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过控工程材料课件1

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工业过程控制工程课件-串级控制系统

工业过程控制工程课件-串级控制系统
6.1.1 串级控制系统的概念
实例2：硝酸生产中氧化炉内温度控制 要求：T控制在840±5℃范围之内
6.1.1 串级控制系统的概念（实例2）
措施之一：简单温度控制系统 特点：对所有T的干扰都包含在控制回路中。 结果：响应不灵敏，动作迟缓， 最大偏差±10℃ 原因：控制通道滞后大，对氨气总管压力波 动引起氨气流量的频繁变化，不能及 时克服。
6.1.2 方块图及常用名词
6.1.2 方块图及常用名词
串级控制系统的名词术语： P69 主变量（ y1），保持其平稳是控制的 主要目标。 副变量（y2），它是被控过程中引出 的中间变量。
6.1.3 串级控制系统的工作过程
下面分析系统引入干扰后的工作过程： a.出现二次干扰F2：导致氧气流量增加Q↑。 由框图可见，F2至副变量Y2距离短，距主变量Y1距离长。流量Q的变化首先被 副变送器检测到，由FC进行控制。 初始阶段，Q的变化不会一下子影响 到炉温T，故TC的输出暂时不变，即FC的 输入暂时不变。
6.1.3 串级控制系统的工作过程
工作过程分析： 实例：氧化炉反应温度流量串级控制系统 已知条件：控制阀：气开式 稳定状态：物料、能量达到平衡并维持不变； TC、FC输出相对稳定，控制阀处 于某一开度位置不变。
6.1.3 串级控制系统的工作过程
b. 出现一次干扰F1 ：导致T升高 （推理方法1） F1 → T↑→ ym1 ↑ → uC1↓ TC设定值r1不变 → FC设定值r2 ↓ → e2 ↓ = r2 ↓ – ym2 ( ym2 暂时不变 ) → u2 ↓ （FC:反作用方式 → “+” 极性）
6.1.1 串级控制系统的概念
串级系统和简单系统的显著区别： 串级系统在结构上形成两个闭环 通用的串级控制方块图： P70图6.1-2 副回路（或副环）：包含在虚线框内的部分， 在控制系统中起“粗调”作用 主回路（或主环）：在控制系统中起“细调”作用

过控课件

过控课件

绪论 二、常用术语
1、被控参数Controlled Variable - CV ：按照生产过程要求，某些变量应该维 持在稳定的变化范围内，如果对其施加控制作用，就称其为被控参数。如温 度、压力、流量、液位、成分等。 2、干扰Disturbance Variable, DV :凡是影响被控量的各种作用均叫做干扰或 扰动。分内干扰和外干扰。(内干扰如原料成分变化等。) 3、控制参数Manipulated Variable, MV ：即调节介质。如储水槽液位控制系 统的给水量。
一、系统组成
绪论
绪论 主要组成部分 (1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备 或装置。 (2)、检测变送器：仪表课中已做介绍 (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制 阀。常见的有气动和电动两种。 (5)、控制阀：控制进料量。有气开式和气关式 之别。
绪论 P PI PID 位式 5、按是否形成闭合回路分类：
4、按控制器的动作分类：
有开环和闭环
绪论 二、按设定值形式分类 1、定值控制系统
是工业生产过程中应用最大的一种过程控制系统。 在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生 产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近 波动。
绪论
B1 100% C
定值控制系统采用最 大动态偏差Z表示超 调程度。即：
Z B1 C
绪论
3．余差：它是控制系统 的最终稳态偏差e(∞)。 阶跃输入下，余差 （Steady-state error） 为：
e() R y() R C
定值控制系统中R=0，因 此有：e(∞)= -C。
分析和综合的理论基础发展到了现代控制理论。

