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1、金属材料一、定义：金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。金属材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等二、分类1、黑色金属材料主要是指钢铁材料2、有色金属常分成五大类： （1）轻金属（4.58 g/cm3)，如铜、镍、铅、锌等（3）贵金属：金、银、铂、铑等；（4 ）类（半）金属，如硅、硒、砷、硼等 （5 ）稀有金属，如钛、锂、钨、钼、镭等。三、基本特性1.金属键（自由电子在正离子之间作高速运动， 形成带负电的电子云， 正离子与电子云之间产生强烈的静电吸引力，金属原子间这种正离子与自由电子的引力结合称为金属
2、键） ；2.固体熔点较高；3.金属光泽；3.纯金属范性大、延展性大（金属键没有方向性，原子间也没有选择性，所以在外力作用下发生原子位置的相对移动时，金属健也不会遭到破坏，所以金属具有比较好的塑性变形能力） ；4.强度较高（由于金属键的作用力很大，并且大量的原子结合成整体金属，固金属的强度高） ；5.导热、导电性好（由于金属中的 自由电子在电场的作用下作定向运动， 使金属具有导电性，金属离子在平衡位置可以作热振动，且温度越高，金属离子的振幅越大，因此金属具有良好的导热性） ；6.空气中易氧化.如铁等生成氧化膜，合金可改善抗氧化；7.固态金属具有晶体结构：固态金属的晶格有多种形式，除少数具有复杂的
3、结构外，大多数都属于体心立方，面心立方和密排六方三种中的一种8.晶体缺陷：实际金属的原子排列不可能像理想晶体那样规则和完整，由于要受到加工、凝固以及其它因素的影响，实际晶体中总存在着偏离完整性的区域，这些区域就称为晶体缺陷。按几何特征，晶体缺陷可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。四、用途1.结构材料：如机床、建筑机械设备、工程交 通工具；2.功能材料，电线芯（铜） 、工具等。五、金属合金材料铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、 机械制造、 船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的 飞速发展， 对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也
4、随之 深入。 铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又 拓展了铝合金的应用领域， 因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。3、铜及其合金具有高导电率和导热率，具有良好的塑性，易于成型，高强度，耐磨性良好，某些条件下有良好的耐蚀性，至今仍被广泛应用，是发展电力、电机、电工 仪器和航海、造船工业的材料。铜合金主要分为黄铜、青铜、白铜。 4、钛及钛合金具有密度小，比强度高和耐蚀性好等优良特性。随着国民经济及 国防工业的发展，钛日渐被人们普遍认识，广泛地应用于汽车、电子、化工、航 空、航天、兵器等领域。 5、镁合金密度小、质量轻，比强度和比刚度高，良好的导热导电性能，良好的电
5、磁屏蔽能力。镁的标准电极电位比铝还低，并且它的表面氧化膜是不致密的，故抗蚀性较差，铸件均需进行表面氧化处理和涂层保护。镁合金作为目前密度最小的金属结构材料之一,广泛应J用于航空航天工业、军工领域、交通领域（包括 汽车工业、飞机工业、摩托车工业、自行车工业等） 、3C 领域等。镁合金的特点可满足于航空航天等高科技领域对轻质材料吸噪、减震、防辐射的要求，可大大改善飞行器的气体动力学性能和明显减轻结构重量。七、铸造1、定义：将熔融态的金属（或合金）浇注于特定型腔的铸型中凝固成形的金属材料成形方法。 2、过程：液态金属充型凝固收缩铸件。3、特点：金属一次成形，工艺灵活性大，成本低廉，适宜于形状复杂的毛
