工程材料概论1PPT课件

钛合金
钛合金具有高强度、轻量 化和耐腐蚀等优点，常用 于的耐腐蚀 性和高温性能，常用于制 造高温部件和化学反应容 器等。
03 非金属材料
混凝土
混凝土是一种常用的建 筑材料，由水泥、水、 骨料（沙、石）和其他 添加剂混合而成。
混凝土具有良好的抗压 性能，但抗拉强度较低 。
03
钢铁的耐腐蚀性较差，容易生锈，因此需要进行防锈处 理。
铜和铝
铜和铝是另一种常见的金属材料 ，具有良好的导电性和导热性。
铜常用于制造电线、电缆、水管 等，而铝则广泛应用于航空、建
筑和包装等领域。
铜和铝的密度较小，轻便且易于 加工，但强度和硬度相对较低。
其他金属材料
01
02
03
不锈钢
不锈钢是一种具有高度耐 腐蚀性的合金钢，广泛用 于化工、食品、医疗等领 域。
防火性能
材料的燃烧性能以及燃烧时释放的烟雾和有毒气体的量。对于 高层建筑、化工设施等，防火性能是关键的安全考量因素。
无毒与环保性
材料在使用和处置过程中对环境和人体健康的影响。例如 ，室内装修材料应尽量选择低甲醛或无甲醛的产品。
机械性能
材料的强度、韧性、耐磨性等机械性能，决定了材料在不同环境 和使用条件下的安全性。例如，汽车外壳需要具备足够的强度和
材料的循环利用
资源回收
01
将废旧材料进行回收，提取其中有价值的成分，减少对自然资
源的开采。
再生利用
02
将废旧材料经过处理后，重新加工成新的产品，降低生产成本
。
绿色建筑材料
03
采用环保、低能耗、可再生的建筑材料，减少对环境的负担。
智能材料的应用
自适应材料
能够根据环境变化自动调整性能的材料，如智能传感器、自适应 涂层等。

容量
特点
容量小，主要是文本文件
的存储。
驱动器兼容CD光盘，光盘
价低，用量高速增长。
1.44 Mb
多元合金和以ZnS等
CD－RW 为主的陶瓷材料
650 Mb
TbFeCo合金磁光材
MO
料
(磁光盘)
需用专用驱动器，价格高，
局限在广告、图形用户。
650Mb
1.3G
多元合金和以ZnS等 单面单层为4.7驱动器兼容CD－RW和CD
➢工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，为金
属晶体材料。
➢工业上把金属和其合金分为两大部分
（1）黑色金属 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)；
（2）有色金属 黑色金属以外的所有金属及其合金。
h
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(2)高分子材料
✓高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。
✓它具有较高的强度，良好的塑性，较强的耐腐蚀性能，很好的绝
h
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陶器与瓷器的发明和使用
瓷器——中国文化的象征
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。
中国是最早生产瓷器的国家。
➢东汉时期发明了瓷器。
作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件
或物品的人造物质
1 资源
物质≠材料
材料
的
判据
2 能源
3 环保
4 质量
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5 经济
4
材料的定义与分类
人类已经发现的材料：“800 ”万种

控 表面完整性 形
合成
次生相） 强化相的形态、
尺寸及分布
尺寸精度
多相合金的相结
设
构
计
组织均匀性
（ 成 分 组 织 ）
材料科学与工程
控 构
成分均匀性（宏 观与微观偏析）
组织致密性
夹杂、气孔等
应力、变形、开
裂等
力学性能
加工
晶体结构缺陷（ 点缺陷、位错、
控 性 物理性能
孪晶等） 非晶、微晶、纳
化学性能
米晶及非平衡晶
材料的发展
公元前1200年左右，人类进入了铁器时代，开始 使用的是铸铁，以后制钢工业迅速发展，称为 18世纪产业革命的重要内容和物质基础。
如图由于铁的熔点较高 （1538℃），其出现时间 较晚。左图为伊朗出土的 铁制器皿。图为铁矿石。 铁矿在地球上比铜矿要丰 富的多。
材料的发展
20世纪中叶以来，科学技术突飞猛进， 日新月异，作为“发明之母”和“产 业的粮食”的新材料研制更是异常活
零件的毛坯
• 铸造毛坯 • 熔炼金属，制造铸型，
并将熔融金属浇入铸 型，凝固后获得一定 形状和性能铸件的成 形方法，称为铸造。
• 锻造毛坯
零件的毛坯
• 锻压是对坯料施加外力，使其产 生塑性变形、改变尺寸、形状及 改善性能，用以制造机械零件、 工件或毛坯的成形加工方法。它 是锻造与冲压的总称，属于压力 加工的范畴。
机械制造基础 Ⅰ--工程材料 机械制造基础 Ⅱ--热加工工艺基础 Ⅲ--机械加工工艺基础
课程概论
钢铁材料
金属材料
工程材料的分类
非铁金属 高分子材料
非金属材料 陶瓷材料
复合材料
课程概论
力学性能

