《材料的选用》课件

材料的选用材料是设计和制造产品的基础。选择合适的材料对于产品的性能、成本和寿命至关重要。课程目标培养材料选用意识了解材料性能和应用，提高材料选择能力。掌握材料分类知识熟悉金属、陶瓷、高分子等材料类型，了解其特点和应用。学习材料性能测试掌握常用的材料性能测试方法和考核指标。课程大纲材料的重要性材料是产品、结构和系统的重要组成部分。从日常用品到尖端技术，材料的选择对性能、可靠性和成本至关重要。材料的基本性能机械性能、物理性能、化学性能和热性能等，这些性能决定了材料的适用范围和应用场景。材料的分类金属材料、非金属材料、复合材料和智能材料等，每类材料都有独特的特点和应用领域。材料的选择原则根据应用需求、成本效益和环保因素综合考虑，选择合适的材料是材料工程的重要环节。材料的重要性材料是人类社会进步和发展的物质基础，是各种产品和工程的物质载体。材料性能直接影响产品的质量、性能和寿命，也与工程项目的安全、可靠性和成本息息相关。材料的基本性能11.强度材料承受外力而不发生破坏的能力，包括抗拉强度、抗压强度等。22.硬度材料抵抗其他物体压入其表面的能力，常用布氏硬度、洛氏硬度等测试。33.韧性材料在断裂前吸收能量的能力，与材料的强度和延展性有关。44.延展性材料在断裂前所能承受的拉伸或弯曲变形程度，如金属材料的延展性通常很高。材料的分类金属材料包括铁、铜、铝等，具有高强度、良好的导电性和导热性。陶瓷材料包括瓷器、玻璃、水泥等，具有耐高温、耐腐蚀等特性。高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等，具有轻便、耐用、成本低等特点。复合材料由两种或多种材料组合而成，可以综合各种材料的优点。金属材料金属材料是人类最早使用的材料，其应用历史悠久。金属材料的应用范围广泛，从日常生活中的工具、家具、车辆到大型建筑和航空航天领域。金属材料具有独特的特性，包括良好的导电性、导热性、延展性和强度。这些特性使其成为制造各种产品的理想材料。金属材料的特点高强度金属材料通常具有高强度，能够承受较大的载荷和压力。高硬度许多金属材料具有较高的硬度，能够抵抗磨损和刮擦。良好的导电性金属材料是良好的导电体，广泛应用于电子设备和电力传输中。良好的导热性金属材料可以快速传递热量，使其适用于加热和冷却系统。金属材料的应用11.建筑金属材料广泛应用于建筑领域，例如钢筋、钢架、铝合金门窗等。22.交通汽车、飞机、轮船等交通工具广泛使用金属材料，例如车身、发动机、底盘等。33.电子手机、电脑、电视等电子产品内部使用金属材料，例如电路板、芯片、外壳等。44.其他金属材料还应用于医疗、航空航天、军事等领域。非金属材料非金属材料是指不具备金属特性的材料，包括陶瓷材料、高分子材料、复合材料以及其他非金属材料等。非金属材料在现代工业生产、日常生活和科研领域发挥着重要作用，其应用范围不断拓展。陶瓷材料耐高温陶瓷材料具有较高的熔点，在高温下可以保持稳定的性能。耐腐蚀陶瓷材料对多种化学物质具有抗腐蚀性，可用于各种腐蚀性环境中。硬度高陶瓷材料的硬度很高，可以抵抗各种磨损，适合用于需要耐磨的应用。绝缘性陶瓷材料具有良好的绝缘性能，可以用于电气设备和电子元件。陶瓷材料的特点耐高温陶瓷材料能够承受极高的温度，在高温下依然保持结构稳定，并能抵抗熔化或分解。耐腐蚀陶瓷材料对酸、碱、盐等化学物质具有很强的抵抗力，不易被腐蚀，保持其原始性能。硬度高陶瓷材料具有很高的硬度，能够抵抗磨损和刮擦，能够在严苛的环境下保持其表面光洁。绝缘性好陶瓷材料具有良好的绝缘性能，能够有效阻止电流通过，因此被广泛应用于电子和电力领域。陶瓷材料的应用建筑材料陶瓷耐用且耐高温。它们常用于建筑材料，如瓷砖和屋顶瓦。日常用品陶瓷材料用于餐具，例如盘子和杯子，以及刀具，因为它们的坚固耐用和耐腐蚀性能。工业应用陶瓷材料用于制造耐高温和耐腐蚀的工业零件，例如发动机部件和轴承。电子器件陶瓷材料在电子行业中被广泛使用，用于制造绝缘体，例如电容器和半导体。高分子材料长链结构高分子材料由许多重复的结构单元组成，形成长链，这些链之间可以通过各种力相互作用。广泛应用高分子材料广泛应用于包装、建筑、电子等领域，为我们的日常生活提供便利。性能多样高分子材料具有多种性能，如韧性、弹性、绝缘性等，满足不同应用的需求。高分子材料的特点分子结构高分子材料由长链状分子组成，这些链可以是线性的、支化的或交联的，它们的结构决定了材料的性质。柔韧性高分子材料通常具有良好的柔韧性和可塑性，能够承受一定的变形而不破裂。耐化学性高分子材料对多种化学物质具有良好的耐受性，例如酸、碱、盐等。轻便与金属材料相比，高分子材料的密度通常较低，这意味着它们重量更轻。高分子材料的应用日常用品高分子材料广泛应用于日常生活用品，如塑料袋、水瓶、家具等，为人们生活提供了便利和舒适。