《机械工程材料》总复习DLUT过控.ppt

《机械工程材料》总复习DLUT过控.ppt

条件屈服强度 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。 疲劳强度 -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的
最大应力。 ⑶ 塑性：材料断裂前承受最大塑性变形的能力。指
标为、。 ⑷ 硬度：材料抵抗局部塑性变形的能力。指标为
HB、HRC。
⑸ 冲击韧性：材料抵抗冲击破坏的能力。指标为αk。 材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
②晶向指数：晶向上任一点坐标值取整加[ ]
立方晶系常见的晶面和晶向
⑷ 晶面族与晶向族
指数不同但原子排列完全相同的
a
晶面或晶向。
3
⑸密排面和密排方向 ——同滑移面与滑移方向
在立方晶系中，指数相同的晶面与晶向相互垂直。
2、实际金属
⑴ 多晶体结构：由多晶粒组成的晶体结构。 晶粒：组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体。 晶界：晶粒之间的交界面。 ⑵ 晶体缺陷—晶格不完整的部位 ① 点缺陷 空位：晶格中的空结点。 间隙原子：挤进晶格间隙中的原子。 置换原子：取代原来原子位置的外来原子。
金属的晶粒越细，晶界总面积越大，位错障碍越多； 需要协调的具有不同位向的晶粒越多，使得金属塑性 变形的抗力越高。
晶粒越细，单位体积内同时参与变形的晶粒数目越多， 变形越均匀，在断裂前将发生较大塑性变形。强度和 塑性同时增加，在断裂前消耗的功大，因而韧性也好。
细晶强化：通过细化晶粒来提高强度、硬度和塑性、 韧性的方法。
⑵ 间隙固溶体：溶质原子处于溶剂晶格间隙所形成 的固溶体。
为过渡族金属元素与小原子半径非金属元素组成。 铁素体：碳在-Fe中的固溶体。 奥氏体：碳在-Fe中的固溶体。 马氏体：碳在-Fe中的过饱和固溶体。 固溶强化：随溶质含量增加，固溶体的强度、硬度
增加，塑性、韧性下降的现象。

过程装备与控制工程概论(共11张PPT)

过程装备与控制工程概论(共11张PPT)
第5页，共11页。
进度安排
11月15日前确定选题
– 选题名称、参加人员（班级、学号、电子邮箱， 初步分工）以班级为单位用电子邮件发送到 （班长负责登记）：
– 涂善东（sttu@)
12月15日提交论文全文（电子版） 12月20日提交PPT 书面报告（论文+PPT）于12月25日以班级 为单位提交：
宇宙飞船舱门开启结构的设计
第11页，共11页。
先进发动机的技术原理 精细化学品制造工艺及设备
温度、压力、浓度的传感与测量
太阳能热电技术和装备 微型能源、动力技术 二氧化碳相关技术
第10页，共11页。
其他过程装备技术（供参考）
温度、压力、浓度的传感与测量 先进过程控制技术 传感器技术及其在过程控制中的应用 分离过程设备及其在各个领域中的应用 过程装备的安全技术 安全阀的作用：核电安全阀
第8页，共11页。
化工、石化工业（供参考）
化肥的作用及其生产工艺和关键设备 电子化学品的生产技术与装备，如硅、碳 化硅的生产技术 石油的作用及其转变为汽油、煤油和化学 品的工艺和关键设备 煤及天然气转变为汽油、煤油和化学品的 工艺和关键设备 精细化学品制造工艺及设备 微化工装置
第9页，共11页。
发电动力过程技术（供参考）
在论文末注明每个人的贡献。
对于创新的设计思路可以降低字数的 要求，但要求有设计草图
– 按工程制图要求，至少提交一张A3大小图 纸
第3页，共11页。
提出一个问题
每个人用单独一页纸提出一个问题 并简略解释为什么要提出这个问题
第4页，共11页。
评价标准
内容是否新颖、完整并达到字数要求35% 内容是否贴合课程10% 是否符合格式规范10% 参考文献是否充分10%（5篇以上） 是否抄袭（一票否决） 有无单独提出问题10% PPT是否美观，应用了动画，表达了核心内容 25%

工程材料-过控-13-复合材料

工程材料-过控-13-复合材料
• 硬质合金硬度极高， 且热硬性、耐磨性好 ，一般做成刀片，镶 在刀体上使用。
硬质合金模具
硬质合金轴承刀具
复合材料
层状复合材料
• 层状复合材料是指在 基体中含有多重层片 状高强高模量增强物 的复合材料。

