华北理工金属材料学课件第1单元 绪论

金属材料学

主讲人：左桂福河北联合大学材料科学与工程学院主要内容金属热处理工程、机零钢合金化原理123章节安排第三单元：金属热处理原理

第一单元：绪论

第二单元：铁碳合金

第四单元：金属热处理工艺

第五单元：钢的合金化原理第七单元：工程构件结构钢

第六单元：钢的分类与编号、常见杂质、钢的性能指标

第八单元：机械零件结构钢

金属材料发展历史1金属材料现状2金属材料现未来3目录第一章：绪论5材料科学与工程材料学材料加工陶瓷高分子材料复合材料金属材料6一、材料的发展史，就是人类社会的发展史。人类历史的划分现代社会三大支柱能源、信息和材料生物工程，信息技术和新材料石器时代

陶器时代

青铜器时代

铁器时代。7铁器时代青铜时代多元材料时代石器时代89四要素及其交互作用性质、服役行为与寿命、结构与成分、合成与加工认识论和方法论材料科学与工程技术的相互关系和影响材料科学与工程的内在本质与外部环境的相关性和统一性材料科学与工程界统一认识和行为的共用准则，达成世界性共识。10合成与制备：获取材料的手段，工艺技术进步为标志成分与结构：材料的本质，认识材料的理论基础；材料特性：选用材料的依据；服役行为与寿命：材料的加工和服役条件结合，考察材料的使用寿命，成为MSE的最终目标。合成与制备材料特性成分与结构服役行为与寿命材料科学与工程MSE的四要素四面体关系11四要素与五要素效能（使用性能）（气氛温度受力状态）12核心关系核心关系13材料的结构

14材料的性能

15二、材料的发展史，就是人类科技的发展史。信息、材料、能源、生物技术

现代高科技材料—人类社会发展的里程碑！新材料—现代科学技术和社会发展的基础和支柱！社会文明支柱，科技创新的重要标志！16金属材料发展的四个阶段一原始钢铁生产4300B.C.金、铜、铁，铸造、锻打中国的宝剑、西欧的大马士革刀，日本武士剑二金属材料学科的基础1778，第一座铁桥；1818，铁船下水；1825，铁路；铁构成金属材料学科的基础1719世纪，金属学、金相学、相变理论的发展1803，道尔顿的原子学说，阿伏加德罗分子论1830，Hessel

的32种晶体类型1839，Miller指数的普及1891，点阵结构理论的创立1864，Sorby，第一张金相组织照片，9倍1827-1888，Fe3C的分离(Karsten)和认知(Abel)十九世纪中后，钢的金相学发展：WillardGibbs的相律推导，Robert-Austen奥氏体固溶特性，Roozeboom的Fe-Fe3C相图建立181669,N.Steno,晶面角守恒定律1885,A.Bravais,晶体空间点阵学说1912,M.Laue*,晶体的X射线衍射1915,W.H.BraggandW.L.Bragg**X射线晶体结构分析方法电子显微镜（SEM、TEM）扫描探针显微术***（STM、AFM）三微观组织理论大发展合金相图、X射线，位错理论19Reaumur(1722)Hill(1748)在放大镜下观察出晶粒Sorbit

发现并描述了细珠光体Young(1807)提出材料弹性模量概念Barlow(1826)关于材料强度的测定Tehernoff(1861)发表了钢临界点的实验报告Wshery(1860-1870)关于拉伸、扭转、变曲应力的工作及得出的第一条S-N曲线，开辟了材料、组织与性能间关系的科学研究20四微观理论的深入研究原子扩散、马氏体相变、沉淀相、位错滑移电子显微镜、扫描透射电镜（SYEM）、扫描隧道显微镜（STM）、原子显微镜（AFM）等新仪器的发明为微观研究进一步发展提供可能，随之产生了表面和界面科学21三、现代金属材料1.先进结构材料特点：高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损途径：细化、均匀化组织，合金化，改进加工技术代表：铝镁合金、合金钢，复合材料…2.高温合金材料特点：高比强度、高比刚度，提高高温工作效率途径：颗粒或短纤维增强金属基复合材料用于：航空发动机，涡轮代表：Ti、Ti-Al合金223.复合材料特点：高强度、高模量代表：铝、镁、钛等金属基体复合…4.超导材料超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能5.能源材料能源材料主要有太阳能电池材料、储氢材料、固体氧化物电池材料等。6.智能材料形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料237.磁性材料软磁材料和硬磁材料软磁材料：易于磁化并可反复磁化的材料，代表：铁硅合金、铁镍合金、非晶金属…硬磁材料：永磁材料经磁化后，去除外磁场仍保留磁性。代表：铁氧体和金属永磁材料8.纳米材料纳米金属：如纳米铁材料，