机械工程材料Ch0绪论.ppt

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绪绪论论一、一、材料与材料技术材料与材料技术二、二、材料的分类与概况材料的分类与概况三、三、材料科学与机械工程材料科学与机械工程四、四、本课程的目的、内容与学习要求本课程的目的、内容与学习要求师昌绪：

材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他师昌绪：

材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。

材料是物质，但不是所有物质都可以称作材产品的那些物质。

材料是物质，但不是所有物质都可以称作材料。

料。

朱光亚：

材料技术已成为不同工程领域具有共性的关键技术。

朱光亚：

材料技术已成为不同工程领域具有共性的关键技术。

一、材料与材料技术一、材料与材料技术张立同张立同：

耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术（：

耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术（“摔摔不碎的陶瓷不碎的陶瓷”，20042004年度国家技术发明一等奖年度国家技术发明一等奖）（视频）（视频1122334455）。

黄伯云黄伯云：

高性能碳碳航空制动材料制备技术（：

高性能碳碳航空制动材料制备技术（20042004年度国家年度国家技术发明一等奖技术发明一等奖）（视频）（视频11223344556677）。

潘健生：

搞好热处理，零件一顶几。

潘健生：

搞好热处理，零件一顶几。

一、材料与材料技术一、材料与材料技术例例1：

泰坦尼克号事件：

泰坦尼克号事件（泰坦尼克号遇难有新说）（泰坦尼克号遇难有新说）造船厂使用劣质材料造船厂使用劣质材料酿成震惊世界惨祸酿成震惊世界惨祸劣质铆钉！

例例2：

9.11世贸大厦是豆腐渣工程世贸大厦是豆腐渣工程（阻燃材料（阻燃材料、环保材料环保材料、钢结构）钢结构）造价造价11亿美元亿美元用钢用钢7.8万吨万吨110层层411米米历时历时7年竣工年竣工企业企业1200家家5万人上班万人上班游客游客15万人万人30003000多人丧生多人丧生！

世贸大厦倒塌世贸大厦倒塌一、材料与材料技术一、材料与材料技术一是用一是用阻燃材料；阻燃材料；二是用二是用绿色环保材料。

绿色环保材料。

高高温温钢梁钢柱严重软化钢梁钢柱严重软化强度急剧降低强度急剧降低倒倒塌塌建筑材料燃烧建筑材料燃烧释放大量有毒烟雾释放大量有毒烟雾导致导致人窒息死亡人窒息死亡解决办法解决办法：

45钢室温钢室温600b1/2Al合金室温合金室温400b1/10一、材料与材料技术一、材料与材料技术88层层425m共消耗钢管桩共消耗钢管桩1.8万吨万吨主楼主楼钢管桩钢管桩430根根（壁厚壁厚20mm）914mm83.5m裙楼裙楼钢管桩钢管桩632根根（壁厚壁厚20mm）609mm47m例例3：

上海金茂大厦：

上海金茂大厦一、材料与材料技术一、材料与材料技术机翼后中段机翼后中段：

Ti合金合金机翼中段：

机翼中段：

Al、Ti及复合材料及复合材料机身：

主梁、发动机舱用轻金机身：

主梁、发动机舱用轻金属、复合材料，其余用碳纤维、属、复合材料，其余用碳纤维、石墨纤维等复合材料，不易反射石墨纤维等复合材料，不易反射雷达波。

雷达波。

机翼前缘：

全部包覆吸波材料。

机翼前缘：

全部包覆吸波材料。

机体：

喷涂吸波油漆。

机体：

喷涂吸波油漆。

例例4：

美国美国B-2A型战机（伊拉克）每架型战机（伊拉克）每架20亿美元亿美元一、材料与材料技术一、材料与材料技术例例5：

未来的航天飞机（复合材料）：

未来的航天飞机（复合材料）主结构用合成材料。

航天主结构用合成材料。

航天飞机返回地球时，飞机返回地球时，机身温度超机身温度超过过1000，以前的航天飞机外，以前的航天飞机外表面使用碳陶瓷片，在二次飞表面使用碳陶瓷片，在二次飞行期间许多碳陶瓷片需更换，行期间许多碳陶瓷片需更换，很麻烦。