这种材料是各向 异性的(层内两 维同性)。如碳 化硼片增强钛、 胶合板等。
层状陶瓷复合材料断口形貌 三明治复合
纤维增强复合材料
• 纤维增强复合材料的强度和刚性与纤维方向有关。
• 纤维无规排列时，能获得基本各向同性的复合材料。
均一方向的纤维使材料具有明显的各向异性。纤维采 用正交编织，相互垂直的方向均具有好的性能。纤维 采用三维编织，可获得各方向力学性能均优的材料。
纤维在基体中的不同分布方式
纤维增强复合材料
复合材料
• 复合材料是由两 种或两种以上化 学性质或组织结
构不同的材料组
合而成的材料。
复 合 材 料 船 体
复合材料
• 复合材料是多相材料，主要包括基体相和增强相。
• 基体相是一种连续相，它把改善性能的增强相材料固
结成一体，并起
传递应力的作用。

增强相起承受应 力（结构复合材 料）和显示功能 (功能复合材料) 的作用。
纤维的种类和性能
• 1、玻璃纤维：用量最大、 价格最便宜。 • 2、碳纤维：化学性能与碳 相似。 • 3、硼纤维：耐高温、强度 、弹性模高。 • 4、金属纤维：成丝容易、 弹性模量高。 • 5、陶瓷纤维：用于高温、 高强复合材料。
玻璃纤 维
碳纤维
SiC纤维
纤维增强复合材料
• 6、芳香族聚酰胺纤维: 强度、弹 性模量高，耐热。 • 7、聚乙烯纤维: 韧性极好，密度 非常小 。 • 8、晶须：是直径小于30m，长 度只有几毫米的针状单晶体，断 面呈多角形, 是一种高强度材料。 • 分为金属晶须和陶瓷晶须。金属 中, Fe晶须已投入生产。工业生产 的陶瓷晶须主要是SiC晶须。

浅谈过控专业课件

浅谈过控专业课件

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THANKS
经过几十年的发展，过控专业逐渐形 成了较为完善的教学和科研体系，培 养了大批高素质的工程技术人才，为 相关行业的发展做出了重要贡献。
目前，过控专业在国内外均有较为广 泛的应用，涉及到众多工业领域。随 着科技的不断进步和产业结构的调整 ，过控专业面临着新的机遇和挑战。 未来，过控专业将更加注重交叉学科 的融合，加强技术创新和产业升级， 以满足国民经济和科技发展的需求。
浅谈过控专业课件
目 录
• 过控专业概述 • 过控专业的基本知识 • 过控专业的核心课程 • 过控专业的实践环节 • 过控专业的就业方向与前景 • 过控专业的发展趋势与挑战
01
过控专业概述
什么是过控专业
定义：过控专业全称为过程装备与控 制工程，是一门涉及机械、材料、控 制工程等多领域的交叉学科。该专业 主要培养具备化学工程、机械工程、 控制工程和管理工程等方面的基本知 识和技能，能在化工、石油、能源、 轻工、环保等领域从事过程装备的设 计、制造、控制、管理、维护和营销 等方面工作的复合型工程技术人才。
03
过控专业的核心课程
化工原理
总结词：核心基础
详细描述：化工原理是过控专业的核心基础课程，主要涉及化工生产过程中各种单元操作的基本原理 、流程和设备选型等知识。通过学习，学生能够掌握流体流动、传热、传质等基本物理现象和过程， 为后续专业课程的学习奠定基础。
化工设备与机械基础
总结词：设备机械
详细描述：化工设备与机械基础是过控专业的重要课程，主要介绍化工生产中常用的设备、机械和装置的结构、工作原理和 操作维护方法。通过学习，学生能够了解压力容器、管道、泵、风机等化工设备的原理和设计，以及机械传动、液压传动、 气压传动等机械基础知识。

