《工程材料及成型技术》讲稿

《《工程材料及成型技术》讲稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《工程材料及成型技术》讲稿（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、工程材料及成形技术 绪论授课题目：绪论0.1材料技术与成形工艺0.2本课程的专业地位 0.3本课程的学习方法课时安排1学时授课计划第1次教学目的，要求：了解 材料及材料技术的发展史，本课程的基本内容、基本框架和基本特点掌握 本课程的学习方法教学内容（包括基本内容、重点、难点 、板书-字体加黑，下同）一 材料技术与成形工艺材料：制造物品的物质（原材料）。物质生产活动是人类生存和社会发展的基础，因此，材料和应用便成了人类社会发展和文明进程的重要标志。我国在材料工艺方面为人类文明作出过杰出贡献。 六千多年前创造了以制陶术为代表的仰韶文化；随后的陶瓷技术一直 领先世界。 商周时期创造了青铜冶炼技术为代

2、表的青铜文化。春秋以来创造了铁器文化： 春秋中期（公元前475-770年）冶炼生铁 战国时期（公元前221-475年）生产可煅铸铁 西汉中期（公元前24-206年）出现炼钢技术，国外18世纪英国人才发明。 公元299年生产徐美人刀（低碳钢，刃部渗碳，淬火）1960s，人们把材料、能源、信息并称现代技术和现代文明的三大支柱。1970s人们把新型材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的标志。1 工程材料分类按材料的成分组成分类最为普遍：A.金属材料 金属键结合，具有导电性，导热性，高塑性和金属光泽 B.高分子材料 共价键结合为主，碳氢为主元素，分子量500 C.陶瓷材料 离子键结合为主，一种元素

3、或多种元素与一种非金属元素的化合物。具有熔点高，硬度高，化学稳定性高D. 复合材料 两种或两种以上不同材料的组合材料。 2 成型工艺分类 材料加工工艺 二 本课程在机类专业人才培养中的作用（为什么要学） 1课程的内容层次课程体系与材料科学为基础，以材料及成型工艺的选用为主线，内容结构上可分为材料与成型技术的基本原理，基本知识与工程应用三个层次。基本原理主要明确三种关系： 材料的成分组织、结构使用性能的关系； 材料改性及强化工艺成分组织、结构性能的关系 材料成型工艺组织性能的关系基本知识包括五类问题： 各类工程材料的特点及应用； 材料改性工艺的特点及应用； 各类成型工艺的特点及应用； 零件失效分

4、析及质量控制方法； 新材料的发展与新工艺进展。工程应用包括零件的材料及成型工艺选择方法和材料及改性成型分析。2课程的学习目的以齿轮为例：一对齿轮在工作状态下相互摩擦 - 磨损 - 高硬度 - 高碳钢相互冲击 - 断裂 - 高韧性 - 低碳钢 渗碳 表层高碳，高硬度 心部低碳，高韧性设计及失效分析性能要求-选材及改性。 培养合理选择材料的初步能力；培养正确确定加工方法的能力。三 课程的特点与学习方法（怎么学）特点： 专业技术基础课。不深入 实践性强。联系实际，抓应用 材料、加工工艺方法种类多。抓特点，抓比较方法： 记 抓主线 成分组织，结构使用性能 工艺组织，结构使用性能 即一个中心两条线 抓比

5、较 及时复习，归纳，总结第一章 工程材料的性能授课题目：第一讲 工程材料的性能1.1、材料的使用性能1.2、材料的工艺性能课时安排1学时授课计划第一次教学目的，要求： 了解 材料的主要性能指标的涵义及物理意义 教学内容1、1、材料的使用性能 材料的性能是材料的本质属性。涉及的知识领域比较宽，在工程方面，与材料改性、选材和应用密切相关的主要性能指标概括如下：一力学性能1. 刚度：材料抵抗弹性变形的能力2. 强度：材料在常温，静载下抵抗塑性变形或破坏的能力3塑性：材料受力时产生塑性变形而不断裂的能力 4韧性：材料抵抗冲击力而不破坏的能力 a=(J) 5疲劳强度：材料在交变应力反复作用下（一般10次

6、）不致发生断裂的能力。 F .硬度：材料抵抗局部压入变形的能力 以上配以 图3、低碳钢应力应变曲线 图4 、几种材料的疲劳曲线 图5、冲击试验简图 图6、硬度试验方法 二物理性能 三化学性能： a.耐蚀性：材料抵抗各种介质侵蚀的能力 b.耐侯性：材料在阳光、空气、雨水等自然因素作用下不发生性质变化或破坏的能力 c.高温抗氧化性：材料在高温下抵抗表面氧化的能力1.2工艺性能1、 铸造性：材料能否用铸造方法制成优良性能铸件的难易程度2、 可焊性：材料能否用一般焊接方法焊成优良接头的难易程度3、 可锻性：材料能否用压力加工方法加工或成型的难易程度4、 可切削性：材料是否易于进行各种切削加工的性能第二

