工程材料性能及应用简介(绪论)
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机械工程材料-绪论-第一章
.
二、过量变形失效
1 过量弹性变形及抗力指标
2 （1）零构件发生过量弹性变形失效： 3 Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下） 4 或者 q [q] （扭转条件下） 5 （2）过量弹性变形的原因：零构件的刚度不够 6 （3）抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
.
2 过量塑性变形及抗力指标
3 （1）发生条件：塑性变形量超过允许变形量 4 （2）原因：偶而过载或者零构件本身抵抗塑
，符号为s
T
.
（2）给定温度下，在规定时间内使试样产生一
定蠕变总变形量d的应力值，符号为：s
T d
/
t
2 持久强度：材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的 能力。
3 表示方法：用给定温度和规定时间内试样发生 断裂时的应力表示，sTt t---时间；T----温度；
三、高温下零件的失效和防止
加工性能（切削、锻造等） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化）
.
三、 学习《机械工程材料》的目的
（1） 获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知 识，了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围；
（2）在了解材料性能和设计之间关系的基础上，可根 据零件的工作条件和失效形式，正确设计和合理选材；
.
第五节 零件的腐蚀失效
问题 1 什么是腐蚀？可分为几类？ 2 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热
钢为什么具有抗高温氧化能力？ 3 发生电化学腐蚀的条件是什么？ 4 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
.
一、腐蚀的定义和分类
1 腐蚀：材料表面和周围介质发生化学反 应或者电化学反应所引起的表面损伤现 象。
5 （2）过程：类似于疲劳断裂，是裂纹萌生和扩展过程。
二、过量变形失效
1 过量弹性变形及抗力指标
2 （1）零构件发生过量弹性变形失效： 3 Dl[Dl] (拉压或者弯曲条件下） 4 或者 q [q] （扭转条件下） 5 （2）过量弹性变形的原因：零构件的刚度不够 6 （3）抗力指标：弹性模量E或者切变模量G
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2 过量塑性变形及抗力指标
3 （1）发生条件：塑性变形量超过允许变形量 4 （2）原因：偶而过载或者零构件本身抵抗塑
，符号为s
T
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（2）给定温度下，在规定时间内使试样产生一
定蠕变总变形量d的应力值，符号为：s
T d
/
t
2 持久强度：材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的 能力。
3 表示方法：用给定温度和规定时间内试样发生 断裂时的应力表示，sTt t---时间；T----温度；
三、高温下零件的失效和防止
加工性能（切削、锻造等） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化）
.
三、 学习《机械工程材料》的目的
（1） 获得常用的金属材料、非金属材料的基本理论知 识，了解各种机械工程材料的基本特性和应用范围；
（2）在了解材料性能和设计之间关系的基础上，可根 据零件的工作条件和失效形式，正确设计和合理选材；
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第五节 零件的腐蚀失效
问题 1 什么是腐蚀？可分为几类？ 2 高温氧化腐蚀常发生在那些零件中？耐热
钢为什么具有抗高温氧化能力？ 3 发生电化学腐蚀的条件是什么？ 4 改善零件腐蚀抗力的主要措施是什么
.
