工程传热学——第01章 绪论.ppt

1、工程材料学，机械类专业，发表人：李宁Tel:Email:第一章绪论第二章结晶结构第三章结晶相图第四章黑色金属材料第五章塑性形变第六章热处理第七章合金钢材第八章非铁金属第九章其他材料第十章材料选择、目录，第一章绪论其重要意义是什么？ 第一节材料和材料的重要性，例如7080年代电话80年代后期的程序设计师布尔电话(进入家庭) 90年代的导光纤维通讯(个人大哥大的普及) 2，90年代计算机存储器28M后期到56M21世纪初的256M现在的8G 3，磁记录：录象带VCDDVD 4其重要意义是什么？ 第一节材料及材料的重要性、Nature 457 (7231 )、868-872

2、 (2009 )、Acta Materialia 59 (2011) 22432267、 thenextgenerationultra-highdensityofinformationdatastoragematerial .Micro fuel cells made of glass，第一节材料和材料的重要性，世界由物质组成的材料是人类社会生活的物质基础在人类进入知识经济的新时代，材料、能源和信息并列是现代科学技术的三大支柱，其作用和意义尤为重要。 1 .什么是材料？ 那个重要的意思是什么？ 2、材料的重要性1。 材料依赖于人类的生存和发展，是征服和改造自然的物质基础。 2 材料是社会生产力

3、发展的象征符太古时代：石、兽骨、木材原始社会：火印纹硬陶，第一节材料和材料的重要性，石刀、石斧、半坡变体鸟纹钵，二.材料的重要性2。 材料是社会生产力发展的标识牌商.周：冶金术，青铜春秋战国：铁元素器(越王勾践剑) 18世纪：钢、铁元素，第一节材料和材料的重要性，青铜工具的出现，对生产力的发展起了划时代的作用。Cu-Sn二元合金相图、青铜斧、青铜犁、越王勾践剑，2400年前，主要成分有青铜和锡，还含有少量的金属铅、铁元素、镍和硫等，剑体的黑菱形图案经过硫化处理，剑刃精磨技术水平现在与精密磨床相同，2 .材料的重要性2。 材料是社会生产力发展的标识牌20世纪50年代：高分子材料，先进蜂窝混合双打

4、，复合材料六十年代：半导体材料80年代：液晶，导光纤维90年代：纳米材料(小尺寸效应，面效应，量子尺寸效应)，第一节材料和材料的重要性，第二.材料的重要性防卫军事微型飞机，生物医疗血管潜艇， 光电微晶片，精密仪器微型电动机，第一节材料和材料的重要性，poemoftangdynastyyellowcranetowerwiththeminimumlinewidthof5m主要是建筑材料、结构材料力学性能：强度、塑性、硬度、韧性等2种功能材料：主要是利用其物理、化学性能制造脱氧老虎钳的一种材料二， 材料成分金属材料高分子材料蜂窝混合双打材料复合材料1金属材料：纯金属和合金纯金属：在元素体周期表中，金

5、旁边的元素体全部为金属合金：构成由两种以上的元素体构成且其中至少一种为金属元素体的具有金属性的材料：金属性：导电性(自由电子)金属材料包括钢铁元素(黑色金属) 有色金属材料(非铁金属、铁元素、锰、铬以外的所有金属的总称)、有色金属材料：轻金属(Ni在先)有重金属2种的U) 2高分子材料：低分子化合物以分子键聚合的有机聚合物的主要组成： c，h，o，n，s，Cl，f， Si的三种：塑料(低分子量): 聚甲基乙烯树脂(中分子量): 酚醛树脂蜂窝混合双打：结构陶瓷： Al2O3、Si3N4、SiC等功能陶瓷：强介电质、压电等4种复合材料：由两种以上性质不同的材料组合而成的固体材料。 例如金属c纤维金

6、属陶瓷的特点：密度小、强度高、耐磨耗性、耐腐蚀应用：航空宇宙、化工、机械等领域，第三节材料的性能，材料的性能主要包括以下方面：力学性能物理性能化学性能过程性能，材料的性能：力学性能材料是外力或能量及环境， 材料的主要力学性能有：弹性强度塑性硬度、冲击韧性疲劳特性耐磨耗性、以抗拉试验为例来说明材料的力学性能，过程：外力增加，样品拉伸. 得到FL曲线，换算成曲线。 材料表现为弹性变形、均匀塑性形变、颈缩、断裂。 应力： F/S，应变：=L/L0，弹性阶段，屈服阶段，强化阶段，颈缩阶段，低碳钢抗拉应力-应变曲线，弹性和刚性、弹性变形：弹性模数：直线部分倾斜E Ee/e直线部分的应变弹性的大小，即弹性

