工程材料学-第01章-绪论

材料是有用的物质。一般将人们去开掘的对象称为“原料”，将经过加工后的原料称为“材料”。二.材料的重要性

1。材料是人类赖以生存和发展，折服及改造自然的物质基础。2。材料是社会生产力发展的标记远古时代：石头，兽骨，木材原始社会：火烧陶器

一.什么是材料第一节材料及材料的重要性商.周：冶金术，青铜春秋战国：铁器、铜器(越王勾践剑）18世纪：钢、铁20世纪50年头：高分子材料，先进陶瓷60年头：半导体材料80年头：液晶，光纤90年头：纳米材料（小尺寸效应，表面效应，量子尺寸效应）3.一个国家的实力主要取决于它的能源、材料、信息的发展水平，如隐身飞机，大规模集成电路。越王勾践剑2400年前主要的成份：青铜（铜-锡合金），还含有少量的铅、铁、镍和硫等，剑身的黑色菱形花纹是经过硫化处理的，剑刃精磨技艺水平可同现在精密磨床生产的产品相媲美

吴王夫差矛其次节材料分类

按材料用途分1.工程材料：主要利用其力学性能，制造结构件的一类材料。

主要有：建筑材料、结构材料

力学性能：强度、塑性、硬度2.功能材料：主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.

主要有：半导体材料（Si）磁性材料压电材料光电材料超导材料二、按材料成分分

金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料

1。金属材料：纯金属和合金

纯金属：在元素周期表中带“金”旁的元素都是金属

合金：由两种或两种以上的元素组成，其中至少有一种是金属元素，组成具有金属性的材料：金属性：导电性（自由电子）

金属材料有两大类：钢、铁（黑色金属）非铁金属材料（有色金属）

非铁金属材料：轻金属（Ni以前）重金属（Ni以后）贵金属（Ag，Au，Pt，Pd）稀有金属（Zr，Nb，Ta）放射性金属（Ra，U）2、高分子材料：由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成：C，H，O，N，S，Cl，F，Si三大类：塑料（低分子量）：聚丙稀树脂（中等分子量）：酚醛树脂，环氧树脂橡胶（高分子量）：自然橡胶，合成橡胶3.陶瓷材料：

由一种或多种金属或非金属的氧化物，碳化物，

氮化物，硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。

陶瓷：结构陶瓷Al2O3，Si3N4，SiC等功能陶瓷铁电压电4.复合材料：

由两种或两种以上性质不同的材料组合起来的一种固体材料。如：金属＋C纤维、树脂＋C纤维、

金属＋陶瓷

特点：密度小、强度高、耐磨损，耐腐蚀

应用：航空航天、化工、机械等领域树脂＋C纤维第三节材料的性能

材料的性能主要包含以下几个方面：力学性能物理性能化学性能工艺性能材料的性能：力学性能材料在外力或能量以及环境因素（温度、介质）作用下表现出抗拒变形或破坏的实力。材料的主要力学性能有：

弹性强度塑性硬度韧性乏累特性耐磨性下面以拉伸试验为例说明材料的力学性能过程：外力增加，试样伸长。得到F－L曲线，换算为－曲线。材料表现为弹性变形、匀整塑性变形、颈缩、断裂。应力：＝F/S,应变：=L/L01.弹性与刚度弹性变形：弹性模量：线性部分斜率

σ＝E×εE＝σe/εe

材料变形曲线中的线性部分（OA`）。线性部分的应变弹性大小，即弹性极限。弹性模量（刚度）表示材料抗拒弹性变形实力，是材料的刚度指标。这是材料的固有特性，反映了材料内部原子结合键的强弱。2.强度与塑性屈服强度：σsσ0.2在BC段，σ不变，但ε持续增加。发生匀整塑性变形的起先应力，即B点时对应的应力，称为屈服强度。屈服强度反映了材料抗拒塑性变形的实力，但事实上很多材料没有明显的屈服。此时，将残余形变量为0.2％处的应力定义为屈服强度。记为：σ0.2=σs塑性变形：当σ超过A´点后，试样除发生弹性变形外，还发生塑性变形，当外力卸载后，材料仍保持部分残余变形――塑性变形。强度与塑性抗拉强度：σb

塑性：断裂前可发生永久变形的实力。塑性大小用断裂时的伸长率（δ）和断面收缩率（ψ）来表示。材料屈服后，σ随ε增加而增加。这一现象称为加工硬化。到达的最大应力点D。此处对应的应力的抗拉强度，记为σb。抗拉强度反应材料在破断之前所承受的最大应力。材料发生断裂前能承受的最大应力。硬度硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料抗拒局部塑性变形的实力。布氏硬度洛氏强度维氏强度莫氏硬度依据测量方法不同分：布氏硬度用直径D钢球在力P的作用下压在试样上确定时间,压痕直径为d。好用于较软的塑性材料。硬度符号：HB洛氏强度：

用120º圆锥金刚石压头，以一定的压力P压入材料，以压入材料表面的深度来度量材料的硬度。用于硬度较高的材料。硬度符号：HRC用面夹角136º四棱锥金刚石压头，在力P作用下压入材料，用压痕单位面积上承受的力作为材料硬度的度量。力的大小从980N、490N、297N到…0.192N不等。压痕小用显微镜来视察，用于测量表层或微区。硬度符号：HV维氏强度：冲击韧性冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抗拒变形和断裂的实力。用ak表示。冲击韧性是材料强度和塑性综合作用的结果。ak=mg(H2-H1)/s试样尺寸试验方法乏累强度零件在低于屈服应力的交变应力的反复作用下，而发生的断裂现象称为乏累断裂。乏累断裂是损伤的积累过程，包括乏累裂纹的产生、扩展、瞬间断裂三各阶段。应力大小和循环次数有关。乏累极限，是指材料在无限次(>107)交变应力作用下而不断裂的最大应力，即－N曲线起先趋于水平处对应的应力。乏累曲线：测量在不同的交变应力作用下，材料发生断裂的循环次数，即得乏累曲线，记为：－N曲线。愈小，N愈大物理性能材料的物理性能：是指材料的具有各种物理量(热、电、光、磁等)以及环境变更时他们的变更程度。密度与比容导热性热膨胀系数α单位体积物质的质量Kg/M3单位质量的物质所占的体积M3/Kg物体内温度梯度为1℃/M时，在单位时间、单位面积内传递的热量W/(M2.K)

温度上升1℃时，单位长度的伸长量mm/(℃.mm)或℃-1

物理性能电阻与电导电阻温度系数熔点磁导率物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻。单位是M，其倒数称为电导率温度上升1℃时，电阻率的变更系数，单位℃-1电子导电的特点是温度上升，电阻率上升；离子导电是热激活过程，温度上升，电阻率下降。磁通密度随磁场强度的变更率，也是仅与材料性质有关的固有物理量，是铁合金、铁氧体的特有性能。化学性能材料的化学性能反映材料与各种化学试剂发生化学反应的可能性和反应速度大小的相关参数。

工程材料主要考虑其耐腐蚀性。材料由于四周环境介质侵蚀而造成的损伤和破坏均称为腐蚀。发生腐蚀的化学过程有：化学腐蚀(氧化)、电化学腐蚀应力腐蚀工艺性能材料的工艺性能：主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。1.材料可生产性：材料是否易获得或易制备。2.铸造性：将材料加热得到熔体，注入较困难的型腔后冷却凝固，获得零件的实力。3.锻造性：材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量。4.焊接性：利用部分熔体，将两块材料连接在一起实力。第四节