《过控技术第三章》PPT课件

差的范围，所得的测量结果才有意义。
20
1．测量误差及分类 根据测量误差的性质，误差分为：
误差
系统误差 随机误差
粗大误差
21
（1）系统误差
在相同条件下，多次测量同一被检测量的 过程中，误差的绝对值和符号恒定不变，或按某 一规律变化。 产生原因：
a.测量工具不准确或安装调整不正确； b.测试人员的分辨能力差或读数习惯有误； c.测量方法有缺陷。
13
1.传感器： 感受被检测量的变化，信息，并将被检测量
转换成相应的电信号输出。 传感器是检测仪表与被测对象直接发生联系
的部分。 传感器的好坏，直接影响检测仪表的质量。
所以它是检测仪表的重要部件。
14
对传感器的要求： （1）准确性 传感器的输出信号必须准确地反映被检测 量的变化，即： 传感器输入输出关系必须是严格的单值函 数关系，最好为线性关系。
18
3.显示件(显示器) 作用：显示被检测量的数值，可以显示瞬时量、 累积量、越限报警等。 类型： 指针式(模拟式显示)； 数字式； 屏幕式(图像显示式)。 显示仪表常被称为二次仪表。 ***
19
§3-2 误差
一.误差基础 测量误差：测量结果与被检测量真值之间
的差异，称为测量误差。 只有在得到测量结果的同时，指出测量误
环境、测量人员熟练程度有变化，所得到的测量结果的可靠程度不同，称不等精 度测量法。
9
等精度测量与不等精度测量的适用场合： ①在进行科学研究或重要的检定工作时，在众多的被检测量中，为了获得其中某 几个参数更可靠和精度更高的测量结果才采用不等精度测量法。 ②通常工程技术中，采用的是等精度测量法。
10
(4)接触测量与非接触测量 接触测量法：测量时仪表的某一部分(一般为传感器部分)必须接触被测对象(被测

过程装备与控制工程之工程材料课件

断裂是金属材料在应力的作用下分为互不相连的两个或两 个以上部分的现象。

断裂－金属材料在变形超过其塑性极限—完全分开. 原子间结合力遭受破坏。
断裂过程一般都经历三个阶段，即裂纹的萌生、裂纹的亚稳 扩展及失稳扩展，最后是断裂。 所有材料断裂后，在断裂部位都有匹配的两个断裂表面，称 为断口，断口及其周围留下与断裂过程有密切相关的信息。


(2) 韧性断裂
在断裂之前产生显著的宏观塑性变形的断裂叫做 韧性断裂。 a．韧性断裂的特征 韧性断裂是一个缓慢的断裂 过程，塑性变形与裂纹成长同时进行。裂纹萌生及

亚稳扩展阻力大、速度慢，材料在断裂过程中需要
不断消耗相当多的能量。随着塑性变形的不断增加，
承载面积减小，至材料承受的载荷超过了强度极限

韧脆转变温度 在一系列不同温度的冲击试验中， 冲击吸收功AK急剧变化或断口韧性转变的温度区域 (GB／ T 229—1994《金属夏比缺口冲击试验方 法》)。 断口形貌转变温度FATT 无塑性转变温度NDT


③尺寸效应。钢板与锻件的厚度对脆性断裂有较大的影响， 当钢的洁净度不够高，同一钢号随厚度的增加，其韧性有显 著的变化。
过程装备失效存在着各种不同的情况： a. 完全失去原有功能的现象是失效； b. 装备性能劣化，不能完成指定的任务是失效；


