【产品结构设计】机械工程材料-课件-绪论

为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之 间关系的的一门科学。
现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊 性能的金属、非金属及复合材料。

一、材料科学与社会发展
信息社会的材料产业结构及材料发展趋势： 从工业社会向信息社会过渡中
产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集 型和知识密集型发展
劳动对象的结构中金属材料比重下降、而无机非 金属材料、有机合成材料的比重越来越大。
绪
论
➢ 材料科学与社会发展 ➢ 工程材料及其类别 ➢ 机械工程材料 ➢ 本课程的目的 ➢ 本课程的主要内容
一、材料科学与社会发展
1. 材料与人类生活 2. 人类社会依据制造生产工具的材料来进行历史划分
旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代
一、材料科学与社会发展
旧石器时代（250万年前） 人类在地球上出现之后，最早使用的工具是石头。
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
学习失效的目的
机械设计者→→为了防止零件失效 ↓ ↓
设计正确 选材恰当 工艺合理
工作条件-对材料的性能要求→→正确选材→→制定 工艺路线→→确定失效的抗力指标
1. 机械零件的失效形式； 2. 金属材料的基本知识、热处理基本原理、常用金
属材料的性能特点及应用； 3. 非金属材料（高分子材料、陶瓷材料、复合材料
）和功能材料的基本知识和性能特点及引用； 4. 材料改性新技术； 5. 机械零（构）件设计、选材的基本方法及工程材
料在典型机械上的应用。
主要参考文献
天然高分子材料 棉、麻、丝绸材料
功能材料 磁铁—指南针
一、材料科学与社会发展
2. 材料科学发展与现代文明的联系 18世纪世界工业迅速发展，对材料提出了更高
要求。 1863年光学显微镜，1912年X射线衍射技术和
1932年电子显微镜等仪器出现 金属学日趋完善，大大推动了金属材料的发展
一、材料科学与社会发展
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的类别：
工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的材料为研究对象。 主要包括：机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程 领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的类别：
二、工程材料及其类别
2. 工程材料的性能：
使用性能：材料在使用条件下具有的性能 （力学性能、物理性能、化学性能及生物功能） 工艺性能：材料在加工过程中下具有的性能 （且削加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接
四、课程的目的
随着机械工业的发展，对于产品要求越来越高，无 论是制造机床还是建造轮船、石油化工设备、都要 求产品技术先进，质量高、寿命长、造价低。因此 在产品设计和制造过程中，会遇到越来越多的材料 和材料加工方面的问题。这就要求机械工程技术人 员掌握必要的材料科学和材料工程知识，具备准确 的选择材料和加工方法，合理安排加工工艺路线。
性能和热处理性能等）
三、机械工程材料
1. 机械工程材料含义：
机械工程材料顾名思义就机械工程中应用的材料问题，应该是 跨越机械和材料两个学科，以机械工业的需求出发，推动材料 科学技术的发展，同时材料科学的新进展又推动了机械工程技 术的革新和发展。
三、机械工程材料
2. 材料技术对机械工程发展的促进：
四、课程的目的
课程的目的：
获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料 的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件 和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热 加工工艺路线的能力。
了解材料的性能与设计的关系 了解各种材料的基本特性和应用范围
四、课程的目的
五、课程的主要内容
一、材料科学与社会发展
铁器时代（1400年前，春秋战国） 生产工具由青铜器过渡到铁器，其重大发展对社会 进步起了巨大的推动作用。 汉代“先炼铁后炼钢”技术居世界领先地位。
铁器物品
铁制车轮
一、材料科学与社会发展
陶瓷的发展 新石器（制陶）—东汉（制磁）—唐（釉）—唐（顶峰）
其他材料 与陶瓷材料和金属材料发展的同时
2. 材料科学发展与现代文明的联系
现代社会文明的三大支柱：能源、信息和材 料
信息时代是建立在材料的基础上
信息时代
硅半导体→晶体管→集成电路→计算机 磁性材料→信息贮存 激光材料+光导纤维→信息传输→信息网络 能源技术以材料为支撑 再生能源、核能、燃料电池等
一、材料科学与社会发展
3. 现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料
四、课程的目的
机械制造与材料：结构—性能—加工工艺
内部结构与性能：材料的性能来源于该材料的内部结构， 这是对工程师和学者最具有重要价值的一个原则。 加工工艺与性能：材料必须进行加工，以满足工程师对所 设计产品的要求，目的是要了解结构变化的本质，以便于制 定适当的工艺流程。 使用行为：在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而且 要考虑使那些材料内部结构发生变化，从而导致材料性能发 生变化的使用条件。
一、材料科学与社会发展
旧石器时代（250万年前） 石头——石器
一、材料科学与社会发展
新石器时代（1万年前） 原始社会末期，开始用火烧制陶器，发展成陶瓷。
精美石器
陶器—人类第一种合成材料
一、材料科学与社会发展
青铜器时代（4000年前） 奴隶社会，青铜冶炼技术得到很大发展。 我国青铜冶炼始于夏代，商周时代，达到较高水平 青铜（铜锡合金） 人类发明的第一种合金
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
第一章 机械零件（或器件）的失效分析
失效的基本概念
1. 零件（构件）的功能：
（1）在一定的载荷、介质、温度作用下保持一定几何形状和尺寸； （2）实现规定的机械运动； （3）传递力和能量。
2. 失效的定义和形式：
定义：零件失去设计所要求的效能即为失效。
应用前、应用中、突发
一、材料科学与社会发展
新材料新技术的应用的程度决定一个国家和地区的 经济发展水平。
硅片的发展及现状 集成度越来越高 直径越来越大 国外：16英寸以上 中国：6-8英寸为主 流
二、工程材料及其类别
1. 工程材料的含义： 工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的 材料为研究对象。主要包括：机械、船舶、化工、 建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制 造工程构件和机械零件的材料。