Lesson14材料的物理特性.doc

Lesson 14 材料的物理特性教学目的：教学重点难点：教学内容：1、词汇：term 关系；substitution sbstitju:n 代替，取代作用，代入法，置换；2、词组in relation to 与有关，涉及；3、译文在选择材料最重要考虑的问题之一是材料的物理性质（那就是密度，熔点，比热，导热率，热膨胀率和耐蚀性）。物理性质在零件的制造和工作寿命中，有几个重要的影响。例如，高速机床需要采用重量轻的部件以减少惯性力，使机床不会产生过大的振动。1.密度 材料的密度是每单位体积里的质量。另一个关系，比重，表达材料的密度与水的关系，所以，它没有单位。对于自动的物体和部件，节省重量是很重要的，尤其在飞机和航空航天设备中，对于其他的产品，在能量消耗和动力有限的地方更受到极大的关注。在合计先进的设备与机器和设计诸如汽车等消费品的过程中，采用新的替代材料来减轻重量和降低成本是一个应该着重考虑的问题。2.熔点 金属的熔点取决于分离原子所需要的能量。合金熔点的温度有一个很宽的范围（取决于合金的组成），而不像纯金属那样，有一个固定的熔点。设计组成要素和结构在功能内的温度范围是在选择材料中一个很重要考虑的因素。金属的熔点在制造过程中产生一个间接的影响。因为金属再结晶的温度涉及到它的熔点，例如退火、热处理和热加工要求所含材料的熔点知识。3.比热 材料的比热是要求一个单位质量的温度升高一度所需要的能量。合金组成在材料的比热上产生相对较小的影响。在机械加工过程中，工件温度的提升是所做的功和工件材料比热的函数。如果工件温度提升过多，通过降低表面粗糙度和尺寸精度的不利影响来降低产品的质量，能引起过多的刀具磨损，也能导致在材料上发生不想要的冶金学变化。4.热导率 热导率表明在材料内部传递热量的速率。金属一般具有较高的热导率，而陶瓷和塑料具有较差的热导率。当热量由塑性变形或者由于摩擦产生的时候，热量以足够高的速率被传递走，防止温度剧烈升高。例如，加工钛的主要的困难，由它的较低的热导率引起的。较低的热导率可以产生高的温度梯度，因此，在金属加工过程中会引起工件的不均匀变形。5. 热膨胀 材料的热膨胀具有几种显著的影响，尤其是在装配具有不同的膨胀和压缩性质的不同材料，例如电子和计算机元件，玻璃-金属密封，和在机床上移动的工件，对于合理的功能都要求具有某些间隙。例如，陶瓷元件在铸铁引擎的使用中也要求考虑到它们相对的膨胀性。收缩配合利用热涨和压缩的作用。例如，一个零件，比如是法兰，要安装到轴上。法兰首先加热，然后滑动安装到为室温的轴上。当冷却的时候，零件收缩，就把零件装配成一个整体的部件。6.抗腐蚀 金属、陶瓷和塑料都受到腐蚀的作用。腐蚀本身通常涉及到金属和陶瓷的变形，然而类似的情况在塑料中通常称为降解。腐蚀不但引起零件和设备表面劣化，而且还降低它们的强度和结构完整性。对于在化学、食品和石油工业，也包括制造业，抗腐蚀性在材料选择上是一个很重要的方面。此外，各种可能的化学反应，从当前的组成或者复合物，零件和设备的环境腐蚀，是一个主要关注的方面，尤其在温度提升上。抗腐蚀取决于材料的构成和特定的环境。腐蚀的介质可能是化学品（酸、碱和盐），环境（氧、潮湿、污染和酸雨）和水（清水或盐水）。有色金属，不锈钢和非金属材料都具有较高的抗腐蚀性。钢和铸铁通常具有较差的抗腐蚀性，必须通过各种涂层或者表面处理来保护钢和铸铁。某些等级的氧化物的有用性表明铝、钛和不锈钢的抗腐蚀性。铝形成一个薄的（一些原子层）、牢固的和粘附着氧化铝层，它具有较好的保护表面免受环境的腐蚀作用。钛形成氧化钛