工程材料与材料成型基础 沙洲工学院机电工程系 徐向红 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-1 工程材料与材料成型基础 (一) 沙洲工学院机电工程系 徐向红
本课程的主要内容 √绪讼 √第一章工程材魁的性能 √第二章材譽的结构与廢固 第三章材料的强化与处理 √第四章金属材料 课程达到的最终目的:选材、选工艺方法、安排工艺路线 学习主线:材料成分—工艺—组织结构性能一应用 20212/22 工程材料与材料成型基础 11-2
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-2 本课程的主要内容 ✓ 绪论 ✓ 第一章 工程材料的性能 ✓ 第二章 材料的结构与凝固 ✓ 第三章 材料的强化与处理 ✓ 第四章 金属材料 课程达到的最终目的：选材、选工艺方法、安排工艺路线 学习主线：材料成分—工艺—组织结构—性能—应用
学习要求 本课程的重要性:是机械类专业的技术基础课 2本课程特点: a新概念多,逻辑性不强,对过去基础的要求不高 b需花一定时间记忆,初学时感觉有点凌乱 c讲课有取舍,不完全照本宣科—记好笔记 d讲课32学时,实验8学时 3学习要求 a平时成绩占25%(课堂纪律,作业,实验) b期未考试占70%(没有最后的总复习和复习题) 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-3 学习要求 1 本课程的重要性：是机械类专业的技术基础课 2 本课程特点： a 新概念多，逻辑性不强，对过去基础的要求不高 b 需花一定时间记忆，初学时感觉有点凌乱 c 讲课有取舍，不完全照本宣科—— 记好笔记 d 讲课32学时，实验8学时 3 学习要求 a 平时成绩占25%（课堂纪律，作业，实验） b 期末考试占70%（没有最后的总复习和复习题）
第1章绪论 人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史 石器时代陶器→青铜器→铁器钢铁(资本主乂大工业时期) 合成材料(20世纪)→复合材料(20世纪40年代) 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-4 第 1 章 绪论 人们按照在使用中占主导地位的材料划分历史： 石器时代→陶器→青铜器→铁器→钢铁（资本主义大工业时期） →合成材料（20世纪）→复合材料（20世纪40年代）
材料是一切事物的物质基础 材料、生物 种新技术的 能源、信息技术 实现,往往需要新 是现代文明的四 材料的支持 大支柱 过日子离不开材料,使用任何一种技术更离不开材料。 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-5 材料是一切事物的物质基础 材料、生物、 能源、信息技术 是现代文明的四 大支柱 一种新技术的 实现，往往需要新 材料的支持 过日子离不开材料，使用任何一种技术更离不开材料
工程材料的分类 分∑>[金属材料有机高分子材料 复合材料无机非金属材料」 按使用性能分:∑>结构材料功能材料 用领分∑>信材料能源材料 建筑材料)机械工程材料 物材料 ■■■■ 20212/22 工程材料与材料成型基础 6
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-6 工程材料的分类 按组成特点分： 金属材料 有机高分子材料 复合材料 无机非金属材料 按使用性能分： 结构材料 功能材料 按使用领域分： 信息材料 能源材料 建筑材料 机械工程材料 生物材料
材料技术的发畏趋势 第一,从均质材料向复合材料发展。以前人们只使用金属材料、高分 子材料等均质材料,现在开始越来越多地使用诸如把金属材料和高分子材料结 合在一起的复合材料。 第二,由结构材料为方向往功能材料、多功能材料并重的方向发展。 以前讲材料,实际止都是指结构材料。但是随着高技术的发展,其他高技术要 求材料技术为它们提供更多更好的功能材料,而材料技术也不断满足这一要求。 所以现在各种功能材料越来越多。 第三,材料结构的尺度向越来越小的方向发展。以前组成材料的颗粒, 尺寸都在微米(100万分之一米)方向发展的材料。由于颗粒极度细化,使有些 性能发生了截然不同的变化。如以前给人以极脆印象的陶瓷,居然可以用来制 造发动机零件。 第四,由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。过去的材 料不会对外界环境的作用作出反应,完全是被动的。新的智能材料能够感知 外界条件变化、进行判断并主动作出反应。 第五,通过仿生途径来发展新材料。生物通过千百万年的进化,在严 峻的自然界环境中经过优胜劣汰,适者生存而发展到今天,自有其独特之处。 通过仿生学揭开其奥秘,会给我们以无穷的启发,为开发新材料又提供了一条 泪的途径