很麻烦。

新的航天飞机新的航天飞机外壳用外壳用Ni-Cr-Fe合金合金制造，制造，外层隔热板外层隔热板由一层由一层TiAl合金与一层绝热材合金与一层绝热材料料组成。

组成。

一、材料与材料技术一、材料与材料技术例例6：

磁悬浮列车（超导材料）：

磁悬浮列车（超导材料）一、材料与材料技术一、材料与材料技术超导磁悬浮列车如何悬浮？

超导磁悬浮列车如何悬浮？

在每节车厢的底部安装了超导磁体，路面在每节车厢的底部安装了超导磁体，路面上埋许多闭合上埋许多闭合Al环。

在超导磁体的线圈中通入电流产生很强的磁场。

列车环。

在超导磁体的线圈中通入电流产生很强的磁场。

列车开动后，超导磁体相对于开动后，超导磁体相对于Al环运动，在环运动，在Al环里感应出强电流，并相应形成环里感应出强电流，并相应形成强磁场。

超导体的完全抗磁性使车上的超导磁体受到地面强磁场。

超导体的完全抗磁性使车上的超导磁体受到地面Al环的向上托环的向上托力，车速愈快，托力愈大。

力，车速愈快，托力愈大。

当超导体处于一块永久磁当超导体处于一块永久磁Fe的上方时，超导体与磁铁之间产生排斥的上方时，超导体与磁铁之间产生排斥力，超导体就会悬浮在磁力，超导体就会悬浮在磁Fe上方。

上方。

当车速当车速150km/h，托力大于列车自重，列车浮起。

当列车停下时，托力大于列车自重，列车浮起。

当列车停下时，Al环中无感应电流，不能产生磁场，因此在开车启动和减速停车时有一段环中无感应电流，不能产生磁场，因此在开车启动和减速停车时有一段时间仍需用车轮在轨道上运行。

时间仍需用车轮在轨道上运行。

上海的磁悬浮线路上海的磁悬浮线路2002年建成，年建成，2003年正式商业运营。

时速年正式商业运营。

时速430km/h。

例例6：

磁悬浮列车（超导材料）：

磁悬浮列车（超导材料）一、材料与材料技术一、材料与材料技术专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料

（1）专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料

（1）水立方（水立方（watercube）17717730米米采用采用聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（ETFE）制造外部膜制造外部膜1.较好较好延展性延展性：

拉到本身的拉到本身的34倍长都不断裂；倍长都不断裂；2.抗压性抗压性：

充气后，每块膜都能承受充气后，每块膜都能承受1辆汽车的辆汽车的重量，可抵御暴雨、冰雹、沙尘暴；重量，可抵御暴雨、冰雹、沙尘暴；3.耐火性耐火性：

燃点：

燃点715，燃烧后无扩散、无烟，燃烧后无扩散、无烟，无燃烧物；无燃烧物；4.自洁性自洁性：

ETFE膜摩擦系数很小，尘土不容易膜摩擦系数很小，尘土不容易粘在上面，自己能雨水洗脸。

粘在上面，自己能雨水洗脸。

国际地理频道纪录片水立方水立方水立方水立方123专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料

（2）李娜纳米网球拍李娜纳米网球拍200克，克，由由碳纤维、塑料、钛碳纤维、塑料、钛组成。

组成。

专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料（3）冰背心冰背心德国研德国研制，夹层里密布细小的制，夹层里密布细小的水管，水管中流淌着水管，水管中流淌着17的降温液的降温液，可抵御，可抵御高温、保持体能。

背心高温、保持体能。

背心外层隔温性非常好，可外层隔温性非常好，可有效阻断外部热量，降有效阻断外部热量，降温效果持久。

温效果持久。

专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料（4）以以特特氟氟纶纶纤纤维维制制成成的的鲨鲨鱼鱼皮皮泳泳衣衣，表表面面模模仿仿了了鲨鲨鱼鱼表表皮皮成成排排的的脊脊柱柱形形小小突突起起，能能减减少少4的的阻阻力力，减减少少5的的氧氧气气消消耗耗，成绩提高成绩提高2。

英英国国“速速比比涛涛”（Speedo）公公司司的的第第四四代代鲨鲨鱼鱼皮皮LZRRacer，售售价价7000元元人人民民币币，寿寿命命只只有有6次。

次。

专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料（5）撑撑高高跳跳女女皇皇伊伊辛辛巴巴耶耶娃娃竹竹竿竿金属杆金属杆碳纤维复合材料碳纤维复合材料玻璃纤维玻璃纤维专辑：

北京奥运会的新材料（专辑：

北京奥运会的新材料（6）杭州产杭州产“HF-5型型碳纤维复碳纤维复合材料合材料四人新型赛艇四人新型赛艇”采用单向采用单向碳纤维制造，重量轻、强度高、碳纤维制造，重量轻、强度高、刚性好，不仅提高了赛艇的安全刚性好，不仅提高了赛艇的安全性，也提高了划船效率。

