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1、工程材料（EngineeringMaterials）,0.1 中华民族对材料发展的重大贡献 0.2 新材料新工艺迅速发展 0.3 工程材料的分类 0.4 工程材料学的任务,绪论,0.1 中华民族对材料发展的重大贡献,材料(materials) 是人类用来制作各种产品的物质，是先于人类存在的，是人类生活和生产的物质基础。反映人类社会文明的水平。,石器的制造和使用 陶器与瓷器的发明和使用 我国劳动人民创造了灿烂的青铜文化 铁器的生产和应用 钢的热处理技术达到相当高的水平 丝绸天然高分子材料,绪 论 石器的制造和使用,在人类的发展史上，最先使用的工具是石器。 中华民族的祖先用坚硬的容易纵裂成薄片的燧
2、石和石英石等天然材料制成石刀、石斧、石锄。,绪 论 陶器与瓷器的发明和使用,东汉时期发明了瓷器。于9世纪传到非洲东部和阿拉伯国家，13世纪传到日本，十五世纪传到欧洲。 瓷器成为中国文化的象征，对世界文明产生了极大的影响。,新石器时代(公元前6000年公元前5000年)，中华民族的先人们用粘土(主要成分为SiO2，Al2O3)烧制成陶器。马家窑(甘肃)文化时期的陶器表面彩绘有条带纹、波纹和舞蹈纹等，制品有炊具、食具、盛储器皿等。,瓷器,陶器,绪 论 我国劳动人民创造了灿烂的青铜文化,夏朝(公元前2140年始)以前我国青铜的冶炼就开始。 殷、西周时期已发展到很高的水平。 青铜主要用于制造各种工具、
3、食器、兵器。,春秋战国时期周礼考工记 六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐(剂）； 五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐； 四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐； 三分其金而锡居一，谓之大刃之齐； 五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐； 金、锡半，谓之鉴燧之齐。,凡铸金之状，金与锡黑浊之气竭，黄白次之， 黄白之气竭，青白次之，青白之气竭，青色 次之，然后可铸也。,司母戊鼎重达8750 N, 外型尺寸为1.33 m0.78 m1.10 m,绪 论 铁器的生产和应用,铁人,春秋战国时期开始大量使用铁器。 从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸造的高级阶段。,黄河镇河大铁牛(唐开
4、元12年铸),我国古代创造了三种炼钢方法: 1.从矿石中直接炼出自然钢。用这种钢做的剑在东方各国享有盛誉，东汉时传入了欧洲； 2.西汉时期的经过“百次”冶炼锻打的百炼钢； 3.南北朝时期生产的灌钢。先炼铁后炼钢的两步炼钢技术我国要比其它国家早1600多年。,西汉时期 炼铁技术有很大的提高，采用煤作为炼铁的燃料，比欧洲早1700多年。在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20多座冶铁炉和锻炉。炉型庞大，结构复杂，并有鼓风装置和铸造坑。生产规模壮观。,绪 论 钢的热处理技术达到相当高的水平,西汉史记天官书中有“水与火合为淬”一说， 正确地说出了钢铁加热、水冷的淬火热处理工艺要点。,汉书王褒传中记载有“巧