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-7 材料技术的发展趋势 第一，从均质材料向复合材料发展。以前人们只使用金属材料、高分 子材料等均质材料，现在开始越来越多地使用诸如把金属材料和高分子材料结 合在一起的复合材料。 第二，由结构材料为方向往功能材料、多功能材料并重的方向发展。 以前讲材料，实际止都 是指结构材料。但是随着高技术的发展，其他高技术要 求材料技术为它们提供更多更好的功能材料，而材料技术也不断满足这一要求。 所以现在各种功能材料越来越多。 第三，材料结构的尺度向越来越小的方向发展。以前组成材料的颗粒， 尺寸都在微米(100 万分之一米)方向发展的材料。由于颗粒极度细化，使有些 性能发生了截然不同的变化。如以前给人以极脆印象的陶瓷，居然可以用来制 造发动机零件。 第四，由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展。过去的材 料不会对外界环境的作用 作出反应，完全是被动的。新的智能材料能够感知 外界条件变化、进行判断并主动作出反应。 第五，通过仿生途径来发展新材料。生物通过千百万年的进化，在严 峻的自然界环境中经过优胜劣汰，适者生存而发展到今天，自有其独特之处。 通过仿生学揭开其奥秘，会给我们以无穷的启发，为开发新材料又提供了一条 广阔的途径
第2章工程材料的性能 工程材料的性能可分为: 1.使用性能——在正常工作条件下,材料应具备的性能 力学性能,物理性能,化学性能 2.工艺性能—材料在加工制造中表现出的性能,显示 了加工制造的难易程度 铸造性,锻造性,焊接性,切削加工性,热处理性 3.经济性 原材料价格,加工费用,采购与管理费用 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-8 第 2 章 工程材料的性能 工程材料的性能可分为： 1. 使用性能 —— 在正常工作条件下，材料应具备的性能 力学性能，物理性能，化学性能 2. 工艺性能 —— 材料在加工制造中表现出的性能，显示 了加工制造的难易程度 铸造性，锻造性，焊接性，切削加工性，热处理性 3. 经济性 原材料价格，加工费用，采购与管理费用
材料的力学性能 材料在外力作用下表现出的性能,显示了材料抵 抗外力的能力。 (材料的力学性能通常是在试验室內模拟生产条件来 确定合适的试验方法。利用不同的试验方法来确定材料的 力学行为特征及评定材料力学性能的指标。这些性能指标 是材料设计、材料选用、工苎评定以及材料检验的重要依 据。) 常用的力学性能有:强度,塑性,硬度,韧性, 疲劳强度和断裂韧度,弹性,刚度 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-9 材料的力学性能 —— 材料在外力作用下表现出的性能，显示了材料抵 抗外力的能力。 （材料的力学性能通常是在试验室内模拟生产条件来 确定合适的试验方法。利用不同的试验方法来确定材料的 力学行为特征及评定材料力学性能的指标。这些性能指标 是材料设计、材料选用、工艺评定以及材料检验的重要依 据。） 常用的力学性能有：强度，塑性，硬度，韧性， 疲劳强度和断裂韧度，弹性，刚度
变形过程 拉伸曲线 oe为纯弹性变形阶段FN 外力去除后试样完全恢Fb 复原状 e以上为弹塑性变形阶段 es为屈服阶段 外力不增加,试样明显Fe 伸长 sb为大量塑性变形阶段 ●。。 外力增加不多,试样明 弹性变形 塑性变形 显伸长 bk为缩颈阶段 E 试样出现集中变形,抵 抗外力能力下降 ob为均匀变形 △L% 弹性变形—外力去除后能完全消失的变形 塑性变形——外力去除后不能消失的变形 20212/22 工程材料与材料成型基础
2021/2/22 工程材料与材料成型基础 11-10 拉伸曲线 弹性变形——外力去除后能完全消失的变形 塑性变形——外力去除后不能消失的变形 变形过程： oe为纯弹性变形阶段 外力去除后试样完全恢 复原状 e以上为弹塑性变形阶段 es为屈服阶段 外力不增加，试样明显 伸长 sb为大量塑性变形阶段 外力增加不多，试样明 显伸长 bk为缩颈阶段 试样出现集中变形，抵 抗外力能力下降 ob为均匀变形 F(N) Fb Fs Fe o L %