c. 失去安全工作能力的情况也属于失效。

金属构件的失效按材料失效的性质分类，常见的
失效形式分为三大类：变形失效、断裂失效及表
面损伤。

各种失效形式均有其产生的条件、特征及判断的 依据，但实际的失效往往是多种因素共同作用的 结果，是多种特征的掺合，分析时要注意。
b．韧性断裂的断口形态

过控工程材料课件5


第5章 金属材料的主要性能
5.1.2
硬度( hardness )
抵抗外物压入的能力，称为硬度――综合性能指标。
1．布氏硬度HB ( Brinell-hardness )
适用范围: ＜450HBS; ＜650HBW;
适用于未经淬火的钢、铸铁、有色 金属或质地轻软的轴承合金。
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Titanic
一项新的科学研究回答了80年未解之谜
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
第5章 金属材料的主要性能
5.2
金属材料的加工工艺性能
5.2.1 焊接性能
----（可焊性、焊后开裂的倾向、焊区硬度）
•
• •
金属材料对焊接加工的适应性称焊接性。也 就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接 头的难易程度。
（1）碳当量 Ceq=C+Mn/6+（Cr+Mo+V）/5+（Ni+Cu）/15（%）
Ceq＜0.45%，焊接性较好；
Ceq＞0.6%，焊接性较差。
考虑化学成分对钢的焊接性的影响。
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第5章 金属材料的主要性能
钢材的碳含量是焊接性好坏的主要因素。低 碳钢和碳的质量分数低于0.18 %的合金钢有较好 的焊接性能。碳含量和合金元素含量越高, 焊接性 能越差。
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第5章 金属材料的主要性能
5.2.1 焊接性能
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這件江蘇南京出土的吳國青 瓷羊是成熟青瓷的代表作。 瓷羊是成熟青瓷的代表作。
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绪
论
二、 材料与人类现代文明
－－材料是发展高科技的先导和基石 －－材料是发展高科技的先导和基石
支撑人类现代文明大厦的四大支柱技术：
材料科学与技术 材料 生物科学与技术 生物 能源科学与技术 能源 信息科学与技术 信息
其中材料是基础！
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材料－技术大厦的砖石
材料是所有科技进步的核心
建筑、交通、能源、计算机、通信、多媒体、生物医学工程 无一不依赖材料科学与技术的发展来实现和突破。
可以使用的占主导地位的材料。 可以使用的占主导地位的材料。
——石器时代、青铜器时代、铁器时代、人工合成材料时代……。 ——发展得越来越快。
材料应用的发展是人类发展的里程碑！
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绪
论
400,000 BC——4,500 BC 石器时代（ 石器时代（Stone Age） ）
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绪
论
What？华夏文明的独特贡献 ？
瓷器則是中國先民的偉大發明， 瓷器 要比國外出現早1500 年以上， 它是中華民族的寶貴歷史遺產 之一.
世界四大文明古國對於掌握製 陶技術與生產陶器都是獨立發 明的，發展時間上也相差不遠。 從原始瓷器到成熟瓷器的提高 幾乎經歷了1500 年之久，至遲 在東漢晚期 東漢晚期，中國已能燒製出 東漢晚期 成熟的青瓷，完成了由原始瓷 器向標準瓷器的過渡。
绪
论
生物、 生物、生活－材料技术的发展改变我们的生
活
仿真手臂
人 工 关 节 “ 发 的
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0.2 工程材料的分类
一、工程材料的性能
工程材料－在实际工况中要求强度、塑性、韧性等力学性能的 结构材料。
使用性能 工程材料的性能 工艺性能
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绪
论
轻质材料
实 例 材料 铝合金 压气机叶片 强度范围 MPa 150-450 比强度 MPa 55－160
钛合金 压气机机匣
350-1100
80－245
飞机尾翼
碳纤维 复合材 料
1000－ 1200 （顺纤维 方向）
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绪论
三、本课程的主要内容 遵循使用性能原则、工艺性能原则和 经济性能原则合理选材。
Engineering Materials
625－750
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绪
论
航天飞机
在美国卡拉维纳 尔角航天基地待升空 的（穿梭机）。它是 人类高技术的结晶。 它应用了成千上万种 材料，特别是一些高 技术的新型材料（本 照片选自美国 Kennedy Space Center 的 Tourbook）。
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绪论
