机械工程材料教学大纲(修订版).pdf

第一章 材料的结构 (6学时) 本章的主要目的是建立材料结构的基本框架。 材料的性能主要取决于其化学组成和结构。所谓结构是指材料中原子的排列位置和空间分布，包括了三个层 次：原子结构和原子结合键、原子的空间排列既晶体结构、相和组织结构。晶体缺陷赋予了材料组织和性能的多 样性，是分析材料性能的金钥匙。通过本章学习掌握材料的成分-组织-性能之间的内在联系，包括： （1）原子结合键性质决定了材料的基本特性。 （2）原子、分子的聚集状态（晶体和非晶体）构成了相，不同的相具有不同的物理、化学和力学性能。 （3）晶体缺陷赋予了晶体具有不同的性能特点，是分析材料性能的金钥匙。 （4）相的大小、数量和分布构成了组织，组织决定了材料的性能。 第一节 非晶体和晶体结构 一、原子结合键及其特性 金属键 离子键 共价键 分子键和氢键，聚合物大分子形态（线型大分子、支链型大分子、体型大分子） 二、非晶体结构 非晶态金属 非晶态高分子 非晶态无机物（玻璃相） 三、晶体结构基本概念 晶体与非晶体、晶格、晶胞、晶格常数、棱间夹角概念 四、晶面指数和晶向指数 确定晶面和晶向指数的方法，晶面族和晶向族概念 五、三种常见的晶体结构分析 体心立方、面心立方、密排六方 六、三种典型晶格的致密度与配位数 三种晶体的晶胞中原子个数、原子半径与晶格常数关系、配位数、致密度、密排面、密排方向 七、单晶体的各向异性与多晶体的伪各向同性 单晶体、多晶体概念 第二节 晶体缺陷 一、点缺陷 空位、置换原子、间隙原子 二、线缺陷 刃型位错、螺型位错 三、面缺陷 晶界、亚晶界(倾斜晶界、扭转晶界、孪晶界) 第三节 合金的相结构 1 一、三个基本概念 合金、组元、相 二、固溶体 置换固溶体、间隙固溶体、固溶体的一般特性 三、化合物 正常价化合物、电子化合物、间隙相、间隙化合物 第四节 合金的组织结构 一、组织概念 组织=相+形态（状）+数量+大小+分布 二、单相组织 只有一种相组成的组织，包括非晶 三、双相组织 由两种相组成的组织 两晶组成的混合物（共晶、共析组织） 弥散型两相组织（粒状珠光体、回火索氏体等）——基体上分布第二相 聚合型两相组织(F+P、F+M 、B+M 等)——由两种块状组织组成 非晶相+ 晶相两相组织：半晶高分子、陶瓷 第二章 材料的力学性能 (4 学时) 本章的主要目的是对机械工程材料中一些重要的力学行为进行概括介绍，为选材、制订冷热加工工艺打下基 础。 材料的性能包括工艺性能和使用性能。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能等。机械工程材料的使 用性能中最重要的是力学性能，而材料的加工性能又与其力学性能有密切关系。材料的力学性能指材料在外力作 用下所表现出来的行为，也称为力学行为。这些行为包括宏观和微观变形规律、强化机制等。根据这些力学行为， 提出了许多性能指标，概括起来包括强度、塑性、韧性、缺口敏感性、疲劳性能、耐磨性等。 第一节 宏观变形规律与性能指标 一、非晶体的流变规律 非晶体的流变规律、三态（玻璃态、高弹态、粘流态） 二、晶体材料变形的三个阶段 弹性变形、塑性变形、断裂 三、强度和塑性指标 σ σ 、 σ(σ ) 、σ δ(δ 、δ) 、ψ p 、 e、 、 s 0.2 b 10 5 四、理论断裂强度 理想晶体理论断裂强度 带裂纹体的断裂强度 五、高温蠕变 蠕变现象、蠕变极限、持久强度 第二节 塑性变形与强化机制 一、单晶体的塑性变形 2 滑移系、分切应力、临界切应力 二、多晶体的塑性变形 不同时性、协调性、细晶粒强度高同时塑性好 三、材料的