7、极限。 弹性模数表示材料对弹性变形的抵抗力，是材料的刚性指标。 这是材料的固有特性，反映了材料内部原子键键的强弱。弹性和刚性、汽车板簧、强度和塑性、屈服强度： s 0.2在BC级保持不变，但持续增加。 引起均匀塑性形变的开始应力，即与b点时对应的应力称为屈服强度。 屈服强度反映了材料抵抗塑性形变的能力，但实际上很多材料明显没有屈服。 此时，将残馀变量为0.2处的应力定义为屈服强度。 0.2=s，塑性形变：超过a点时，样品除弹性变形外，还产生塑性形变，外力卸载后，材料仍保留部分残留的变形塑性形变。强度和塑性、反应历程：滑动是通过滑移面的上位偏离运动实现的。 纳米铜的室温超塑性，强度和塑性，极限拉

8、伸强度： b，塑性：断裂前永久变形的能力。 塑性的大小用断裂时的伸长率()和断面收缩率()表示。 材料屈服后，随增加而增加。 这种现象称为加工硬化。 到达的最大应力点d。 在此，对应应力的极限拉伸强度为b。 极限拉伸强度的反应材料在断裂前受到的最大应力。 材料断裂前能承受的最大应力。硬度、硬度是测量材料硬度的指标，反映了材料抵抗局部塑性形变的能力。 根据布氏硬度摇滾乐阱强度、莫氏硬度、测定方法，用、布氏硬度、直径d的钢球由于力p而压在样品上一定时间，压痕直径为d。 对柔软的塑料材料很实用。 硬度符号： HB，150HBS10/1000/30？ 500HBW5/750？使用面夹角136四角锥金刚

9、石压头，通过力p压入材料，将压痕的每单位面积受到的力作为材料硬度的尺度。 力的大小从980N、490N、297N到0.192N不同。 压痕小的用显微镜观察，用于测量表层和微观领域。 硬度符号： HV，维氏强度：冲击韧性，冲击韧性是材料在冲击负荷下抵抗变形和破坏的能力。 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、试料尺寸、试验方法、疲劳强度、零配件在比屈服应力低的交变应力的重复作用下产生的破坏现象称为疲劳破坏。 疲劳破坏是损伤的积累过程，包括疲劳裂纹的发生、扩展、瞬间破坏三个阶段。 应力的大小取决于循环数。 疲劳极限是指材料不会因无限次(107 )的交

10、变应力而断裂的最大应力，即与n曲线开始水平时对应的应力。 疲劳曲线：测量不同交变应力导致材料断裂的循环数，即疲劳曲线，记为n曲线。 越小则原来如此、n越大，巴哈马籍油轮“威望号”的断裂沉没过程、材料的断裂现象、1988、a Boeing 737 fafter 19 yearsofservice.thefailurewascausedbyfatigue断裂韧性、断裂韧性、 物理性能、材料物理性能：指材料的各种物理量(热、电、光、磁等)和环境变化时的变化程度。 密度和比容、热传导性、热胀冷缩系数、每单位体积的物质的质量Kg/M3每单位质量所占的体积M3/Kg、物体内温度梯度为1/M时，单位时间、每

11、单位面积传递的热量W/(M2.K )、温度上升1时，电阻率为单位长度和每单位截面积的导体的电阻。 单位为m，其倒数被称为电导率，温度上升1时电阻率的变化系数，单位-1，电子导电的特征是温度上升，电阻率上升的络离子传导是热活性化过程，温度上升，电阻率下降。 相对于磁场强度的磁感应强度的变化率也是仅与材料的性质相关的固有物理量，是铁元素合金、镍锌铁氧体特有的性能。 化学性能、材料的化学性能反映了材料和各种化学试剂化学反应的可能性和反应速度大小的残奥表。 工程材料主要考虑到耐腐蚀性。 周围环境介质侵蚀对材料的损伤和破坏称为腐蚀。 腐蚀发生的化学过程主要反映化学腐蚀(氧化)、电化学腐蚀应力腐蚀、过程性能、材料过程性能：材料生产和零配件加工过程的可能性和难度。 1、材料生产率：材料是容易得到还是容易制造？ 2、铸造性能：加热材料得到熔体，注入比较复杂的型腔进行蒸发制冷凝固，得到零配件的能力。 3 .锻造性：材料进行冲压加工(锻造、轧制、轧制、挖墙脚、挤压等)的可能性或难易度的测定。 4 .焊接性：利用部分熔体，连接两片材料的能力。第四节课程内