黎明 青铜：第一种合金 青铜，古称金或吉金，是红铜与其它化学元素（锡、镍、铅、磷等）的合金。 史学上所称的“青铜时代”是指大量使用青铜工具及青铜礼器的时期。保守的估计，这一时期主要从夏商周直至秦汉，时间跨度约为两千年左右，这也是青铜器从发展、成熟乃至鼎盛的辉煌期。 到春秋戰國時期，齊國工匠總結科技經驗寫成的《考工記》一書中，提出了「金有六齊」，這是世界科技史上最早的冶銅經驗總結。 三星堆 立人像铸于商代晚期，人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的青铜立人像，被尊称为“世界铜像之王”。 突目面具铸于商代晚期，原件高64.5厘米，宽138厘米，眼球柱状外突长达13.5厘米，其造型在世界上亦属首见。 司母戊鼎 司母戊鼎，商代大鼎，1939年出土，鼎高133厘米，重875公斤。為已知的中國古代體量最大的青銅器。 銅禁，中國已知最早應用失蠟法鑄造的作品，春秋時代的楚國王子午墓出土的，年代為公元前6世紀。 1000BC——铁器时代（Iron Age） What？华夏文明的独特贡献 瓷器則是中國先民的偉大發明，要比國外出現早1500 年以上，它是中華民族的寶貴歷史遺產之一. 世界四大文明古國對於掌握製陶技術與生產陶器都是獨立發明的，發展時間上也相差不遠。 從原始瓷器到成熟瓷器的提高幾乎經歷了1500 年之久，至遲在東漢晚期，中國已能燒製出成熟的青瓷，完成了由原始瓷器向標準瓷器的過渡。 二、 材料与人类现代文明 支撑人类现代文明大厦的四大支柱技术： 材料科学与技术 生物科学与技术 能源科学与技术 信息科学与技术 材料－技术大厦的砖石 材料是所有科技进步的核心 建筑 交通 超导磁悬浮列车 西南交通大学已研制成功全国唯一一辆“世纪号”超导磁悬浮列车，这种高温超导磁悬浮列车最大特点就是乘坐平稳、安全和快捷。和世界上最先进的轻轨列车比较，它没有一点轰隆隆的噪声，十分安静。 能源 新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。 主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料 嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料 Si半导体材料为代表的太阳能电池材料 铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。 核能材料 电子管——晶体管——集成电路 生物、生活－材料技术的发展改变我们的生活 1.2 材料与机械工程 　　　机械工程材料－以强度、韧性、塑性等机械性能为主要要求，用于制作工程结构和零件、工具及模具的材料。 一、机械设计与材料 　　　　机械设计两大基本步骤：（１）结构设计；和（２）材料设计。　 　　　　前者直观，易评定和核验；后者却要复杂得多，随设计者材料科学知识水平和经验的不同有很大差异。 　　 　选择材料和工艺实质是一种极重要的“零件内部组织结构设计”（材料设计）。 二、机械制造过程与材料 机械制造工艺包括： 保证零件几何形状与尺寸：切削、铸、锻、焊等； 保证材料内部组织及应力状态：热处理、表面处理。 “材料贯穿于机械工程的始终。” 材料科学与工程（ MSE ）四要素 材料的合成与制备：研究获取材料的手段，以工艺技术的进步为标志 成分与组织结构：反映材料的本质，是认识材料的理论基础； 材料特性：表征了材料固有的性能，是选用材料的重要依据； 服役行为与使用寿命：与材料的加工和服役条件相结合来考察材料的使用寿命，它往往成为 MSE 的最终目标。 课程的主要目的 获得有关材料与材料科学方面的基本理论知识； 掌握控制工程材料性能的途径、基本原理与方法； 熟悉常用机械工程材料的性能特点 ： 使学生具有合理选用机械工程材料并妥善安排其加工工艺路线的初步能力。 贯穿全课程的“纲” 一、材料的分类 What? 各类材料的性能特点 金属材料——主要为金属键。 热和电的良导体 具有良好的强度与延展性以及金属光泽 陶瓷材料——通常为离子键或共价键。 绝缘体而且比较耐热。 高分子材料——通常为共价键、分子键和氢键，以共价键为主。 分子结构都非常巨大