工业领域高分子材料在工业领域也发挥着重要作用，例如汽车零部件、电子设备外壳、航空航天材料等。医疗领域高分子材料在医疗领域有着广泛的应用，例如人工关节、心脏瓣膜、药物缓释系统等，为人们的健康提供了保障。建筑领域高分子材料在建筑领域也有着重要的应用，例如建筑材料、隔热材料、防水材料等，为人们提供了安全舒适的生活环境。复合材料复合材料是由两种或多种不同性质的材料混合而成的材料。它结合了组成材料的优点，并具有新的性能。复合材料的应用领域非常广泛，包括航空航天、汽车制造、建筑材料、电子产品等等。复合材料的特点11.性能优异复合材料具有优异的强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等性能，能够满足现代工业对材料性能的多样化要求。22.可设计性强复合材料可以通过改变材料的组成和结构来实现不同的性能，这使得它们能够针对不同的应用场景进行定制化设计。33.轻质高强复合材料的密度一般较低，但强度却很高，这使得它们在航空航天、汽车等领域具有广泛的应用价值。44.制造工艺灵活复合材料的制造工艺比较灵活，可以采用多种方法进行加工，例如模压成型、热压成型等。复合材料的应用航空航天飞机、火箭和卫星等应用中，复合材料提供高强度和轻量化的优势。船舶制造复合材料具有耐腐蚀和耐海水性，在船体、甲板和螺旋桨制造中得到广泛应用。智能材料形状记忆合金形状记忆合金可以记住其初始形状，并可以在加热后恢复到原始形状。压电陶瓷压电陶瓷在机械力作用下会产生电荷，反之，在电场作用下会发生形变。光敏材料光敏材料在光照射下会发生性质变化，例如，改变其电阻率或透光率。自愈材料自愈材料能够在损伤后自动修复，延长材料的使用寿命。智能材料的特点11.感知能力智能材料能够感知环境的变化，例如温度、压力或电磁场。22.自适应性基于感知的信息，智能材料可以改变自身的物理或化学性质，以适应环境变化。33.自修复能力一些智能材料拥有自我修复的能力，能够在受到损伤后恢复其原有的功能。44.可控性智能材料可以通过外部刺激来控制其行为，例如电场、磁场或光照。智能材料的应用航空航天智能材料用于制造飞机和卫星的部件，例如机翼和天线。医疗智能材料用于制造医疗器械，例如人造骨骼和药物传递系统。建筑智能材料用于制造智能窗户和自修复混凝土。汽车智能材料用于制造汽车的传感器和执行器，例如转向系统和制动系统。材料性能的测试1材料性能的测试评估材料在特定应用中的性能2测试方法根据材料的性质和应用场景选择合适的测试方法3测试结果对材料性能进行评估，分析材料的优缺点4测试报告记录测试方法、结果和结论材料性能测试是评估材料性能、确定材料是否符合应用要求的重要环节。测试方法的选择应根据材料的性质和应用场景而定。材料性能的考核指标强度材料抵抗外部力而发生断裂或永久变形的能力。硬度材料抵抗外来物体压入其表面的能力。弹性材料在外力作用下发生形变，去除外力后恢复原来形状的能力。耐热性材料在高温下保持其性能的能力。材料的选择原则性能要求材料应满足设计要求，例如强度、硬度、耐腐蚀性等。选择最佳性能的材料，确保产品质量和功能。成本控制考虑材料的采购价格、加工成本和使用寿命。选择性价比高的材料，降低产品成本，提高经济效益。可加工性材料的加工性能影响产品的生产效率和成本。选择易于加工的材料，提升产品生产效率。环保因素选择环保材料，减少对环境的污染。符合环保要求的材料，有利于可持续发展。材料的供给与环保因素可持续生产材料的生产过程要尽可能减少对环境的负面影响，例如减少能源消耗，减少废弃物产生。材料回收利用材料使用后要进行有效回收利用，减少对自然资源的开采和消耗。可生物降解材料使用可生物降解材料，减少塑料等不易降解材料的使用，保护环境。材料的新发展趋势1纳米材料纳米材料具有独特的物理化学性质，应用范围不断扩展。它们在电子、医药、能源等领域展现出巨大潜力。2生物材料生物材料与人体组织具有良好的相容性，可用于器官修复、药物传递等方面。它们在医疗领域展现出巨大的应用前景。3智能材料智能材料能够感知环境变化并作出响应，例如形状记忆合金、光敏材料等。它们在航空航天、建筑等领域具有广阔的应用前景。4可持续材料可持续材料的研发和应用，有利于保护环境，减少资源消耗。例如生物降解塑料、可回收材料等。案例分析以汽车为例，汽车车身材料的选择需综合考虑强度、重量、耐腐蚀性等因素。传统车身材料为钢材，近年来，铝合金、碳纤维等材料也逐渐应用于汽车制造，以提高燃油效率和安全性。材料的选择是一个复杂的工程问题，需要根据具体的应用场景，综合考虑各种因素，才能做出最佳选择。总结材料科学材料科学是现代科技发展的重要基础，材料的选择对产品的性能和质量至关重要。材料性能不同材料具有独特的性能，如强度、硬