现代科技概论-材料科技PPT格式课件下载.pptx

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这是一种芳纶复合材料。

由于这种新型材料密度低、强度高、韧性好、耐高温、易于加工和成型，而受到人们的重视。

由于凯夫拉材料坚韧耐磨、刚柔相济，具有刀抢不入的特殊本领。

在军事上被称之为装甲卫士。

凯夫拉Kevlar,伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment,ACH头盔2001年开始服役于美军特种部队，它采用了一种新型轻型材料。

ACH头盔比老式头盔轻1.5磅，配备一个与橄榄球头盔类似的悬挂式泡沫村垫，以及一个用于固定头盔的四点式颚带。

ACH头盔原本用于抵御9毫米手枪子弹，但战场试验表明，它同样可以抵御AK-47步枪的子弹。

如今这种头盔已经开始大量装备于在伊拉克的美军士兵，在对比PASGT凯夫拉头盔之后，士兵反应这种头盔更加令人舒服及稳定,头盔helmet,伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment作战套服BattleDressUniform海军陆战队士兵大部分穿着沙漠数码作战套服，而陆军士兵已经开始逐步换装新型ACU作战套服采用斜纹布料，布料成份为65%纯绵及35%尼龙混纺而成。

伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment,沙漠作战靴采用翻毛沙褐色皮面和科尔迪尤拉材料靴腰，比此前的半皮丛林靴轻巧许多；

靴底为合成橡胶铸模成型的巴拿马底；

内衬采用CoolMax材料，散热透气性能较好；

隔热皮质中底和可拆换的活性炭鞋垫让使用者更加舒适；

取消了排水孔；

此外，在靴底设计上取消了防刺纲片，加进蜂窝状的铝制保护层，以减轻地雷对脚部的伤害程度；

镶拼鞋带孔面和带涂层的黄铜快速穿带系统则大大减少了穿脱靴子的时间，一般用10秒钟就能搞定。

总体来说，沙漠作战靴轻便、稳定，透气性好，且能防沙粒钻入，不需擦油，有一定的防雷能力。

海湾战争期间，美国国防部订购了大约42万双沙漠靴。

军靴militaryboots,伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment,护目镜兼有防强光和防沙尘的作用，和二战期间美军使用的M44型护目镜大同小异。

镜片为聚碳酸酯材料制品，具有防激光等强光照射、保护视网膜的功能。

有两种镜片，白天用茶色镜片，夜间用聚光性强的绿色镜片。

护目镜goggles,伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment,武器weapons,伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment,武器weapons,伊拉克战场上的美军单兵装备,U.S.individualsoldierequipment,材料科学与技术materialsscienceandtechnology,翻开人类进化史，我们不难发现，材料的开发、使用和完善贯穿其始终。

人类从石器时代、陶器时代、铜器时代、铁器时代步入当代的人工合成材料时代，材料早已成为人类赖以生存和生活中不可缺少的重要部分，它是人类文明和时代进步的标志，是社会科学技术发展水平的标志。

材料是人类社会可接受、能经济地制造有用器件（或物品）的固体物质。

其中包括天然生成和人工合成的材料以及它们组合而成的复合材料。

以石材制造工具为标志（约BC10万年）,晶体管的发明（20世纪中叶）,铜制品的出现（约BC6000年）,铁器产生（约BC1500年）,发明瓷器（约公元前后）,钢铁材料广泛应用（18世纪）,智能材料、纳米材料等的应用为标志（20世纪90年代）,石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢时代,硅时代,新材料时代,一、材料的发展过程Materials:

history,presentsituationanddevelopment,天然材料烧炼材料合成材料可设计材料智能材料,1.天然材料naturalmaterials,生物材料（Bioticmaterials）无机材料（Inorganicmaterials）其他天然材料（Othernaturalmaterials.）旧石器时代新石器时代青铜时代,2.烧炼材料Firingandpuddlingmaterials,陶瓷（china）青铜器（bronzeware）铁器（ironware）,炼金术,Alchemy,3.合成材料syntheticmaterial,合成塑料（syntheticplastics）合成纤维（syntheticfiber）合成橡胶（syntheticrubber）,4.可设计材料materialsfordesign,复合材料（compositematerials）将多种材料进行有效复合得到的材料，可提供单一材料难以拥有的性能泥土稻草水泥钢筋纤维增强型复合材料颗粒弥散复合材料梯度功能复合材料,纤维增强复合材料,颗粒增强复合材料,叠层复合材料,Plywoodisacommonlyencounteredcompositematerial.,复合材料的性能特点,比强度和比模量高纤维增加材料的比强度及比模量远高于金属材料，特别是碳纤维环氧树脂复合材料比强度是钢的8倍，比模量是钢的4倍。

