胡勇機械工程材料華東交通大學材料工程系緒論一、材料和材料科學二、工程材料的分類三、工程材料的應用和發(fā)展四、機械工程材料課程的性質和任務相關事宜緒論一、材料和材料科學1、材料哥倫比亞號航天飛機材料是指人類用以制造各種有用器件的物質。材料是人類生產和生活所必須的物質基礎。手錘銼刀“神舟”四號飛船成功返回國產渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動機石器鐵器

象形尊(西周)石器時代青銅器時代鐵器時代材料是人類進化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時代。材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進步的標志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖龍芯聯(lián)想計算機沒有半導體材料的工業(yè)化生產，就不可能有目前的計算機技術。

沒有高溫高強度的結構材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工業(yè)。

在航天飛機表面裝陶瓷防護瓦片飛機發(fā)動機葉片波音客機沒有低消耗的光導纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。

二十世紀七十年代，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。

前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認識到在導彈火箭技術上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大學中陸續(xù)建立了材料科學研究中心，并把約2/3大學的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學系或材料科學與工程系。其涉及的材料由金屬擴展到了陶瓷和高分子聚合物材料?？梢?，高技術需要先進材料的支持。

前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運載火箭中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應用作出過重大貢獻。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。4000年前的夏朝我們的祖先已經能夠煉銅，到殷、商時期，我國的青銅冶煉和鑄造技術已達到很高水平。

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55.7厘米劍鍔鋒芒犀利鋒能割斷頭發(fā)古代劍刃制造中的特殊技術春秋戰(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黃石銅礦遺址春秋晚期礦井深達50m煉銅爐渣多達40萬噸實屬罕見我國從春秋戰(zhàn)國時期便開始大量使用鐵器，明朝科學家宋應星在《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有了較高的成就。

生鐵炒熟鐵圖宋應星鞍鋼攀鋼夜景新中國成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產量由49年的15.8萬噸上升到現(xiàn)在的一億噸。

中國第一顆人造衛(wèi)星長征火箭大家族中國第一顆原子彈爆炸中國第一顆氫彈爆炸原子彈、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)、研究及應用等方面有了飛躍的發(fā)展。中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟二號”飛船運往發(fā)射工位“神舟”一號飛船

“神舟”一號發(fā)射成功“神舟”二號發(fā)射成功中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟”三號發(fā)射成功“神舟”四號發(fā)射成功“神舟”三號飛船

“神舟”四號飛船

中國的斤航天事遍業(yè)-“神舟”五號載人提飛船楊利偉升空返回全人類共同的家園飛天返回艙186艦3年，光學染顯微鏡首災次應用于航金屬研究文，誕生了己金相學，能使人們能只夠將材料令的宏觀性挖能與微觀濁組織聯(lián)系塵起來?；诣T鐵的顯微組織光學顯微鏡Pb-Sn共晶組織人類對尤材料的佛認識是遲逐步深叢入的。1912年發(fā)現(xiàn)評了X-射線對晶尾體的作用天并在隨后涌被用于晶縱體衍射分斗析，使人善們對固體同材料微觀持結構的認隊識從最初蠻的假想到錢科學的現(xiàn)頂實。Si表面的重構圖象X-射線衍射儀193斷2年發(fā)明誘了電子酒顯微鏡屢，把人殃們帶到冬了微觀撇世界的重更深層附次（10-7m）透射電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡

光鏡下電鏡下1934年位錯吧理論的貝提出，晶解決了著晶體理繩論計算雖強度與潛實驗測械得的實毫際強度售之間存知在的巨土大差別中的矛盾杏，對于啞人們認謙識材料哀的力學逢性能及己設計高門強度材妖料具有衛(wèi)劃時代茶的意義題。金屬鈦中的位錯材料發(fā)展生的歷程示逮意圖2、材料猾科學主要研果究內容降：⑴研克究材料燦的化學舒組成、尋結構與阻性能的荒關系；⑵研究諷材料的形框成機理和西制取方法層；⑶研究晌材料物理腹性能的測薯試方法和鹿技術；⑷分掙析材料迎的損壞肆機理；⑸研究動材料的合潤理加工方姓法和最佳釘使用方案材料科學毛是以材料辭為研究對遠象的一門笑科學。挑戰(zhàn)者號爆炸瞬間二、工程矩材料的分酒類工程材料鹿是用于制針造工程結叛構和機械畏零件并主愛要要求力錘學性能的勿結構材料屠。按組成與掘結合鍵分伴：1、金屬材離料2、高分儲子材料3、陶瓷群材料4、復合猜材料金屬材料以金屬拔鍵結合律為主良好的蕉導電性哭、導熱快性、延燒展性和鼠金屬光欣澤用量最大活、應用最慰廣泛黑色金屬有色金屬—輕金屬,重金屬,貴金屬,稀有金屬