一、腐蚀的定义和分类
1 腐蚀：材料表面和周围介质发生化学反 应或者电化学反应所引起的表面损伤现 象。
5 （2）过程：类似于疲劳断裂，是裂纹萌生和扩展过程。
土木工程材料(绪论)
承重结构材料如钢筋、混凝土等
具有特殊如防水、装饰、绝热材料等
二、土木工程材料的分类 (1) 按材料在工程中的功能分类 结构材料 它们在建筑中承受各种荷载，起骨架 作用，其质量好坏直接危及结构安全，属 于这类材料的有钢材、水泥混凝土等。
二、土木工程材料的分类
围护与隔绝材料 它们在建筑中起围护与隔绝作用，以
•10 [香港]中国银行大厦
一、土木工程材料在工程中的地位和作用 • 材料的质量直接关系到工程的质量
例如:记忆深刻的1998年抗洪救灾，长江流域发生了千年 一遇的洪水。南京九江大堤决口，原因是防洪大堤的 防渗墙应采用水泥浆，结果用泥浆替代。朱镕基怒斥 为“豆腐渣工程”。 例如:重庆綦门垮桥事故 。 1999年1月4日18时52分，横 跨重庆綦江县新旧城区的虹桥随着一声巨响在一瞬间 全部塌垮据不完全统计，这次人行桥梁塌垮事故至少 造成24人死亡，11名武警士兵和部分群众下落不明， 14人受轻重伤。
楼脆脆
楼歪歪
一、土木工程材料在工程中的地位和作用的分类 通过对诸多工程事故的分析，工程质 量与材料有关的比例是相当高的。主要表
现在以次充好，偷工减料，选择、使用材
料不当等原因。
二、土木工程材料的分类
土木工程材料品种繁多，我们可按不同原则进行分
类：
化学成分
无机材料
有机材料 复合材料
建筑结构材料 功能 建筑功能材料
四、土木工程材料的标准化
• 各级标准均有相应的代号，其表示方法由 标准名称、标准代号、发布顺序号和发布 年号组成。例如：
《烧结普通砖》GB/T 5101－1998
发布年号：1998年 发布顺序号：5101 推荐标准：T 标准代号：GB 标准名称：烧结普通砖
土木工程材料教材：绪论及第一章土木工程材料的基本性质
一般硬度越大耐磨性越章 土木工程材料的基本性质
§1-3 材料与水有关的性质
一、材料的亲水性与憎水性： 材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现 为亲水与憎水两种不同的性质。用润湿角判断。 润湿角： θ
θ≤90o 亲水材料 90o＜ θ≤180o 憎水材料
体积吸水率:
WV
m
b
mg V0
W
100 % Wm 0
mb——吸水饱和后质量 mg ——干燥状态下质量 V0——干燥时自然体积 0 ——干燥时体积密度
第一章 土木工程材料的基本性质
2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。
含水率
Wh ms mg mg 100%
绪
论
20世纪——预应力混凝土、高分子材料 21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材
2、土木工程材料的发展趋势： （1）轻质、高强；（2）发展多功能材料； （3）廉价、低耗能（4）由单一材料向复合材料及制品发展 （5）扩大装配式预制构件的工厂化生产； （6）用工农业废料、废渣等代替自然资源为原料，向环 保方向发展；（7）发展更多花色品种的装饰材料。
例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状
态下的体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，
烘干后的质量为82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙 率、闭口孔隙率。
解：密度=干质量/密实状态下的体积
=82.30/40×（1-0.24）=2.7g/cm3 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积
第一章 土木工程材料的基本性质
2、耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。常用 耐磨率表示（道路路面、工业地面、踏步、台阶等受磨损的 部位，选择材料需考虑其耐磨性）。
§1-3 材料与水有关的性质
一、材料的亲水性与憎水性： 材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现 为亲水与憎水两种不同的性质。用润湿角判断。 润湿角： θ
θ≤90o 亲水材料 90o＜ θ≤180o 憎水材料
体积吸水率:
WV
m
b
mg V0
W
100 % Wm 0
mb——吸水饱和后质量 mg ——干燥状态下质量 V0——干燥时自然体积 0 ——干燥时体积密度
第一章 土木工程材料的基本性质
2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。
含水率
Wh ms mg mg 100%
绪
论
