ch2工程材料课件

1、第二章 工程材料1 工程材料分类及应用 2 工程材料改进技术3 新型工程材料1工程材料分类及应用 工程材料分类：历史学家把人类社会的发展按其使用的材料类型划分为：石器时代、青铜时代、铁器时代。而今正处于人工合成材料的新时代：金属材料、高分子材料、陶瓷材料、复合材料 黑色金属有色金属铸铁钢金属材料低碳钢 (08F) 中碳钢 (45) 高碳钢 (60) 合金钢 (1Cr18） 灰铸铁 (TH300) 球墨铸铁(QT500-5) 铝合金 (LY12)铜合金 (ZCuSn10P1)钢按冶炼方法按脱氧程度平炉钢转炉钢酸性钢碱性钢按炉衬材料分沸腾钢镇静钢半镇静钢电炉钢特殊镇静钢白口铁液态生铁吹入空气或氧气

2、钢浇注成钢锭脱 氧熔融炼钢过程钢非合金钢合金钢低碳钢中碳钢高碳钢低合金钢 5%中合金钢 5%10%高合金钢 10%C0.25C=0.25%0.60C0.25普通质量钢钢特殊质量钢优质钢S 使钢在高温下呈脆性，称为热脆性；P 使钢在常温和低温下呈脆性，称为冷脆性。钢结构钢工具钢碳素结构钢合金结构钢建筑钢碳素工具钢合金工具钢高速工具钢特殊性能钢不锈钢耐酸钢耐热钢磁 钢高分子材料复合材料陶瓷非金属材料- 塑料、橡胶、合成纤维。- 强如钢、轻如铝、硬如金刚石。- 强度高、弹性模量大、质量轻。橡 胶 材 料复合材料(composite material)定义：由两种或两种以上的不同材料组合而成的工程材料

3、。区别：各种组成材料在性能上能互相取长补短，产生协同效应。复合材料的综合性能优于原组成材料，能满足各种不同的要求。 分类金属与金属金属与非金属非金属与非金属复合材料组成结构纤维复合材料层叠复合材料细粒复合材料骨架复合材料碳纤维增强塑料(carbon-fiber reinforced plastics，CFRP)是最有代表性、性能最优越的塑料(即树脂)基复合材料。优点：碳纤维的强度比钢大四倍，重量只有钢的14，比铝还轻。与玻璃钢相比，强度高0.51倍，弹性模量高24倍。很高的耐腐蚀性；优良的热特性(绝热性，隔热性和尺寸稳定性等)；一定的电性能(通电发热，防静电干扰，导电性等)；滑动特性(耐磨性，

4、润滑性)；减振性能(减振防噪等)；放射线特性(X射线透过性)等。 碳纤维增强金属基复合材料（碳铝复合材料）原料及加工成本低、比强度和比刚度高、高温性能和抗拉强度好以及摩擦系数小且抗磨等优点，是电和热的良导体而且尺寸稳定；是最有前途的金属基复合材料。制造直升飞机的主要材料；坦克上的传动箱、底盘和装甲部件；卫星上的设备支架、天线及望远镜的扇形镜面，是轻便野战桥梁的理想材料。碳纤维外壳，更轻，更结实 全缠绕碳纤维复合气瓶 材料应用和研究的总趋势 1、在材料的微观结构设计方面，将从显微构造层次（1um）向分子、原子层次（110um）及电子层次（0.11um）发展（研制微米、纳米材料）。2、将有机、无机

5、和金属三大类材料在原子、分子水平上混合而构成所谓“杂化”（Hybrid）材料的构思设想，以探索合成材料新途径。3、在新材料研制中，在数据库和知识库存的基础上，利用微机进行新材料的性能预报、模拟，以揭示新材料微观结构与性能的关系。4、深入研究各种条件下材料的生产过程，运用新思维、新技术来开发新材料，进行半导体超晶格材料的设计。在不改变材料的化学成分或不改变材料基体的化学成分的条件下，采用物理或化学的方法，改变材料整体或局部的组织结构，从而改善材料的物理性能、化学性能、力学性能或加工工艺性能的方法。2工程材料改进技术1、传统改性技术：热处理2、现代改性技术：等离子体技术、“三束技术”、表面沉积和镀膜技术、材料复合技术等表面技术的分类：表面覆层镀层（电镀、化学镀等）、热喷涂、涂料涂装、陶瓷涂敷、化学转化膜、堆焊、气相沉积、着色染色等。表面合金化表面扩渗、喷焊堆焊、激光合金化、离子注入等。表面处理各种表面淬火（感应加热、激光加热、电子束加热）、表面形变强化（如喷丸、滚压）等。新型工程材料：最近发展或正在发