6、坯生产，可生产多种金属或合金的产品。4、基本知识:合金的流动性：液态合金充填铸型的能力。流动性好，就易获得形状完整、轮廓清晰、 壁薄或形状复杂的铸件。影响合金流动性的因素：化学成分、 浇注温度、铸型工艺及铸件结构。合金的收缩：液态合金从浇注温度逐渐冷却、凝固，再到室温的过程中伴随有体积和尺寸的缩小 ，这种现象称为合金的收缩。 合金收缩的种类：液态收缩合金从浇铸温度至液相线的收缩。固态收缩合金从液相线到固相线间的收缩。它对铸件的形状和尺寸精度影响较大。铸造收缩是造成铸件裂纹、变形、缩孔或缩松的基本原因。 影响收缩的因素是其化学成分、浇铸温度、铸型工艺及铸件结构。5、造型方法选择： 手工造型有箱造
7、型、湿型脱箱造型、刮板造型、地坑造型。 有箱造型、 机器造型高压造型线、射压线、高压造型线 。 选择模型种类：金属模、塑料模和木模。选择分型面：分型面尽量采用平面6、铸造缺陷：我国的铸件缺陷主要有五大类：孔眼：气孔、缩孔、渣眼、砂眼；裂纹：热裂、冷裂、温裂；表面缺陷：粘砂、结疤、夹砂、冷隔；铸件形状、尺寸和重量不合格；铸件成分、组织及性能不合格。1、气孔缺陷 、（1 ）定义：金属液在凝固过程中，陷入金属中的气泡在铸件中形成的孔洞或在铸件内部、表面或近于表面处有大小不等的光滑孔眼。形状及颜色：气孔的形状有圆的、长的、不规则 的形状。颜色为白色或带一层暗色，有时表面还覆有一层氧化皮。（3 ）位置：
8、气孔可分布在铸件的任何位置，可分为：内部气孔、皮下气孔、表面气孔。 内部气孔存在于铸件的内部，目视检查无法发现；皮下气孔成串横列于铸件表面以下13mm，一般为圆球形、团球形、泪滴形或长针形；表面气孔存在于铸件毛坯表面，落砂清理后可以发现， （4 ）预防措施：减少砂型（芯）在浇注时的发气量。严格控制湿型的水分含量等；使浇注时产生的气体容易从砂型(芯 )中排出, 如多扎出气孔等;提高气体进入金属液的阻力,如表面施用涂料等控制或减少金属液中的气体含量,如对原材料进行去水、去油、除锈等;脱气处理,如: 铝合金的脱气精炼，旋转搅拌除气等;采用金属型, 金属型比砂型更能有效地防止析出气孔,浇注后使金属液在
9、压力下凝固，阻止已溶解的气体析出,可防止析出气孔。J1、铸造应力：铸件在凝固以后的冷却过程中，由于温度下降而产生收缩，有些合金还会发生固态相变而引起膨胀或收缩，这些都使铸件的体积和长度发生变化，若这些变化受到阻碍便会在铸件中产生应力，称为铸造应力。2、魏氏组织：铁素体分布于珠光体晶粒内部所构成的组织。3、球化剂：凡加入到铁液中能使石墨结晶成球状的物质称为球化剂。4、剩余应力：如果产生应力的原因消除以后，应力依然存在于铸件中，称这种应力为剩余应力。5、可锻铸铁：将白口铸铁通过石墨化或氧化脱碳可锻化处理，改变其金相组织或成分而获得的具有较高韧性的铸铁。6、共晶团：由石墨领先，石墨于奥氏体从晶核出发
10、，相互促进，同时向周围熔体生长，并且石墨在生长过程中不断发生分歧，所形成的石墨-奥氏体两相共同生长的共晶晶粒称为共晶团。7、铸铁生长：指在高温下反复加热或长期停留时会产生永久性的体积或尺寸的胀大。8、铸铁氧化：指铸铁在高温下受氧化气氛的侵蚀，在铸件表面产生氧化起皮，因而减小铸件的有效断面降低铸件的承载能力。J无机非金属材料一、分类按成分、化学结构和用途分四大类：水泥、玻璃、耐火材料、陶瓷1. 水泥（1 ）定义：水泥是加水拌和成浆体，能胶结砂、石等适当材料，并能在空气和水中硬化的硬性胶凝材料（2 ）按化学成分分类: 硅酸盐水泥 、铝酸盐水泥 、硫铝酸盐水泥及铁铝酸盐水泥按性能和用途分类：专用水泥
11、、特性水泥等。（3 ）特性及用途水泥的特性：水泥浆有很好的可塑性，与砂、石拌合后仍能使混合物具有必要的和易性，可浇筑成各种形状尺寸的构件，以满足设计上的不同要求；适应性强，可用于海上、地下、 寒冷、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高强度，通过改变其组成， 可以调节其性能，满足工程的不同需要； 可与纤维或聚合物等无机及有机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料潜力；与普通钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的缺点，更不会有塑料年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小。水泥的用途：水泥是最重要的建筑材料之一，在建筑、道路、水利、海洋和国防工程