7、章 工程材料的结构授课题目：第一讲 工程材料的结构与性能1.1、金属的晶体结构1.2、合金的晶体结构 1.3、高聚物的结构 1.4、陶瓷的组织结构课时安排4学时授课计划第二次教学目的，要求： 熟悉 1、材料内部原子的结合方式（结合键）和排列方式（晶体结构）；2、晶体缺陷及其对材料性能的影响。 教学内容：21金属的晶体结构一、 基本概念1、 晶体：原子有规则排列的固体 特性 2、晶格 ：把晶体中原子抽象成点（阵点），用直接联接阵点构成的空间格子 3、晶胞：晶格中最基本的几何单元三个概念结合 1.8 介绍 吕. P6 . 二、 基本结构 1、体心立方 （Bcc ， Body Centre Cubi

8、c Lattice） 致密度 K= 100=68，特性 ：多数金属高熔点，高硬度 2、 面心立方 （ Fcc Face Centre Cubic Lattice） K = 74 特性： 高塑性 ，无磁性。 3、 密排六方 （Cph , Close packed hexagonal） K = 74 特性 ： 低塑性（滑移系少） 介绍以上结构借助 图 1-9 11 吕 P89 三、 晶体缺陷（） 晶体内部原子排列不规则的部位称为晶体缺陷，按其几何形态可分为：1、 点缺陷 （空位和间隙原子）造成晶格畸变， 引起晶体内部能量升高，使材料的强度、硬度、电阻率升高。 2、线缺陷（位错dislocation

9、）即错位，有刃型位错（见图）和螺型位错 位错密度 = 单位：或 cm一般金属 =10 10 cm ,形变或淬火金属为1010cm 3、 面缺陷 （晶界和晶界）实际金属都是多晶体，原子沿晶体不同位向排列（见图）相同位向排列的原子组成的空间称为晶粒，晶粒之间交界称为晶界。晶粒内部存在的小尺寸、有位向差的小晶块称为亚晶粒，（晶粒中的小晶粒）亚晶粒间的交界称为亚晶界。以上三种晶体缺陷借助图1.介绍 4、 晶体缺陷对材料性能的影响，当晶体缺陷密度极低时，材料强度高，当晶体缺陷密度极高时，材料强度也高， 图 1、材料强度与晶粒缺陷密度的关系因此，强化金属的途径有二：a.减少晶体缺陷接近理想状态，如单晶，晶

10、须 b.增加晶体缺陷，如淬火，冷加工非晶态。 22合金的晶体结构一、基本概念1、合金：由两种或两种以上的元素（称为组元）组成的具有金属性质的物质称为合金。 两个组元组成的称二元合金。三个组元称三元合金。三个以上称多元合金。2、 相（phase）：合金中具有相同理化性质和晶体结构，并与系统中有界面分开的部分称为相。合金中只有一个相的称单相合金，两个相以上的称多相合金。3、 组织（Microstructure）：在显微镜观察下，一个相或几个相的组成物称为组织。组织中只有一个相称单相组织，两个相以上称多相组织。二 基本相结构1、 固溶体定义：组元A.（溶剂），溶入其它组元（溶质B.C.）仍然保持组元

11、A晶体结构的固体称为固溶体。种类：a.间隙固溶体 ：0.59 溶质原子溶入溶剂晶格间隙 b.置换固溶体： 0.59 溶质原子取代溶剂原子的部分位置 2、 金属间化合物定义：当合金中溶质浓度含量超过固溶体溶解度时析出的新相称为化合物。种类：a.正常价化合物 遵守化合价规律的化合物，如Mg2Sn, Mg2Si等 b.电子化合物 电子浓度，的化合物， 如CuZn , Cu3Al，等。c.间隙化合物 过渡族金属元素与原子半径较小的非金属形成的化合物，VC , WC , FeC，等。3、合金的性能 固溶体与固溶强化：随着溶质原子浓度增大，固溶体晶格畸度增大，从而导致固溶体强度和硬度升高，塑韧性有所下降的现象。固溶体在合金中的相对含量大，称为基体相，化合物相对量较少称为第二相。 化合物与第二相强化。化合物的性能：结构复杂，原子结合力强，表现出高硬度，高脆性。化合物作为第二相与固溶体组成多相合金材料，可提高材料的强度。利用第二相来提高材料的强度称为第二相强化。当第二相是弥散质点引起的强化称为弥散强化。23 高分子材料的结构一、基本概念1，单体 能组成高分子化合物的低分子化合物叫单体。单体是高分子的合成材料。例如：聚乙烯是由低分子乙烯（CH2=CH2）单体组成。2，链节 先看一个例，聚乙烯分子链的结构式为： CH2CH2CH2 式中“CH2CH2