20世纪——预应力混凝土、高分子材料 21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材
2、土木工程材料的发展趋势： （1）轻质、高强；（2）发展多功能材料； （3）廉价、低耗能（4）由单一材料向复合材料及制品发展 （5）扩大装配式预制构件的工厂化生产； （6）用工农业废料、废渣等代替自然资源为原料，向环 保方向发展；（7）发展更多花色品种的装饰材料。
例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状
态下的体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，
烘干后的质量为82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙 率、闭口孔隙率。
解：密度=干质量/密实状态下的体积
=82.30/40×（1-0.24）=2.7g/cm3 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积
第一章 土木工程材料的基本性质
2、耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。常用 耐磨率表示（道路路面、工业地面、踏步、台阶等受磨损的 部位，选择材料需考虑其耐磨性）。
建筑工程材料性能与应用概览
• 环境影响与可持续性：采用环保型混凝土，减少水泥用量，增加工业废渣利用率，降低碳排 放，符合绿色建筑标准。
3/13
钢材应用
• 结构钢的种类：包括碳素钢、合金钢等，每种钢材因其化学成分不同而具有独特的机械性能 和适用范围。
• 焊接与连接技术：采用电弧焊、激光焊等方法，确保结构件的牢固连接，同时保证焊接质量 以避免应力集中和裂纹产生。
天花板与隔断
• 吊顶材料的防火性能：采用 A 级不燃材料，有效阻隔火势蔓延，保障建筑内部安全。 • 吊顶材料的隔音性能：通过吸音棉等隔音材料的嵌入，降低噪音传播，提升室内环境的舒适
度。 • 玻璃隔断的采光效果：利用透明或半透明玻璃材质，增加自然光线渗透，营造明亮通透的空
间感。 • 玻璃隔断的美观设计：结合现代设计理念，玻璃表面可进行磨砂、喷绘等艺术加工，增添空
建筑工程材料性能与应用概览
Overview
1. 结构工程材料篇 2. 装饰装修材料篇 3. 防水保温材料篇
2/13
结构工程材料篇
混凝土材料
• 强度等级与适用范围：混凝土根据抗压强度分为不同等级，适用于各类建筑结构，从普通住 宅到大型桥梁，确保结构稳定与安全。
• 耐久性与维护要求：优质混凝土具有良好的耐久性，能抵抗风化、腐蚀。定期检查裂缝和渗 漏，及时修补，延长使用寿命。
• 耐用性与舒适度：地板材料需平衡耐磨性和脚感，硬木与复合地板兼具自然美感和适度弹性， 适合家庭与商业空间。
• 隔音与保暖：地毯以其卓越的吸音特性及保温效果，成为卧室与会议室的首选，尤其适用于 寒冷地区。
• 保养与修复：石材地面虽显豪华，但需定期打蜡抛光以维持光泽，裂缝修复技术可延长其使 用寿命。
7/13
• 屋顶保温材料的热工性能：屋顶保温材料需具备低导热系数和高抗压强度，以确保隔热效果 并承受屋面荷载，常用的如聚氨酯泡沫板。
3/13
钢材应用
• 结构钢的种类：包括碳素钢、合金钢等，每种钢材因其化学成分不同而具有独特的机械性能 和适用范围。
• 焊接与连接技术：采用电弧焊、激光焊等方法，确保结构件的牢固连接，同时保证焊接质量 以避免应力集中和裂纹产生。
天花板与隔断
• 吊顶材料的防火性能：采用 A 级不燃材料，有效阻隔火势蔓延，保障建筑内部安全。 • 吊顶材料的隔音性能：通过吸音棉等隔音材料的嵌入，降低噪音传播，提升室内环境的舒适
度。 • 玻璃隔断的采光效果：利用透明或半透明玻璃材质，增加自然光线渗透，营造明亮通透的空
间感。 • 玻璃隔断的美观设计：结合现代设计理念，玻璃表面可进行磨砂、喷绘等艺术加工，增添空
建筑工程材料性能与应用概览
Overview
1. 结构工程材料篇 2. 装饰装修材料篇 3. 防水保温材料篇
2/13
结构工程材料篇
混凝土材料
• 强度等级与适用范围：混凝土根据抗压强度分为不同等级，适用于各类建筑结构，从普通住 宅到大型桥梁，确保结构稳定与安全。
• 耐久性与维护要求：优质混凝土具有良好的耐久性，能抵抗风化、腐蚀。定期检查裂缝和渗 漏，及时修补，延长使用寿命。
• 耐用性与舒适度：地板材料需平衡耐磨性和脚感，硬木与复合地板兼具自然美感和适度弹性， 适合家庭与商业空间。
• 隔音与保暖：地毯以其卓越的吸音特性及保温效果，成为卧室与会议室的首选，尤其适用于 寒冷地区。
• 保养与修复：石材地面虽显豪华，但需定期打蜡抛光以维持光泽，裂缝修复技术可延长其使 用寿命。
7/13
• 屋顶保温材料的热工性能：屋顶保温材料需具备低导热系数和高抗压强度，以确保隔热效果 并承受屋面荷载，常用的如聚氨酯泡沫板。
工程材料-详细介绍
铁碳合金的分类