抗疲劳和破断安全性好纤维增强复合材料对缺口及应力集中的敏感性小，纤维与基体界面能阻止疲劳裂纹的扩展，改变裂纹扩展的方向。

应力,碳纤维复合材料,玻璃钢铝合金循环次数复合材料具有较高的疲劳强度。

实验表明：

r7080b，而钢的疲劳强度只有抗拉强度的4050。

纤维复合材料平均几千到几万根纤维/cm2，即使有少数纤维断裂亦不会影响到其承载能力，故破断安全性好。

高温性能优良大多数增强纤维在高温下仍保持高的强度，如铝合金在400时弹性模量已降至近于0，而碳纤维增强后，在此温度下强度和弹性模量基本未变。

减振性能好复合材料的比模量大，故自振频率也高，可避免构件在工作状态下产生共振。

纤维与基体界面有吸收振动能量的作用，所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。

玻璃纤维增强风机叶片,常见复合材料,玻璃纤维复合材料-玻璃钢增强剂：

玻璃纤维（SiO2+其他氧化物）比强度和比模量高，耐高温，化学稳定性好，电绝缘性较好。

用途：

玻璃纤维/尼龙轴承，轴承架，齿轮；

玻璃纤维/聚苯乙烯汽车内装饰制品，机壳。

碳纤维复合材料增强剂：

碳纤维（石墨）高强度、高弹性模量且2000C以上保持不变；

-180C不变脆。

航天材料-飞行器，火箭外层材料，天线支架，壳体，机架,齿轮，轴承，活塞，密封圈，化工容器,常见复合材料,硼纤维复合材料增强剂：

硼纤维-硼纤维沉积于钨丝应用：

航空和宇航材料，如：

翼面，仪表盘，转子，叶片，直升机螺旋桨叶的传动轴、火箭,常见复合材料,芳纶纤维亦称Kevlar纤维，是一种将聚合物溶解在溶剂中，再经纺丝制成的芳香族聚酰胺类纤维；

密度小，比强度、比弹性模量高；

抗拉强度比玻璃纤维高45，韧性好；

耐热性好，能在290下长期作用；

优良的抗疲劳性、耐蚀性、绝缘性和加工性，且价格便宜,常见复合材料,常见复合材料,颗粒增强材料主要增强颗粒为陶瓷颗粒，如Al2O3、SiC、Si3N4、WC、TiC、B4C及石墨等；

陶瓷颗粒性能好、成本低，易于批量生产；

在聚合物中添加不同的填料，构成以填料为分散相、聚合物为连续相的复合材料，可改善制品的力学性能、耐磨性能、耐热性能、导电性能、导磁性能、耐老化性能等。

5.智能材料smartmaterials/intelligentmaterials,智能材料：

随环境、时间的变化改变自己的性能或形状的材料。

三维结构：

块状、微球状二维结构：

薄膜状智能材料一维结构：

纤维状准零维结构：

纳米粒子状,热致变色材料“thermochromic”materials,热致变色材料“thermochromic”materials,二、材料的分类categoryofmaterials,金属材料非金属材料高分子合成材料复合材料功能材料,1.金属材料metalmaterials,近30年来发展十分迅速.准晶、定向共晶合金、微晶、纳米晶体、薄膜、新型合金等。

在电性、强度、耐腐蚀性方面取得很大的进展。

非晶态金属合金材料超导金属材料减振隐声金属,纯金属,金属,合金,合金金属,其他金属或非金属,合金：

在金属中加热熔合某些金属或非金属而制得的具有金属特征的物质。

铁的两种合金,含碳量2%4.3%还含有硅、锰等,含碳量0.03%2%还含有铬、镍、锰等,生铁钢,铝合金的利用,桌架,电脑机箱,厨房用品,手电筒,性能非凡的钛和钛合金,熔点高、密度小、可塑性好,易于加工机械性能好,与人体有很好的相容性,抗腐蚀性非常强,手机外壳,高尔夫球杆头,人造关节、骨骼、合金板和螺丝钉,导弹,神奇的记忆合金,原形,收缩,加热,恢复,完全恢复,艾德曼合金（Adamantium）,如美国国家航空航天局所开发的宇宙火箭用天线，将该合金预先压缩成紧凑的一团而安装于运载火箭上，待运载火箭发射到月球表面时受到太阳光照射加热使合金升温，当温度达到一定值时，被折叠成球状的合金丝团就自动完全打开，成为原先定形的抛物状天线。

这样，就可以认为如果汽车的车身也采用这种记忆合金制造，那么即使遭受碰撞变形也能够用热水等稍微加热的方式即可恢复原状，可使汽车外形“青春常驻”。

2.非金属材料nonmetalmaterials,陶瓷材料玻璃材料半导体材料,2.非金属材料nonmetalmaterials,陶瓷材料陶瓷材料是以多晶聚集体为基本结构的固体物质。

传统陶瓷是以天然硅酸盐矿物（瓷石、粘土、长石、石英砂等）为原料，经粉碎、磨细、调和、塑形、干燥、锻烧等传统工艺制作而成。

通常没有致密烧结的粘土和瓷石制品统称为陶器。

经过高温（10001300）烧成、胎体烧结程度较为致密、釉色品质优良的粘土或瓷石制品称为瓷器。

从陶器发展到瓷器是第一次飞跃，从传统陶瓷到先进陶瓷是第二次飞跃。

从先进陶瓷到纳米陶瓷是第三次飞跃。

我国以陶瓷而文明世界。

著名,传的景德镇有四大传统名瓷：

青花瓷、,统粉彩瓷、颜色釉瓷和玲珑瓷。

传统陶瓷优点：

强度高，收缩小，,陶机械性能好；

耐各种酸碱腐蚀，耐,瓷高温，耐辐射，抗氧化。

致命缺点：

易脆性。

青花瓷,粉彩瓷,玲珑瓷,颜色釉瓷,先进陶瓷,先进陶瓷又称为精细陶瓷或高性能陶瓷，其强度和韧性都有大幅度提高，克服了传统陶瓷性脆易碎的弱点。

先进陶瓷与传统陶瓷区别在于：

先进陶瓷是以高纯、超细的人工合成的无机化合物（可含或不含硅化物）为原料，采用精密控制的先进工艺烧结而成的。

这种陶瓷在国外又称工程陶瓷、精密陶瓷或结构陶瓷。

按应用和发展大致可分为高强高温结构陶瓷、电工电子特种功能陶瓷两大类。

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