高温：可在 高温：可在1000℃以上； ℃以上； 低温：可达－ 低温：可达－270℃； ℃ 高压：可用于5万个大气压 万个大气压； 高压：可用于 万个大气压； 高真空：可达（ mmHg） 高真空：可达（10 -9—10 -10 mmHg） 容器内的介质绝大多数是易燃、易爆、 容器内的介质绝大多数是易燃、易爆、剧毒和 具有强腐蚀性。 具有强腐蚀性。
绪
论
青铜： 青铜：第一种合金
青铜，古称金或吉金，是红铜与 其它化学元素（锡、镍、铅、磷 等）的合金。 史学上所称的“青铜时代”是指 大量使用青铜工具及青铜礼器的 时期。保守的估计，这一时期主 要从夏商周直至秦汉，时间跨度 约为两千年左右，这也是青铜器 从发展、成熟乃至鼎盛的辉煌期。 到春秋戰國時期，齊國工匠總結 科技經驗寫成的《考工記》一書 《考工記》 中，提出了「金有六齊」，這是 世界科技史上最早的冶銅經驗總 結。
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夏钺
戈
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绪
论
三星堆
立人像铸于商代晚期，人像高 172厘米，底座高90厘米，通 高262厘米，是世界上最大的 青铜立人像，被尊称为“世界 铜像之王”。 突目面具铸于商代晚期，原件 高64.5厘米，宽138厘米，眼 球柱状外突长达13.5厘米，其 造型在世界上亦属首见。
绪
论
单晶硅片，高纯钛、 单晶硅片，高纯钛、 SiO2和铬等薄膜 和铬等薄膜 锗、硅半导体。 硅半导体。 钨、钼电极。
电子管16K内存器。
图中的女士要用显微镜才看得到现在的集 成电路16 K内存器
第一台电子管 电子管组成的计算机重 电子管 达30吨，用电相当于一个小的城 市。
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Engineering Materials MAT,SWJTU 教程首页 本章首页 上一页 下一页 结束放映
What? “组织结构” 组织结构” 组织结构
绪论
Engineering Materials
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பைடு நூலகம்
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绪论
二、工程材料的分类
金属
Way?
材料 陶瓷
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绪论
过程装备是化工生产的重要技术装备。
绪论
现代化工企业的雄姿
绪论
过程装备应用广泛。
绪论
常用的典型过程装备有四类。 这是反应器
绪论
这是换热器
绪论
这是塔器
绪论
这是容器
绪论
二、过程装备的服役工况 1、操作压力 压力：真空、常压、中压、高压、超高压 压力 2、使用温度 温度：极低温、常温、中温、高温 温度 3、处理的介质 介质：气体、液体、固体、固-液混合流体， 介质 且常带有腐蚀性、磨损性或易燃、易爆和剧毒等。 4、主要失效形式 失效形式：腐蚀、磨损、断裂（常温脆性断裂、 失效形式 疲劳和应力腐蚀断裂、低温脆性断裂、高温氧化等）。
绪
论
工程材料续论
材料与人类文明 工程材料的分类 工程材料与过程装备
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绪
论
0.1 材料与人类文明
一、材料与人类文明发展（历史贡献） 材料与人类文明发展（历史贡献）
人类的文明进程是依据什么而划分的？ 人类的文明进程是依据什么而划分的？
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1980’s：高温超导体
超导磁悬浮列车
西南交通
大学已研制成功全国唯一一辆 “世纪号”超导磁悬浮列车，这 种高温超导磁悬浮列车最大特点 就是乘坐平稳、安全和快捷。和 世界上最先进的轻轨列车比较， 它没有一点轰隆隆的噪声，十分 安静。
uranium oxide beads
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信息－ 信息－人类正在步入信息时代，同时也是信息材料竞争的时
代。
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电子管——晶体管 晶体管——集成电路 电子管 晶体管 集成电路
没有钢铁材料，就没有今天的高楼大厦； 没有专门为喷气发动机设计的材料，就没有靠飞机旅行的今天； 没有耐高温复合涂层材料，就没有人类探索外空的飞船； 没有固体微电子电路，就没有计算机。
建筑
交通
绪
论
汽车
福特2000与西纳给2010这两款 由材料工程师设计的汽车将成 为未来交通工具。
汽车用高强钢，比原先的轻 24%，而强度高34%。
力学性能 物理性能 化学性能 铸造性能 压力加工性能 切削加工性能 热处理性能
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绪
论
核心关系
工程材料是材料科学的应用部分， 工程材料是材料科学的应用部分，而其核心是阐 述结构材料的成分、组织和性能的相互影响规律， 述结构材料的成分、组织和性能的相互影响规律，解 答工程应用问题。 答工程应用问题。
燧石：神奇的石头
Engineering Materials
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绪
论
陶器（Pottery） 陶器（ ）
陶器的出現是人類跨入 新石器時代的重要標誌 之一，
西安半坡人面网纹陶盆