–
–
工业纯铁 钢
亚共析钢 共析钢 过共析钢 亚共晶白口铁 共晶白口铁 过共晶白口铁
–
白口铁
典型铁碳合金的结晶过程
–
共析钢( Wc = 0.77% )
–
亚共析钢( Wc = 0.45% )
–
过共析钢( Wc = 1.2% )
–
共晶白口铁( Wc = 4.3% )
静拉伸试验 (Tensile test)
– –
–
测量材料抵抗缓慢增加的拉力作用时表现出来的性 能，包括弹性、刚度、强度以及塑性。 应力 (stress)：单位面积上试样承受的载荷，用试样 承受的载荷除以试样的原始横截面积表示，单位： 帕斯卡。 应变 (strain)：单位长度的伸长量，用试样的伸长量 除以试样的原始标距表示。
金属的热加工(hot working)
–
–
热加工的概念 热加工对金属组织和性能的影响
细化晶粒，改善机械性能 消除铸态组织缺陷 形成“锻造流线”
二元合金相图
合金的相结构
– –
基本概念
合金(alloy)、组元(component)、相(phase)
晶格结构与溶剂相同 间隙固溶体、置换固溶体 固溶体的溶解度 组元间以化合键结合，晶格类型与组元不同 熔点高、硬度高、脆性大
拉伸试验机 拉伸试验的颈缩现象
应力
应变
低碳钢的应力－应变曲线
弹性和刚度
– –
–
–
弹性 (Elasticity)：金属材料受外力作用时产生变形, 当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。 弹性变形：随载荷撤除而消失的变形。 刚度：材料抵抗弹性变形的能力。 弹性模量 (Young’s modulus)：弹性下应力与应变的 比值，表示材料抵抗弹性变形的能力。
工程材料绪论全解PPT课件
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。
第一章绪论习题答案(建筑材料)
第一章绪论习题1．建筑工程材料主要有哪些类别?1）按使用功能分类根据建筑材料在建筑物中的部位或使用性能，大体上可分为三大类，即建筑结构材料、墙体材料和建筑功能材料。
根据材料的化学成分，可分为有机材料、无机材料以及复合材料三大类2．建筑工程材料的发展趋势如何?1．生产所用的原材料要求充分利用工业废料、能耗低、可循环利用、不破坏生态环境、有效保护天然资源。
2．生产和使用过程不产生环境污染，即废水、废气、废渣、噪音等零排放。
3．做到产品可再生循环和回收利用。
4．产品性能要求轻质、高强、多功能，不仅对人畜无害，而且能净化空气、抗菌、防静电、防电磁波等等。
5．加强材料的耐久性研究和设计。
6．主产品和配套产品同步发展，并解决好利益平衡关系。
第二章习题一、选择题1.脆性材料的如下特征，其中何者是正确的？_a_______A．破坏前无明显变形 B．抗压强度与抗拉强度均较高C．抗冲击破坏时吸收能量大 D．受力破坏时，外力所做的功大2.材料的密度指的是_c_______。
A.在自然状态下，单位体积的质量B.在堆积状态下，单位体积的质量C.在绝对密实状态下，单位体积的质量D.在材料的体积不考虑开口孔在内时，单位体积的质量3.材料在空气中能吸收空气中水分的能力称为_b_______。
A.吸水性B.吸湿性C.耐水性D.渗透性4．孔隙率增大，材料的____b____降低。
A、密度B、表观密度C、憎水性D、抗冻性5．材料在水中吸收水分的性质称为____a____。
A、吸水性B、吸湿性C、耐水性D、渗透性6．含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为____a____。
A、19.8gB、22gC、20gD、20.2g7．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是___c_____。
A、表观密度B、堆积密度C、密度D、强度8普通混凝土标准试件经28d标准养护后测得抗压强度为22.6MPa，同时又测得同批混凝土水饱和后的抗压强度为21.5MPa，干燥状态测得抗压强度为24.5MPa 。
《工程材料的性能》PPT课件
化工学院
§1-3 断裂韧性
有的大型转动零件、高压容器、桥梁等，常在其工件应力远低于屈服 点σ s的情况下突然发生低应力脆断。产生这种现象的原因与机件内部存 在着微裂纹和其它缺陷以及它们的扩展。 材料中存在裂纹时，在裂纹尖端就会产生应力集中，从而形成裂纹尖 端应力场，按断裂力学分析，应力场的大小可用应力强度因子K1来描述， 其单位为MPa ·m1/2，脚标Ｉ表示Ｉ型裂纹强度因子。
第一章 工程材料的性能
引言：
1、金属材料的性能 使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性 能、物理性能和化学性能。 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加 工和热处理的性能。
