配套课件 材料科学与工程概论--杜双明.pptx

第1章 绪 论;材料的定义应包含以下几点：

具有一定的组成。

具有加工性。

具有一定的性质和使用性

能。;体材料。材料的种类很多，可按以下方法对其加以分类。

1)按材料的作用分

按照材料的作用(用途)分，可将其分为结构材料和功能材料。;将其分为电子材料、生物材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、医用材料、机械材料、能源材料等。;按照材料的内部组织结构的不同，可将其分为晶体材料和非

晶体材料。晶体材料又分为单晶体材料和多晶体材料。;范围及使用量分

按照材料的发展程度、应用

范围及使用量的不同，可将其分为传统材料和新型材料。;按照材料的组成、结构特征或属性的不同，可将其分为金属

材料、无机非金属材料、高分子材料以及由这三大类材料复合而成的复合材料。;里程碑

人类发展史可以说是一部材料和技术的演变史，材料发展史

是人类进化与文明的标志。;社会现代化的基础和先导

材料，尤其是新材料的研究、

开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。;结果。

首先，基础学科的发展奠定了材料科学的基础。

其次，材料科学范畴下不同材料应用理论的交叉融合。

再次，材料测试技术及工艺技术的交叉融合。;是一门应用学科，研究和发展材料的目的在于应用，而人类又必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料，通过批量生产才能使之成为工程材料。所以，在“材料科学”这个名词出现后不久，就提出了“材料工;化学、冶金学、陶瓷学、高分子学、计算机科学、医学、生物学

等多学科相互融合与交叉的特点，并且与实际应用结合得非常密切，

具有鲜明的工程性。;心材料的统 性和相关性。材料

科学与工程四个基本要素的提出，在貌似不相关的材料之间找到了

共同点，即无论哪种材料都包括四个基本要素：结构与成分、性能、使用性能、合成与加工。把四大要素连接在一起，可组成一个四面体，如图1-1所示。;图1-1 材料科学与工程的四个基本要求;结构关系，对于大多数材料，所有这些结构尺度上的化学成分和分布是立体变化的，这是制造这种特定材料所采用的合成与加工的结果。;材料在外界刺???下都有相应的响应，性质就是这种功能特性;境、受力状态对材料性能与寿命的影响等。度量使用性能的指标有：可靠性、有效寿命、安全性和成本等综合因素，利用物理性能时还包括能量转换率、灵敏度等。;分子和分子聚集体的新排列，在原子尺度到宏观尺度上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材料和零件的演变过程。;每当一种新工艺、新技术或新流程出现，材料的发展就可能发生一次飞跃，对此必须给以充分的重视。喷气式飞机所用的高温合金的发展就是一个明显的例;当前，对许多有关材料的物理现象的了解比较深入，而对材料的力学性质则仍停留于比较肤;步。材料及其制品的合成与加

工，必须通过设备和机械来实现，高效、控制精良的设备和机械是

材料及其制品合成与加工的重要保障；结构、成分和性质的表征以及使用性能的分析，仪器是必不可少的探测工具。;随着理论上对材料性质的认识和精确的数字仿真技术的提高，

材料科学已发展成为一门真正的定量的科学。;表的生物技术，以核能、风能、太阳能、潮汐能等为代表的新能

源技术，以探索太空为代表的宇航技术以及为人类持续发展所需的环境工程，都对材料提出了更新、更高的要求，复合化、功能化、智能化、低维化将成为材料;人类迎来了工业革命。钢铁工业、纺织工业开始了大规模的工业生产，采矿等工业也随之发展了起来，工业的迅猛发展需要相应的科学技术和专门人才，材料科学和工程学科亦随之建立并发展起

来。;多年历史。专业设置经历了从宽广到细分又从细分到综合的变化过程，体现了社会需求与材料科学与工程学科专业结构、人才素质之间的相互作用关系，其形成和发展大体上可分为以下四个阶段。;中国改革开放逐步深入，在材料科学技术加速发展的同时，逐步了解欧美等国材料科学与工程教育改革，中国材料科学与工程的教育模式与内容的弊端逐渐被人们认识，材料科学与工程教育改革随之开展。;录》，对现有专业进行了第四次大规模修订，改革高校专业划分

过细、专业过窄，有的专业名称欠科学规范，门类之间专业重复设置的现象。;第2章 材料的基本性能;料两大类。自然界赋予了天然材料特有的组成、结构和天然属性;2.1.1 弹性、塑性及强度

材料的弹性、塑性及强度一般通过材料单向静拉伸试验来测

定。;图2-1 退火低碳钢拉伸曲线示意图

(a)载荷-伸长曲线；(b)工程应力-应变曲线;图2-2 退火纯铜拉伸曲线示意图;图2-3 典型材料拉伸曲线示意图;弹性变形时所承受的最大应力值即为弹性极限。也就是应力-应变;和断面收缩率。

(1)断后伸长率。断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长与原

始标距之比，即;在拉伸过程中材料保持应力与应变成正比例关系的最大应力，以sp表示，单位为MPa，即;的最大应力，以se表