工程材料绪论-精选课件

1、Engineering Materials工 程 材 料主讲教师： 王 杰 材料科学与工程学院联系方式：E-Mail: wangjiealum.imr.acEngineering Materials工 程 材 料主讲工程材料课程性质和任务课程性质：是非材料专业工科类和近机类专业的技术基础课课程任务： 了解工程材料的一般知识； 建立化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系工程材料课程性质和任务课程性质：是非材料专业工科类和近机类专教材与课程要求主要参考书：1. 戴枝荣,工程材料（第二版），高等教育出版社2. 王洪顺等, 工程材料实验指导书，自编教材成绩评定：作业、测验、实验、出勤、期末测验实

2、验课安排：开放实验（材料实验中心预约）答疑安排：每周一次随机点名，三次旷课，本门课成绩以0分计！教材与课程要求主要参考书：绪论 材料科学与材料世界材料的定义与分类材料的地位和作用材料科学与工程的形成和发展材料的发展趋势绪论 材料科学与材料世界材料的定义与分类材料的地位和作用材 材料的定义与分类定义：宇宙间可用于制造有用物品的固态物质统称为材料物质材料材料的判据1资源2能源3环保4质量5经济 有用的、并能用来制造物品（件）的物质 一般指固态的，可用于工程上的物质工程材料 作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件或物品的人造物质 材料的定义与分类定义：宇宙间可用于制造有用物品的固态物质统矿业

3、及农业科技与工程范畴材料科学与工程范畴 材料的地位和作用矿业及农业科技与工程范畴材料科学 材料的地位和作用 材料的定义与分类材料无处不在人类已经发现的材料：“800 ”万种每年新增：“25 ”万种具有实际工业价值的有：“8 ”万种 材料的定义与分类材料无处不在人类已经发现的材料：“800 材料的定义与分类 材料的定义与分类铁器时代信息时代（新材料时代）石器时代（石器、陶器 、瓷器)青铜器时代 材料的地位和作用铁器时代信息时代石器时代青铜器时代 材料的地位和作用 材料的地位和作用石器时代青铜时代新材料时代铁器时代钢铁时代人类利用材料的历史，就是一部人类进化和进步的历史 材料的地位和作用石器时代青

4、铜时代新材料时代铁器时代钢第一次工业革命（18世纪）制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础以蒸汽机和纺织机的发明和使用为主要标志工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动 人类社会从农业文明转向工业文明第一次工业革命（18世纪）制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用 以电力和内燃机的发明和使用为主要标志,以石油开发和新能源为突破口，大力推进了汽车、飞机等其他工业。第二次工业革命（19世纪中叶到20世纪中叶） 世界由“蒸汽时代”进入“电气时代”莫尔斯电报机发报 以电力和内燃机的发明和使用为主要标志,以石油开发和新第三次工业革命（20世纪40年代起） 以核能、电子计算机、空间技术和

5、生物工程的发明和使用为主要标志，涉及信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。 是迄今为止人类历史上规模最大、影响最为深远的一次科技革命第三次工业革命（20世纪40年代起） 以核能、 材料的地位和作用发电机1820年蒸气机1763年计算机1946年第一次工业革命 制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础第二次工业革命 合金钢、铝合金及其他非金属材料的发展是此次工业革命的支撑第三次工业革命 航空材料不断进步；塑料、合成橡胶、合成纤维的相继问世；单晶硅材料对电子技术的发明和应用起到了核心的作用 材料的地位和作用发1820年蒸1763年计

6、算机1946年 材料的地位和作用 纵观人类利用材料的历史，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，给社会生产力和人类生活带来巨大变革，把人类物质文明推向前进。 材料的地位和作用 纵观人类利用材料的历史，每一种重 材料的地位和作用图 例所用材料特 点 世界杯 足球赛 指定用球用32片复合泡沫材料缝制而成反弹力大，球速快而稳定，耐磨。 大屏幕 液晶投 影电视面板用晶体硅制成。 对比度和清晰度高， 显示速度快，体积小。DVD录像机用DVDRW盘片存储节目体积

7、小，重量轻。仿真手臂用高强度碳纤维复合材料作手臂骨骼，陶瓷作感知元件碳纤维复合材料强度高，重量轻，可旋转的腕和手指以及微电机等安装在它上面。 材料的地位和作用图 例所用材料特 点 材料的地位和作用 材料的地位和作用 材料的地位和作用种 类使用的主要材料存储容量特 点 软盘氧化铁磁性材料 1.44 Mb容量小，主要是文本文件的存储。 CDRW多元合金和以ZnS等为主的陶瓷材料 650 Mb驱动器兼容CD光盘，光盘价低，用量高速增长。 MO (磁光盘)TbFeCo合金磁光材料 650Mb 1.3G需用专用驱动器，价格高，局限在广告、图形用户。 VDRW多元合金和以ZnS等为主的陶瓷材料单面单层为4