5、冶铸干将之朴，清水淬其锋”的制剑技术。,明代科学家宋应星在天工开物一书中对钢铁的退火、淬火、渗碳工艺作了详细的论述。,0.2 新材料新工艺迅速发展,一、新材料新工艺迅速发展 高分子材料迅速发展 陶瓷材料引人注目 复合材料前途广阔 功能材料发展很快,二、我国在新材料新工艺的研究和应用方面取得重大成果,高分子材料迅速发展,从20世纪60年代到70年代，高分子材料每年以14的速度增长，而金属材料的年增长率仅为4。到70年代中期，全世界的高分子材料和钢的体积产量已经相等；除了用作结构材料代替钢铁外，目前正在研究和开发具有良好导电性能和耐高温的高分子材料。,涤纶安全带,尼龙齿轮,陶瓷材料引人注目,耐磨陶
6、瓷,陶瓷材料除了具有许多特殊性能作为重要的功能材料(例如可作光导纤维、激光晶体等)以外，其脆性和抗热震性正在逐步获得改善，是最有前途的高温结构材料。机器零件和工程结构已不再只使用金属材料制造了。,绝缘陶瓷,复合材料前途广阔,玻璃钢赛车壳体,玻璃纤维树脂复合材料(即玻璃钢)、碳纤维树脂复合材料已应用于宇航和航空工业中制造卫星壳体、宇宙飞行器外壳、飞机机身、螺旋桨等、发动机叶轮等； 在交通运输工业中制造汽车车身、轻型船艇等； 在石油化工工业中制造耐酸、耐碱、耐油的容器、管道等。,玻璃钢储液罐,功能材料发展很快,光缆,近年来超导材料、磁性材料、形状记忆材料、信息材料等各种功能材料有很大的发展。,磁浮
7、列车（时速430公里）,研制成功性能优越、用途广泛的新型结构钢贝氏体钢； 研制出零电阻温度为128.7 K的Tl-Ca-Ba-Cu-O超导体(铊系超导体)； 镁铝合金的开发和应用研究取得重大成果。,镁铝合金叶轮,镁铝合金手机壳,重大成果,重大成果,材料快速成型技术和材料表面处理技术在我国得到迅速发展。,分层实体快速成形减速机箱体原型,熔融沉积快速成形叶轮原型,激光表面淬火、激光熔涂技术已在汽车发动机缸套、凸轮轴、石油抽油管、纺织用锭杆等零件的表面强化上得到应用。,重大成果,航空、航天事业迅速崛起，带动航空、航天材料的发展。,1966年我国成功发射人造卫星； 1999年11月21日我国载人航天工
8、程第一艘试验飞船“神舟”一号飞行成功； 2003年10月15日中国第一艘载人飞船“神舟”五号飞行成功。,人造卫星,运载火箭,“神舟”五号飞行成功,飞船,重大成果,研制了超7隐形战斗机，2003年8月30日首飞成功。,超7隐形战斗机,歼7E战斗机,在C60和碳纳米管新型碳材料的研究方面取得许多新的成果,利用碳纳米管作为衬底, 制备出均匀、致密的金刚石薄膜，并用碳纳米管作为晶须增强复合材料，制作纳米复合材料。,碳纳米管,0.3 工程材料的分类,金属材料 黑色金属铁和以铁为基的合金(钢、铸铁等) 有色金属黑色金属以外的所有金属及其合金。 2高分子材料 塑料主要指工程塑料。又分热塑性和热固性塑料 合成
9、纤维由单体聚合而成再经过机械处理成 纤维材料。 橡胶经硫化处理，弹性优良的聚合物。 分通用和特种橡胶。 胶粘剂分树脂型、橡胶型和混合型。,3陶瓷材料 普通陶瓷主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料. 特种陶瓷高熔点的氧化物、碳化物、氮化物 等烧结材料。 金属陶瓷用生产陶瓷的工艺来制取的金属与碳化物或其它化合物的粉末制品。 4复合材料 是由两种或两种以上的材料组合而成的材料。 按基体相种类分：聚合物基、金属基、 陶瓷基、 石墨基等。 按用途分：结构、功能、智能复合材料。,工程材料学： 是材料学的实用部分,主要阐述材料的成分、组织、性能及应用等方面的一般规律. 基本要求： 1. 了解常用工程材料的成分、结构、组织和性能的关系及变化规律。 2. 掌握常用工程材料的种类、牌号、性能及用途。对典型的机器零件和工具等会合理正确地选用工程材料。 3. 具有正确选择一般零件热处理工艺方法及确定热处理工序位置的初步能力。 4. 对不同材料零件的失效，具有一定的分析问题和解决问题的能力。,0.4 工程材料学的任务,