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削 加工性能和热处理工艺性能等。
2、金属材料力学性能 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有弹性、刚度、
5、F1点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
化工学院
§1-1 刚度、强度与塑性
二、弹性、强度和刚度
弹性是材料即刻恢复原状，不产生永久变形的性能。 刚度表征材料弹性变形抗力的大小。
1、弹性模量
E =σ /ε σ 符号： 材料产生弹性变形现象时的应力
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力 表示。 如：120HBS 500HBW 3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.
化工学院
§1-1 静载荷时材料的力学性能
引言：
硬度
1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法 有关。
§1-3 断裂韧性
有的大型转动零件、高压容器、桥梁等，常在其工件应力远低于屈服 点σ s的情况下突然发生低应力脆断。产生这种现象的原因与机件内部存 在着微裂纹和其它缺陷以及它们的扩展。 材料中存在裂纹时，在裂纹尖端就会产生应力集中，从而形成裂纹尖 端应力场，按断裂力学分析，应力场的大小可用应力强度因子K1来描述， 其单位为MPa ·m1/2，脚标Ｉ表示Ｉ型裂纹强度因子。
第一章 工程材料的性能
引言：
1、金属材料的性能 使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性 能、物理性能和化学性能。 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加 工和热处理的性能。
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削 加工性能和热处理工艺性能等。
2、金属材料力学性能 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有弹性、刚度、
5、F1点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
化工学院
§1-1 刚度、强度与塑性
二、弹性、强度和刚度
弹性是材料即刻恢复原状，不产生永久变形的性能。 刚度表征材料弹性变形抗力的大小。
1、弹性模量
E =σ /ε σ 符号： 材料产生弹性变形现象时的应力
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力 表示。 如：120HBS 500HBW 3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.
化工学院
§1-1 静载荷时材料的力学性能
引言：
硬度
1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法 有关。
工程材料性能及应用简介绪论课件
Periodic table of the elements with those elements that are inherently metallic in
nature in color.
工程材料性能及应用简介绪论课件
24
按材料成分：
材料的分类
（2）高分子材料：有机聚合物。
热塑性塑料：尼龙 聚乙烯 聚氯乙稀 聚丙烯 …… 热固性塑料：树脂 聚氨酯 ……
弹性材料：天然橡胶 合成橡胶
Miscellaneous internal parts of a
contemporary parking meter are made of an
acetal(缩醛) polymer. Engineered polymers
are typically inexpensive and characterized by ease of formation and adequate structural properties. (Courtesy of the Du Pont Company, Engineering Polymers Division)
热膨胀系数α 温度上升1℃时，单位长度的伸长量
mm/(℃ ·mm)或℃-1
工程材料性能及应用简介绪论课件
15
材料的性能 物理性能
熔点 物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。
电阻与电导 电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻。单位是
•M，其倒数称为电导率 S/M
西门子/米
电阻温度系数 温度上升1℃时，电阻率 的变化系数，单位℃-1