鐵及鐵合循金稱為黑斑色金屬，夸即鋼鐵材頑料，其世痛界年產量紹已達10億噸，在釀機械產品估中的用量湖已占整個流用材的60%以上。帶材異形材板材管材金屬材旨料制品陶瓷材謙料以共價鍵顛和離子鍵紹為主熔點高立、硬度冶高、耐燃腐蝕、睬脆性大分為傳獻統(tǒng)陶瓷添、特種羽陶瓷和稼金屬陶淹瓷三類傳統(tǒng)陶瓷又稱普俊通陶瓷膠，是以慰天然材筑料(如黏土、體石英、長隸石等)為原料乳的陶瓷傷，主要飯用作建杜筑材料裁使用。特種陶瓷又稱精細剃陶瓷，是要以人工合疊成材料為木原料的陶稻瓷，常用炒作工程上甲的耐熱、杠耐蝕、耐撥磨零件。陶瓷制品陶瓷發(fā)動機高分子徒材料以分子岔鍵和共飼價鍵為束主塑性、耐仗蝕性、電嚇絕緣性、執(zhí)減振性好懷，密度小包括塑料撒、橡膠及起合成纖維蒸等分子鍵共價鍵高分子抄材料在機械租、電氣非、紡織次、汽車掠、飛機昂、輪船比等制造退工業(yè)和蝦化學、污交通運抹輸、航瘡空航天葛等工業(yè)寇中被廣雨泛應用俱。烯丙酰氯-苯乙烯復合材料包括：金屬基復澆合材料陶瓷基復瞧合材料高分子復還合材料是把兩揉種或兩稠種以上逮不同性歌質或不棗同結構蹦的材料慣以微觀奴或宏觀題的形式禁組合在趁一起而臥形成的醒材料。玻璃纖維增強高分子復合材料現(xiàn)代航哪空發(fā)動奸機燃燒俱室溫度當最高的雙材料就保是通過甘粉末冶棒金法制第備的氧駱化物粒如子彌散斤強化的坑鎳基合豎金復合法材料。暈很多高園級游艇防、賽艇堵及體育惡器械等立是由碳諒纖維復蘆合材料計制成的來，它們圓具有重京量輕，抗彈性好戲，強度繪高等優(yōu)面點。航空發(fā)動機三、工想程材料汗的應用皂和發(fā)展隨著經墨濟的飛淘速發(fā)展祝和科學皇技術的穩(wěn)進步，宰對材料侄的要求側越來越壟苛刻，駱結構材橡料向高削比強、朵高剛度殖、高韌伯性、耐汪高溫、立耐腐蝕缺、抗輻給照和多年功能的早方向發(fā)棚展。國產東風4D-0088內燃機車美國F-117隱身飛機新材料在違不斷地涌遍現(xiàn)。機械工粗業(yè)是材床料應用蔥的重要食領域。隨著機械鐮工業(yè)的發(fā)旗展，對產曾品的要求懷越來越高歪。在產品設扁計與制造瘡過程中，懶會遇到越培來越多的李材料及材沫料加工方梯面的問題慎。要求機械覺工程技術鏡人員掌握這必要的材橋料科學與急材料工程柱知識，具裁備正確選倉擇材料和密加工方法援、合理安箏排加工工探藝路線的諸能力。鑄造一級渦輪盤四、機秒械工程久材料課幻玉程的性丈質和任突務課程性質份：是機械律類和近僚機類各辯專業(yè)的爐技術基透礎課課程任務令：⑴了解工匠程材料扎的一般軌知識；⑵建立化學膜成分、組死織結構、悲加工工藝養(yǎng)與性能之霉間的關系曬：工藝-組織-性能之何間關系鴨的例子Steelwith0.4%C①化學成分(成分)：組成材料拋各元素在照材料中的軍濃度。②組織：用肉眼瞇或借助圣于不同贏放大倍怒數(shù)的顯壇微鏡所處觀察到迫的金屬栽內部的犬情景。習慣上拔把用肉宰眼或幾目十倍放慌大鏡觀榴察到的言組織稱低倍組粱織或宏觀組喉織。放大100～咱2000倍的組織絕稱高倍組坡織或顯微組織。在電子奸顯微鏡侍下放大木幾千～尾幾十萬已倍的組薯織稱精細組織或電鏡組獄織。鋼的宏川觀組織啞、顯微杏組織和然電鏡組晃織鋼錠的宏觀組織顯微組織電鏡組織③結構：材料中各箭原子的具小體組合狀優(yōu)態(tài)。一般通寺過X-射線衍射或透射電鏡研究。Al的高分辨透射電鏡象純鐵晶體的X-射線衍射譜透射電鏡衍射斑點⑶了解常久用材料從的用途做和加工豆工藝。⑷初步具備謙合理選材雷、正確確寧定加工方直法、妥善拾安排工藝圣路線的能沾力。課程特點展：基本概愛念多，億與實際羞聯(lián)系緊踢密，是農一門應俱用科學絹。在Au-Pa薄膜上用AFM探針的納米雕刻（北大）相關蜓事宜主要參懸考書：《機械工筒程材料》（第五昌版）《機械工程