石器
陶器
瓷器 4
我国青铜的冶炼在夏朝(公元前2140年始)以前就开始了，到殷、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、食器、兵器。从河南安阳晚商遗址出土的司母戊鼎重达8750 N, 外型尺寸为1.33 m×0.78 m×1.10 m, 是迄今世界上最古老的大型青铜器。从湖北隋县出土的战 国青铜编钟是我国古代文化艺术高度发达的见证。
1、离子键 当周期表中相隔较远的正电性元素原子和负电性元素原子接触时，前者失去最外层价电子变
成带正电荷的正离子，后者获得电子变成带负电荷的满壳层负离子。正离子和负离子由静电引力 相互吸引；同时当它们十分接近时发生排斥，引力和斥力相等即形成稳定的离子键。NaCl、CaO 、Al2O3等由离子键组成。
离子键的结合力很大，因此离子晶体的硬度高，强度大，热膨胀系统小，但脆性大。离子键 中很难产生可以自由运动的电子，所以离子晶体都是良好的绝缘体。在离子键结合中，由于离子 的外层电子比较牢固地被束缚，可见光的能量一般不足以使其受激发，因而不吸收可见光，所以
工程材料课程介绍
工程材料课程是高等院校机械类专业的一门十分重要的技术基础课。课程的任务是从机械工 程的应用角度出发，阐明机械工程材料的基本理论，了解材料的成分、加工工艺、组织、结构与 性能之间的关系；介绍常用机械工程材料及其应用等基本知识。
本课程的目的是使学生通过学习，在掌握机械工程材料的基本理论及基本知识的基础上，具 备根据机械零件使用条件和性能要求，对结构零件进行合理选材及制订零件工艺路线的初步能力 。
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。 我国在新材料新工艺的研究和应用方面取得重大成果。 ➢ 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。 ➢ 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。

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• Subatomic level Electronic structure of individual atoms that defines interaction among atoms (interatomic bonding).
• Atomic level Arrangement of atoms in materials for the same atoms can have different properties, e.g. two forms of carbon: graphite and diamond.
Tin
210 thousand
Molybdenum Titanium W Uranium Silver Gold Platinum
121 thousand 95 thousand 43 thousand 39 thousand 14 thousand 1.9 thousand 270 ton
2020/12/21
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精选ppt
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1.1 材料科学与工程的发展史
芳纶纤维
Ceramics 10,000 BC 5,000 BC 1,000 BC
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DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
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2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million

竹材经过特殊处理，具有良好的耐腐蚀性。
可再生性
竹子生长周期短，可再生性强。
竹材特性及应用领域
建筑结构
竹材可用于建造房屋、桥梁等建筑结构。
室内装饰
竹地板、竹墙板、竹家具等室内装饰材料。
竹材特性及应用领域
要点一
园林景观
竹篱笆、竹亭、竹廊等园林景观设施。
要点二
工艺品制作
竹编、竹雕等工艺品制作材料。
案例分析：某古建筑修缮中木材和竹材的选用
现状
目前，建筑工程材料种类繁多，性能 各异，新型材料不断涌现，为现代建 筑提供了更多的选择和可能性。
未来趋势与挑战
未来趋势
环保、节能、高性能和智能化将成为未来建筑工程材料的主 要发展趋势。例如，绿色建筑材料的研发和应用将越来越受 到重视。
挑战
随着建筑工程的复杂性和多样性不断增加，对建筑工程材料 提出了更高的要求。同时，资源的日益紧缺和环境的日益恶 化也对建筑工程材料的可持续发展带来了严峻的挑战。
高分子类防水材料
具有弹性高、重量轻、耐 候性好、抗撕裂强度高、 耐酸碱等特点，适用于屋 顶、阳台等暴露环境。
水泥基类防水材料
具有强度高、耐久性好、 粘结力强、抗渗性好等优 点，适用于厨房、卫生间 等室内环境。
选用原则及施工注意事项
选用原则
根据工程部位、环境条件和防水等级要求选择合适的防水材料。
施工注意事项
配合比设计方法
通过试配、调整、优化等 步骤确定最佳配合比。
配合比设计参数
包括水灰比、砂率、单位 用水量等，这些参数对混 凝土性能有重要影响。
案例分析：某大型基础设施项目混凝土应用
工程概况
介绍该基础设施项目的规模、特点、 施工条件等。