工程材料性能及应用简介绪论课件
4
材料的性能 力学性能
材料的力学性能是指材料处于特定环境因素
工程材料 第1章-金属材料的力学性能解读
F0 F1 100% 断面收缩率： F0
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
断裂后
第二节 硬度
材料抵抗其他更硬物质压入其表 面的能力，是表面局部变形的能力。 1、布氏硬度HB
HB 0.102 2P
D( D D 2 d 2 )
布 氏 硬 度 计
压头为钢球时，布氏硬度用符号 HBS表示，适用于布 氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏 硬度在650以下的材料。
体心立方金属具有韧脆转
变温度，而大多数面心立 方金属没有。
韧脆转变温度。
建造中的Titanic 号
TITANIC
TITANIC的沉没
与船体材料的质量
直接有关
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板 （右图）的冲击试验结果
Titanic
近代船用钢板
第四节 疲劳强度
疲劳：材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂 的现象。
式中，σ—应力，单位MPa ;
F—外力，单位N; S—横截面积，单位mm2。
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为 变形。 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机
第一节 强度和塑性
强度：材料在外力作用下抵
抗变形和破坏的能力。 屈服强度s：材料发生微 量塑性变形时的应力值。 单位是Mpa。
显微维氏硬度计 小 负 荷 维 氏 硬 度 计
第三节 冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷作 用而不破坏的能力。
指标为冲击
韧性值Ak(通
过冲击实验
测得)。
韧脆转变温度
材料的冲击韧性随温度 下降而下降。在某一温 度范围内冲击韧性值急 剧下降的现象称韧脆转 变。发生韧脆转变的温
建筑材料1绪论性能.ppt
指材料体积内被固体物质充实的程度
式中：
D V 0 100% V0
v:材料在绝对密实状态下的体积（cm3）
v0:材料在自然状态下的体积（包含孔隙） （cm3）
返回
2 孔隙率 指材料体积内孔隙所占的体积比
P V0 V 1 V (1 0 ) 100% (1 4)
V0
体积吸水率：
W体＝
V水 V1
＝
m湿－m干 V1
1 100％
H2O
W体:材料的体积吸水率（％）
V水:材料在吸水饱和时，水的体积（cm3）
V1：干燥材料在自然状态下的体积（cm3）
ρH2O:水的密度
质量吸水率与体积吸水率的关系：
W体＝W质0
1
H2O
质量吸水率和体积吸水率表示不同性质材
料吸水性。(吸水率实验)
答：
二、材料与水有关的性能 （一）亲水性与憎水性
指材料表面与水的亲和力
湿润角
毛细现象
一般建筑（尤其是外表面）希望其具有憎水的表面， 以保持其清洁
（二）、吸水性与吸湿性
1、吸水性
材料吸收水份的能力称吸水性
指标： 吸水性的大小用吸水率表示
质量吸水率：
W
质＝
m湿－m干 m干
100％
（1-10）
W质：材料质量吸水率（％） m湿：材料吸水饱和后的质量（g） m干：材料烘干到恒重的质量（g）
(T2－T1):材料受热或冷却前后的温差（K）
常用建筑材料的热导率、比热
材料
铜
热导率 [W/(m*k)]
370
比热 [J/(g*k)]
近代:落后衰败 现代:飞速发展，尚需努力
建筑材料的标准化生产
式中：
D V 0 100% V0
v:材料在绝对密实状态下的体积（cm3）
v0:材料在自然状态下的体积（包含孔隙） （cm3）
返回
2 孔隙率 指材料体积内孔隙所占的体积比
P V0 V 1 V (1 0 ) 100% (1 4)
V0
体积吸水率：
W体＝
V水 V1
＝
m湿－m干 V1
1 100％
H2O
W体:材料的体积吸水率（％）
V水:材料在吸水饱和时，水的体积（cm3）
V1：干燥材料在自然状态下的体积（cm3）
ρH2O:水的密度
质量吸水率与体积吸水率的关系：
W体＝W质0
1
H2O
质量吸水率和体积吸水率表示不同性质材
料吸水性。(吸水率实验)
答：
二、材料与水有关的性能 （一）亲水性与憎水性
指材料表面与水的亲和力
湿润角
毛细现象
一般建筑（尤其是外表面）希望其具有憎水的表面， 以保持其清洁
（二）、吸水性与吸湿性
1、吸水性
材料吸收水份的能力称吸水性
指标： 吸水性的大小用吸水率表示
质量吸水率：
W
质＝
m湿－m干 m干
100％
（1-10）
W质：材料质量吸水率（％） m湿：材料吸水饱和后的质量（g） m干：材料烘干到恒重的质量（g）