帮助中性，也提高了划船效率。

帮助中国四朵金花一举拿下赛艇女子四国四朵金花一举拿下赛艇女子四人双桨的金牌。

人双桨的金牌。

专辑：

温哥华冬奥会的新材料（专辑：

温哥华冬奥会的新材料

（1）电子垃圾铸奖牌电子垃圾铸奖牌专辑：

温哥华冬奥会的新材料（专辑：

温哥华冬奥会的新材料

（1）电子垃圾铸奖牌电子垃圾铸奖牌奖牌直径奖牌直径100mm，厚，厚6mm，重量，重量500576克。

每克。

每块金牌中有块金牌中有1.5%左右的成左右的成分来自于从电子垃圾碎片中分来自于从电子垃圾碎片中提取的金属。

提取的金属。

科学美国人科学美国人网站报道：

网站报道：

将计算机、监控器、打印机和将计算机、监控器、打印机和玻璃制品等粉碎，随后分离出玻璃制品等粉碎，随后分离出钢、铝、铜、玻璃和其他有用钢、铝、铜、玻璃和其他有用物质，并将余下的碎片倒入物质，并将余下的碎片倒入1200高温的熔炉中，以获取高温的熔炉中，以获取那些不能通过简单粉碎提炼出那些不能通过简单粉碎提炼出的金属材料。

的金属材料。

专辑：

温哥华冬奥会的新材料（专辑：

温哥华冬奥会的新材料

（1）电子垃圾铸奖牌电子垃圾铸奖牌速滑竞赛服就在大腿处速滑竞赛服就在大腿处使用了比普通纤维弹性强数使用了比普通纤维弹性强数十倍的橡胶材料，可最大程十倍的橡胶材料，可最大程度地减少体力消耗；右胯部度地减少体力消耗；右胯部以内附着的是以内附着的是“3M”合成纤合成纤维，可有效减小摩擦力。

维，可有效减小摩擦力。

为减少空气阻力，为减少空气阻力，韩国韩国代表团代表团在比赛服的双手及双在比赛服的双手及双腿处使用了蜂窝样式的聚氨腿处使用了蜂窝样式的聚氨酯材料。

酯材料。

专辑：

温哥华冬奥会的新材料（专辑：

温哥华冬奥会的新材料

（2）聚氨酯速滑服聚氨酯速滑服材料、能源和信息材料、能源和信息并列成为现代科学和并列成为现代科学和现代文明的三大支柱，现代文明的三大支柱，材料又是最重要的材料又是最重要的基础。

基础。

材料材料:

人类生活与社会发展的主要物质人类生活与社会发展的主要物质基础基础，其品种、数量和质量是人类文明和社其品种、数量和质量是人类文明和社会进步的标志。

会进步的标志。

一、材料与材料技术一、材料与材料技术人类使用材料的七个时代人类使用材料的七个时代公元前公元前10万年万年石器时代石器时代公元前公元前3000年年青铜器时代青铜器时代公元前公元前1000年年铁器时代铁器时代公元公元0年年水泥时代水泥时代18001800年年年年钢时代钢时代钢时代钢时代1950年年硅时代硅时代（信息时代信息时代）1990年年新材料时代新材料时代一、材料与材料技术一、材料与材料技术一、材料与材料技术一、材料与材料技术湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑一、材料与材料技术一、材料与材料技术二、材料的分类与概况二、材料的分类与概况按材料的按材料的性能特点性能特点分：

分：

1.结构材料结构材料2.功能材料功能材料二、材料的分类与概况二、材料的分类与概况按材料的按材料的化学属性化学属性分分:

1.金属材料金属材料黑色金属黑色金属：

铁及铁基合金材料铁及铁基合金材料有色有色金属：

金属：

轻金属、重金属、贵金属、稀有金属轻金属、重金属、贵金属、稀有金属2.高分子材料：

高分子材料：

塑料、橡胶、合成纤维和胶粘剂塑料、橡胶、合成纤维和胶粘剂3.陶瓷材料：

陶瓷材料：

传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷4.复合材料：

复合材料：

树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料例例1底特律活塞队底特律活塞队例例2曼联队曼联队例例3浦项浦项制铁制铁制铁制铁队队农业文明：

农业文明：

牛、马、羊、土地（农业经济）牛、马、羊、土地（农业经济）工业文明：

工业文明：

钢、铁钢、铁（工业经济）（工业经济）现代文明：

现代文明：

纳米等新材料纳米等新材料（知识经济）（知识经济）汽车汽车中各种材料的大致比例中各种材料的大致比例铝合金铝合金5%10%塑料塑料10%20%铁合金铁合金60%75%其它其它汽车汽车中的轻合金中