12、中应用极广，常用来制造各种形式的混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土建筑物。 2. 玻璃（1 ）定义 一般定义：经熔融冷却基本上不结晶的无机固体物质；科学定义：玻璃是非晶态固体的一个分支，玻璃由熔体过冷所得，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。玻璃没有固定的熔点具有玻璃转变现象的非晶态物质。（2 ）分类 按应用分类：建筑玻璃：平板玻璃、磨光玻璃、夹层玻璃、中空玻璃等；日用玻璃：瓶罐玻璃、器皿玻璃、药用玻璃、工艺美术玻璃等；仪器玻璃：燃烧管、高压水银灯、锅炉水仪表等；光学玻璃：无色光学玻璃、有色光学玻璃；电真空玻璃：石英玻璃、钨组玻璃、钼组玻璃、铂组玻
13、璃、中间玻璃、焊接玻璃等。（3 ）特性及用途玻璃的特性： 各向同性，玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀的，所以，玻璃中不存在内应力时，其物理化学性质在各方向上都是相同的；介稳性，从热力学的观点看，玻璃态是不稳定的，但从动力学的观点看，它又是稳定的。因为它虽具有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向，但在常温下，转变为晶态的几率很小，所以说玻璃处于介稳状态；无固定熔点，玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区间进行的，它与结晶态物质不同，没有固定熔点；性质变化的连续性和可逆性，玻璃态物质从熔融状态到固体状态的性质变化 过程是连续的和可逆的。玻璃的用途：J4.陶瓷又分为：传统陶瓷（天然硅酸盐矿
14、或各中粘土烧制而成）和特种陶瓷（人工化合物：氧化物、氮化物、硼化物、碳化物） 。目录 上页 下页 退出目录上页下页退出?二、特性 a.离子键、共价键及其混合键； b.硬而脆； c.熔点高、耐高温抗氧化； d.导热、0.3 高分子材料一、高聚物：是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成 的分子量很大的化合物。 二、分类 按主链结构分为碳链CCC、杂链CNC=O COC等； 按使用性质分为塑料（Plastics） ；橡胶（Rubber） ；合成纤 维（ Fiber） ；粘合剂（Adhesive ） ；涂料（Coating）等。目录上页下页退出二、特性?a.共价键，部分范氏键； ?b.分子量大，无
15、明显熔点，有玻璃转变温度 Tg 和粘流温度 Tf； ?c.力学状态有三态 ?d.比重小； ?e.绝缘性好； ?f.优越的化学稳定性； ?g.成型方法多。玻璃态、高弹态、粘流态；目录上页下页退出三、用途：? ? ? ? ? ?结构材料：电视机壳体、冰箱壳体、轴承、机械零件等；绝缘材料：漆包线、电缆、绝缘板、电器零件等；建筑材料：贴面板、地贴； 包装材料等：塑料袋、薄膜、泡沫塑料等； 日用：织物（衣服）胶鞋等； 运输：轮胎，传送带等。目录上页下页退出0.4 复合材料（composites ）定义：是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组 合而成。 一、分类： 按性能分为结构复合材料、功能复
16、合材料； 按增强剂形状及增强机理分为粒子增强、纤维增强复合材料； 按基体材料分为树酯基复合材料（RMC Resin Matrix 和陶瓷基复合材料（CMC Ceramic Matrix Composite） 。Composite） 、金属基复合材料（ MMC Metal Matrix Composite）目录J上页下页退出? ?二、基本性质 a.抗疲劳性能良好；?b.结构件减震性好；c.具有良好的减摩、耐摩和耐润滑性能。目录上页下页退出三、用途对于无机-高分子 玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)可用于汽车,游艇等；碳纤维增强塑料可用于飞机机翼、高尔夫球棍、撑杆跳杆等； 金属陶瓷复合材料可用于飞机螺旋桨叶等；目录上页下页导电性差； e.耐化学腐蚀性好； f.耐磨； g.成型方式为粉末制坯、烧制成型。J