(T2－T1):材料受热或冷却前后的温差（K）
常用建筑材料的热导率、比热
材料
铜
热导率 [W/(m*k)]
370
比热 [J/(g*k)]
近代:落后衰败 现代:飞速发展，尚需努力
建筑材料的标准化生产
材料结构表征与应用第一章-绪论-课件
1表面成分分析 （可作深度分析）
2表面能带结构分 析
3表面结构定性分 析与表面化学研究
约0.4~2nm（俄歇 约0.5~2.5nm(金属
电子能量
及金属氧化物)；
50~2000eV范围内） 约4~10nm(有机化
（与电子能量及样 合物和聚合物)。
品材料有关）
1表面能带结构分 析 2表面结构定性分 析与表面化学研究
第一章 绪论
方法或仪器
分析原理
透射电镜（TEM）透射与衍射
检测信号
基本应用
透射电子与衍 射电子
1形貌分析（显微组织、晶体缺陷） 2晶体结构分析 3成分分析（配附件）
扫描电镜（SEM）电子激发二次 电子；电子吸 收和背散射
二次电子、背 散射电子和吸 收电子
电子探针 （EPMA）
电子激发特征X X光子 射线
第一章 绪论
材料分析是通过对表征材料的物理性质或 物理化学性质参数及其变化(称为测量信号或 表征信息)的检测实现的。即材料分析的基本 原理（或称技术基础）是指测量信号与材料成 分、结构等的特征关系。采用各种不同的测量 信号形成了各种不同的材料分析方法。
材料结构的表征（或材料的分析方法）就 其任务来说，主要有三个，即成分分析、结构 测定和形貌观察。
7、拉曼光谱分析：是一种散射光谱分析方法。
第一章 绪论
分析方法
基本分析项目与应用
原子发射光谱分析 （AES）
原子吸收光谱分析 （AAS） X射线荧光光谱分析 （XFS） 紫外、可见（分子） 吸收光谱分析（UV、 VIS）
元素定性、半定量、定量分析。对 于无机物分析是最好的定性、半定 量分析方法。 元素定量分析
约0.4~2.0nm(光 电子能量 10~100eV范围内)。
第一章绪论 力学性能(含答案)
第一章绪论力学性能(含答案)绪论-第一章（含答案）一、(共35分)填空题（在空白处填上正确的内容）1、材料按化学组成可分为________、________、________、________。
答案：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料2、工程材料是指具有一定的________，在特定条件下能够承担某种功能，被用来制取零件和元件的材料。
答案：性能3、工程材料按使用性能分类，可分为________和________两大类。
答案：结构材料、功能材料4、在结构材料中，________是应用最广泛的工程材料。
答案：金属材料5、金属材料按其化学组成可分为________和________两大类。
答案：黑色金属材料（钢和铸铁）、有色金属材料（除钢铁之外的金属材料）6、表征金属材料塑性指标的有________和________，分别用符号δ和ψ表示。
答案：延伸率、断面收缩率7、材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为________。
答案：冲击韧性8、材料常用的塑性指标有________和________两种。
答案：延伸率、断面收缩率。
9、金属材料在无数次________作用下而不破坏的最大应力叫疲劳强度。
答案：交变应力10、结构材料是以其________为性能指标，用来制造承受载荷、传递动力的零件和构件的材料。
答案：力学性能11、最常用的硬度指标有________硬度、________硬度和________硬度。
答案：布氏、洛氏、维氏12、材料抵抗变形和断裂的能力称为________。
答案：强度13、在交变应力作用下，零件所承受的应力虽然低于其________，但经过较长时间的工作会产生裂纹或突然断裂，这种现象称为材料的疲劳。
答案：屈服强度14、功能材料是以其________为性能指标，用来制造具有特殊性能的元件的材料。
答案：物理性能15、从金属的力学性能考虑，工业中一些需要较大变形的加工工序如轧制，挤压，拉拔，应选________较低，________较高的材料。
工程材料性能及应讲义用简介绪论36P
15
材料的性能 物理性能
材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、 光、磁等)以及环境变化时它们的变化程度。
密度与比容 单位体积物质的质量 Kg/m3
单位质量的物质所占的体积 m3/Kg
导热率 物体内温度梯度为1℃/m时，在单位时间、单位
面积内传递的热量 W/(m·K)
热膨胀系数α 温度上升1℃时，单位长度的伸长量
主要有 （1）力学性能 （2）物理性能 （3）化学性能 （4）工艺性能。
4
不同服役条件对材料性能的要求不同
5
材料的性能 力学性能
材料的力学性能是指材料处于特定环境因素
(温度、介质等)时，在外力或能量的作用下表现出
来的变形和破坏的特征。