夹丝玻璃在受热炸裂后不会崩塌碎落，可保持整体性，阻滞 空气流动，减缓火灾蔓延的速度，争取宝贵的灭火时间，所 以夹丝玻璃可用作二级门窗防火材料。
缺点： 1、金属丝网影响玻璃的透光性能，造成视觉效果变差。 2、玻璃和金属丝网间的热膨胀系数相差较大，不能在两面
温差较大、局部受热或冷热交替部位使用。
3、应用
NOTE （1）不宜用于室外； （2）须浸水以上，晾干至表面无明水，方可
能够施工。 （3）施工时，可在水泥浆中掺入107胶。
（二） 墙地砖
（外墙装饰贴面，室内外地面装饰铺贴） 趋向：墙、地两用 表面质感：平、麻、毛、磨光、抛光、纹点、仿花岗
石、压花浮雕、无光釉、有光釉、金属光泽、防滑、 耐磨等。 颜色：红、蓝、绿等。 图案：丝网印刷可得丰富套花图案；
只能用于幕墙和外窗，不能用于天窗和其它可能产生人体撞击的场合。
玻璃品种 普通平板玻璃 半钢化玻璃
钢化玻璃
半钢化玻璃与其它品种的性能比较
相对强度
碎片
1
大，有尖角
1.5~2.0
中，少尖角
3~5
小，无尖角
破坏状态 局部破坏 整体可保持 整体崩溃
夹层玻璃
两片或多片平板玻璃间夹有机塑料透明膜，经加热、加压粘合而成 原片：普通平板玻璃、钢化玻璃、镀膜玻璃、吸热玻璃、彩色玻璃等。 属于安全玻璃。标准的“二夹一”玻璃能抵挡一般冲击物的穿透，用
适用于建筑物的门、窗、天花板、地板和隔墙；工业 厂房的天窗；商店的橱窗；幼儿园、学校、体育馆、 私人住宅、别墅、疯人院、银行、珠宝店、邮局及保 存贵重物品的建筑及玻璃易破碎建筑的门、窗等。
夹丝玻璃
玻璃板内嵌有金属丝网的平板玻璃。 玻璃体内部含金属丝网，使玻璃和金属丝网连成一个整体，

• 目前复合材料的发展以树脂基复合材料为 主，特别是热固性材料，它的技术最成熟， 应用最广。金属基复合材料大部分处于研 究开发阶段，陶瓷基复合材料则尚处于研 究阶段。 • ②材料的结构与功能相结合，实现结构/功 能一体化，做到多功能应用。研究者已开 始将氧化物结构陶瓷的透明化和光学特性 相结合，开始重视氮(碳)化物陶瓷的介电、 热导、绝缘等特性的应用。科学家预言， 智能材料的研制和大规模应用将导致材料 科学发展的重大革命。
目录?第1章绪论?11材料的定义和分类?12材料的地位和作用?13材料的循环?14工程师与材料?15材料科学与工程的内涵?16材料科学与工程的发展趋势?第2章结构材料?21材料的性能?22金属材料?23无机非金属材料?24高聚物材料?第3章电性材料?31导体半导体和绝缘体材料?32超导材料?33铁电压电热释电和介电材料?第4章磁性材料?41材料的磁性?42物质磁性的分类?43磁性材料的分类?44几种新型的磁性材料及应用?第5章超导材料?51超导的基本特征?52第一类超导体和第二类超导体?53超导材料的发展历史?54超导材料的应用与前景?第6章智能材料?61概述?62形状记忆智能材料?63电磁流变液智能材料?64磁致伸缩智能材料?第7章光学材料?71光纤材料?72光色材料?73红外材料?第8章新能源材料?81概述?82储氢材料和制氢材料?83燃料电池?84太阳能电池?第9章生物医用材料?91组织工程材料?92血液净化材料?93生物降解高分子材料?第10章抗菌材料?101概述?102抗菌机理?103抗菌塑料?104抗菌纤维和织物?105抗菌陶瓷?106抗菌金属?107抗菌材料的应用?第11章环境材料?111概述?112材料的环境协调性评价?113材料的生态设计?114绿色包装材料?115生态建材?116环境降解材料?第12章梯度功能材料?121梯度材料的定义及分类?122热防护梯度功能材料?123梯度折射率材料?124其他梯度功能材料?第13章复合材料?131概述?132增强材料?133纤维增强树脂基复合材料?134金属基复合材料?135陶瓷基复合材料?136碳碳复合材料?第14章纳米材料?141基本概念?142纳米材料的研究进展?143纳米材料的特异效应?144纳米结构单元?145纳米组装体系?146纳米固体材料?147纳米材料的应用?参考文献第1章绪论?11材料的定义和分类?材料一般是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质即人类用以制造生活和生产所需的物品器件构件机器和其他产品的物质

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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
工程材料详细概述
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克