8、.7 Gb驱动器兼容CDRW和CD光盘集成芯片1G、16G、32G小巧便于携带、存储容量大、价格便宜、性能可靠。几种可反复读写的移动存储器的比较U盘 材料的地位和作用种 类使用的存储特 点 软盘氧化 材料的地位和作用实 例材 料强度范围 MPa比强度MPa/ 压气机 叶片铝合钛合金 压气机 机匣钛合金350110080245 飞机 尾翼碳纤维复合材料10001200（顺纤维方向） 625750 硼纤维 铝合金 板和管硼纤维增强铝合金1500（顺纤维方向）570几种航空材料的比强度 材料的地位和作用实 例材 料强度范围 MPa比强度 材料的地位和作用不同时期航空发动机的

9、工作温度 材料的地位和作用不同时期航空发动机的工作温度 在美国卡拉维纳尔角航天基地待升空的航天飞机。它是人类高技术的结晶。它应用了成千上万种材料，特别是一些高技术的新型材料 材料的地位和作用 在美国卡拉维纳尔角航天基地待升空的航天飞机。它是人一、材料科学与材料工程的关系 材料科学与工程的形成和发展一、材料科学与材料工程的关系 材料科学与工程的形成和发展 材料科学与工程的形成和发展二、材料科学与工程的兴起 材料科学与工程的形成和发展二、材料科学与工程的兴起需求牵引利用新材料和材料改进飞机汽车减轻自重节约能源保护环境汽车用高强钢，可减重24%，强度增加34%需求牵引利用新材料和材料改进飞机节约能源

10、汽车用高强钢，可减重需求牵引需求牵引需求牵引长征火箭壳体： 铝合金744Kg；碳纤维401Kg；两者相比: 碳纤维减重343Kg；射程增加1476Km各种材料在波音787飞机上的应用需求牵引长征火箭壳体：各种材料在波音787飞机上的应用 材料科学与工程的形成和发展四、材料科学与工程的组成要素合成/制备结构/成分性质（性能）使用性能（效能） 材料科学与工程的形成和发展四、材料科学与工程的组成要素合成 材料的发展趋势“9.11”事件与材料纽约世贸大厦1973年竣工，110层、411m主体钢架结构(用钢7.8万吨)墙面由铝板和玻璃砖组成塔楼坍塌原因:高温下材料强度迅速降低9.11之后大楼怎么建材结实

11、？采用高强、轻质材料如何对付有毒烟雾？用环保防火材料如何有利逃生？用自发光材料蓄光型自发光夜光粉 材料的发展趋势“9.11”事件与材料纽约世贸大厦塔楼坍塌原可以连续12年自发光的材料自发光楼梯扶手 材料的发展趋势自已会发亮的灯可以连续12年自发光的材料自发光楼梯扶手 材料的发展趋势自已 材料的发展趋势现代战争武器与材料之一B-2隐形战略轰炸机隐身性能源于： 特殊的结构设计 隐身材料的充分利用B-2使用的主要材料： 主梁和发动机舱轻金属、复合材料 其他部分碳纤维和石墨纤维的复合材料机翼前缘包覆吸波材料整个机体喷涂吸波油漆（XKuP-4）吸波材料 材料的发展趋势现代战争武器与材料之一B-2隐形战略

12、轰炸机隐 材料的发展趋势现代战争武器与材料之二航天飞机美国“战斧”式巡航导弹 烧蚀防热材料为航天器提供隔热屏障神州飞船 材料的发展趋势现代战争武器与材料之二航天飞机美国“战斧”式99式坦克具备优异的防弹外型，其炮塔和车体均采用复合装甲，抗弹能力成倍提高99式坦克 材料的发展趋势现代战争武器与材料之三装甲材料的变迁：厚钢板合金钢复合装甲英国“挑战者”坦克战车全重62.54吨，最大速度56千米时，车体和炮塔采用“ 乔巴姆”复合装甲英国“挑战者”坦克99式坦克具备优异的防弹外型，其炮塔和车体均采用复合装甲复合装甲的在对抗碎甲弹、破甲弹、穿甲弹时，其防护力较传统钢装甲有了显著的提高复合装甲的在对抗碎甲弹、破甲弹、穿甲弹时，其防护力较传统钢装 材料的发展趋势金属、陶瓷、聚合物和复合材料将平分秋色新材料技术出现群体性突破纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的领域之一光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料新型功能材料（超导材料、智能材料、生物医用材