通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负荷。材料的主要力 学性能有：
11
力学性能 冲击韧性
冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。常用一次弯
曲冲击韧性试验ak值来表示。以带缺口标准试样快速冲断时，单位横截 面积吸收的功来衡量。冲击韧性是材料强度和塑性综合作用的结果。
试样尺寸
试验方法
12
力学性能 断裂韧度
断裂韧性是材料中存在缺陷时，材料抵抗脆性断裂的 能力。
题栏中诸多内容中的一项，用的得当可以反映设计的先进性， 达到价廉物美造出来，甚至会隐藏祸根，导致使用 中酿成事故和灾难。
3
0.2 材料的性能
材料的性能是指材料的性质和功能。 性质是本身所具有的特质或本性； 功能是人们对材料的某种期待与要求中可以承担功 效，以及承担该功效下的表现或能力。
mm/(℃ ·mm)或℃-1
16
材料的性能 物理性能
熔点 物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。
材料的性能 物理性能
材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、 光、磁等)以及环境变化时它们的变化程度。
密度与比容 单位体积物质的质量 Kg/m3
单位质量的物质所占的体积 m3/Kg
导热率 物体内温度梯度为1℃/m时，在单位时间、单位
面积内传递的热量 W/(m·K)
热膨胀系数α 温度上升1℃时，单位长度的伸长量
主要有 （1）力学性能 （2）物理性能 （3）化学性能 （4）工艺性能。
4
不同服役条件对材料性能的要求不同
5
材料的性能 力学性能
材料的力学性能是指材料处于特定环境因素
(温度、介质等)时，在外力或能量的作用下表现出
来的变形和破坏的特征。
通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负荷。材料的主要力 学性能有：
11
力学性能 冲击韧性
冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。常用一次弯
曲冲击韧性试验ak值来表示。以带缺口标准试样快速冲断时，单位横截 面积吸收的功来衡量。冲击韧性是材料强度和塑性综合作用的结果。
试样尺寸
试验方法
12
力学性能 断裂韧度
断裂韧性是材料中存在缺陷时，材料抵抗脆性断裂的 能力。
题栏中诸多内容中的一项，用的得当可以反映设计的先进性， 达到价廉物美造出来，甚至会隐藏祸根，导致使用 中酿成事故和灾难。
3
0.2 材料的性能
材料的性能是指材料的性质和功能。 性质是本身所具有的特质或本性； 功能是人们对材料的某种期待与要求中可以承担功 效，以及承担该功效下的表现或能力。
mm/(℃ ·mm)或℃-1
16
材料的性能 物理性能
熔点 物质由固态转变为液态的温度，反映固态下原子间结合力。
工程材料(EngineeringMaterials)
4．复合材料 是由两种或两种以上的材料组合而成的材料
。
①按基体相种类分：聚合物基、金属基、 陶瓷基、 石墨基等。 ②按用途分：结构、功能、智能复合材料。
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。
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。
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。
镁铝合金手机壳
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。
磁浮列车（时速430公里）
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。
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。
。
①按基体相种类分：聚合物基、金属基、 陶瓷基、 石墨基等。 ②按用途分：结构、功能、智能复合材料。
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。
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。
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。
镁铝合金手机壳
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。
磁浮列车（时速430公里）
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。
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。