工程材料與機械制造基礎(chǔ)一、材料科學(xué)與工程材料第1章工程材料概論

二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)概況2、工程材料的分類1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史2、材料科學(xué)的展望哥倫比亞號航天飛機

材料是指人類用以制造機器零件、工程構(gòu)件及日常生活用品等各種有用器件的物質(zhì)。一、材料科學(xué)與工程材料1、材料科學(xué)概況

材料科學(xué)是一門研究材料成分、微觀組織與結(jié)構(gòu)、加工工藝、性能與應(yīng)用之間內(nèi)在相互關(guān)系及其變化規(guī)律的科學(xué)。

材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。一、材料科學(xué)與工程材料1、材料科學(xué)概況手錘銼刀“神舟”號飛船成功返回國產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動機二十世紀(jì)七十年代，人們把材料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。

一、材料科學(xué)與工程材料1、材料科學(xué)概況

沒有低消耗的光導(dǎo)纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。龍芯

沒有半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計算機技術(shù)。

聯(lián)想計算機

芯片一、材料科學(xué)與工程材料1、材料科學(xué)概況前蘇聯(lián)在1957年首次把人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認(rèn)識到在火箭技術(shù)上落后。此后，在十多所大學(xué)中陸續(xù)建立了材料科學(xué)研究中心，并把約2/3大學(xué)的冶金系或礦冶系改建成材料科學(xué)與工程系。其涉及的材料由金屬擴展到了陶瓷和高分子材料?？梢?，高技術(shù)需要先進(jìn)材料的支持。前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運載火箭一、材料科學(xué)與工程材料1、材料科學(xué)概況一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類工程材料按組成與結(jié)合鍵分類：

1、金屬材料

2、陶瓷材料

3、高分子材料

4、復(fù)合材料

材料按照用途可分為工程材料和功能材料。金屬材料

以金屬鍵結(jié)合為主,具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤，用量最大、應(yīng)用最廣泛。黑色金屬有色金屬—輕金屬,重金屬,貴金屬,稀有金屬

一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類

鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，其世界年產(chǎn)量已達(dá)12億噸，在機械產(chǎn)品中的用量已占整個用材的60%以上。

一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類金屬材料制品一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類陶瓷材料●以共價鍵和離子鍵為主?！袢埸c高、硬度高、耐腐蝕、脆性大?！穹譃閭鹘y(tǒng)陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷三類。一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類

傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、長石等)為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。

特種陶瓷又稱精細(xì)陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。

陶瓷制品陶瓷發(fā)動機一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類

金屬陶瓷是由陶瓷硬質(zhì)相與金屬或合金粘結(jié)相組成的結(jié)構(gòu)材料。

金屬陶瓷兼有金屬和陶瓷的優(yōu)點，它密度小、硬度高、耐磨、導(dǎo)熱性好，不會因為驟冷或驟熱而脆裂。

金屬陶瓷廣泛地應(yīng)用于火箭、導(dǎo)彈、超音速飛機的外殼、燃燒室的火焰噴口等地方。高分子材料●以分子鍵和共價鍵為主。●塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，密度小?！癜ㄋ芰?、橡膠及合成纖維等。分子鍵共價鍵一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類高分子材料在機械、電氣、紡織、汽車、飛機、輪船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

烯丙酰氯-苯乙烯一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類復(fù)合材料

包括：●金屬基復(fù)合材料●陶瓷基復(fù)合材料●高分子復(fù)合材料

是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。玻璃纖維增強高分子復(fù)合材料一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類現(xiàn)代航空發(fā)動機燃燒室溫度最高的材料就是通過粉末冶金法制備的氧化物粒子彌散強化的鎳基合金復(fù)合材料。很多高級游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復(fù)合材料制成的，它們具有重量輕，彈性好，強度高等優(yōu)點。

航空發(fā)動機一、材料科學(xué)與工程材料2、工程材料的分類石器鐵器●石器時代

●青銅器時代●鐵器時代材料是人類進(jìn)化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時代。

銅車馬二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史材料發(fā)展的歷程示意圖二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應(yīng)用作出過重大貢獻(xiàn)。

早在公元前6000—5000年的新石器時代，中華民族的先人就能用黏土燒制成陶器，到東漢時期又出現(xiàn)了瓷器，并流傳海外。二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史4000年前的夏朝我們的祖先已經(jīng)能夠煉銅，到殷、商時期，我國的青銅冶煉和鑄造技術(shù)已達(dá)到很高水平。

司母戊鼎河南安陽晚商遺址出土青銅鑄造高133厘米重875kg飾紋優(yōu)美二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史越王勾踐劍春秋晚期越國青銅兵器出土于湖北江陵楚墓長厘米劍鍔鋒芒犀利鋒能割斷頭發(fā)二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史春秋戰(zhàn)國時代的青銅劍，劍身及劍鋒由不同成分的青銅組成，是復(fù)合材料很好的例子梯度材料古已有之這是古代劍刃截面圖二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史古代劍刃制造中的特殊技術(shù)

我國從春秋戰(zhàn)國時期便開始大量使用鐵器，明朝科學(xué)家宋應(yīng)星在《天工開物》一書中就記載了古代的滲碳熱處理等工藝。這說明早在歐洲工業(yè)革命之前，我國在金屬材料及熱處理方面就已經(jīng)有了較高的成就。

生鐵炒熟鐵圖宋應(yīng)星二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史我國建起了鞍山、寶鋼等大型鋼鐵基地，鋼產(chǎn)量由1949年的萬t上升到億t，已連續(xù)十三年成為世界上鋼產(chǎn)量第一大國二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史原子彈、氫彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船的上天等都說明了我國在材料的開發(fā)、研究及應(yīng)用等方面有了飛躍的發(fā)展。

二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望1、材料科學(xué)的發(fā)展歷史1863年1912年1932年第一臺光學(xué)顯微鏡問世出現(xiàn)金相學(xué)對材料觀察進(jìn)入微觀領(lǐng)域X射線衍射技術(shù)研究材料晶體的微觀結(jié)構(gòu)電子顯微鏡問世能譜儀出現(xiàn)隧道掃描電子顯微鏡對材料的研究進(jìn)入更深層次形成跨學(xué)科的材料科學(xué)人們對材料的研究經(jīng)歷：宏觀——微觀——定性討論——半定量、定量分析二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望2、材料科學(xué)的展望隨原子能、航空航天、通信電子、海洋開發(fā)等現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展對材料提出嚴(yán)格要求。滿足特殊性能要求新材料密度更小、強度更高、加工性能更好近年，非金屬材料用量，數(shù)倍于金屬材料的速度增長。高純度原料代替天然材料制備現(xiàn)代陶瓷，許多優(yōu)異性能；航天飛機外壁瓦片——新型無機非金屬材料；吸收電子波的隱射材料——高分子復(fù)合材料。飛機發(fā)動機葉片在航天飛機表面裝陶瓷防護瓦片航空航天二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望2、材料科學(xué)的展望碳纖維聚合物葉身，鈦合金葉片邊緣。二、材料科學(xué)的發(fā)展與展望2、材料科學(xué)的展望20世紀(jì)末，納米材料的開發(fā)和應(yīng)用

宏觀(Macro-)10-910-810-710-610-510-410-310-210-1100m10-1010-1110-12101納米(Nano-)10-910-810-710-610-510-410-310-210-1100m10-1010-1110-1210110-910-810-710-610-510-410-310-210-1100m10-1010-1110-12101１納米