al South University 中的學 材料性能与测试 中南大学粉未冶金研究院 课件制作:曾凡浩 主讲:曾凡浩 (zengfanhao608(@mail.csu.edu.cn)
材料性能与测试 主讲：曾凡浩 (zengfanhao608@mail.csu.edu.cn) 中南大学粉末冶金研究院 课件制作：曾凡浩
课程目的 P 中南大粉始显研 一在学完材料科学概论、材料科学基础等有关课程后, 通过本课程的学习: □掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变 化规律以及性能指标的工程意义, 口基本掌握改善或者提高材料性能的主要途径,基本 掌握材料机件失效的基本分析方法, 口了解影响材料性能的主要因素,了鯉材料性能和化 学成分、组织结构之间的关系,了解材料性能测试 原理、方法及相关仪器设备,以培养学生具有合理 选材、开发新型材料的必要基础知识和基本技能
❑在学完材料科学概论、材料科学基础等有关课程后， 通过本课程的学习: ❑掌握材料各种主要性能的基本概念、物理本质、变 化规律以及性能指标的工程意义， ❑基本掌握改善或者提高材料性能的主要途径，基本 掌握材料机件失效的基本分析方法， ❑了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能和化 学成分、组织结构之间的关系，了解材料性能测试 原理、方法及相关仪器设备，以培养学生具有合理 选材、开发新型材料的必要基础知识和基本技能。 课程目的
实验说明 P 中南大粉始显研 通过测量碳钢、A合金、复合材料的屈服强度、抗拉强度, 延伸率,掌握不同材料的拉伸性能;通过测量碳钢、A合 金、复合材料的硬度值,掌握不同材料硬度的区别;通过 测量A合金和纯铁的磁滞回线,了解不同材料的磁化区别。 学会整理数据,运用所学知识解释实验现象,培养理论联 系实际的能力、培养发展动手能力以及创新能力 序号实验项目名称内容与要求 计划实验每组 学时要求人数 按照实验指导书操作,测出碳 1材料拉伸 钢、A合金、复合材料的屈3必做15 服强度、抗拉强度、延伸率。 按照实验指导书操作,测岀碳 2材料硬度 钢、A合金、复合材料的硬|2必做15 度 按照实验指导书操作,测定A 3材料磁性 合金和纯铁的磁滞回线,分3 必做 15 析材料磁化类型
8 通过测量碳钢、Al合金、复合材料的屈服强度、抗拉强度、 延伸率，掌握不同材料的拉伸性能；通过测量碳钢、Al合 金、复合材料的硬度值，掌握不同材料硬度的区别；通过 测量Al合金和纯铁的磁滞回线，了解不同材料的磁化区别。 学会整理数据，运用所学知识解释实验现象，培养理论联 系实际的能力、培养发展动手能力以及创新能力 序号 实验项目名称 内容与要求 计划 学时 实验 要求 每组 人数 1 材料拉伸 按照实验指导书操作，测出碳 钢、Al合金、复合材料的屈 服强度、抗拉强度、延伸率。 3 必做 15 2 材料硬度 按照实验指导书操作，测出碳 钢、Al合金、复合材料的硬 度。 2 必做 15 3 材料磁性 按照实验指导书操作，测定Al 合金和纯铁的磁滞回线，分 析材料磁化类型。 3 必做 15 实验说明
课程说明 P 中南大粉始显研 参考教材 1)王从曾:材料性能学北京工业大学出版社2001 2)田莳:材料物理性能,北京航空航天大学岀版社,2004; 3郑修麟、乔生儒:材料的力学性能,西北工业大学岀版社 2000 4)韦德骏材料力学性能与应力测试,湖南大学出版社,1997; 5)张帆,周伟敏:材料性能学上海交通大学出版社2009 6) Marc A M, Krishan K C. Mechanical behavior of materials Cambridge University Press. 2009 2、期末考核 闭卷考试,占70%; 3、平时考核 占30%,其中:作业和实验占25%;课堂考勤占5% 9
9 1、 参考教材： 1)王从曾：材料性能学 北京工业大学出版社 2001； 2)田莳：材料物理性能，北京航空航天大学出版社，2004； 3)郑修麟、乔生儒：材料的力学性能，西北工业大学出版社， 2000； 4) 韦德骏:材料力学性能与应力测试，湖南大学出版社，1997； 5) 张帆，周伟敏：材料性能学 上海交通大学出版社 2009； 6) Marc A M, Krishan K C. Mechanical behavior of materials. Cambridge University Press.2009 2、期末考核： 闭卷考试，占70%； 3、平时考核： 占30％，其中：作业和实验占25%；课堂考勤占5%。 课程说明
P 材料性能的定义 中南大粉始显研 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的 行为 令材料在力作用下-变形(弹单性、塑性)、断裂; ☆材料在热作用下-热膨胀、热传导等 令材料在电作用下-导电、介电等; ◇材料在磁作用下-铁磁、顺磁、磁阻等; ☆材料在光作用下-反射、折射等; ♂定量就是用性能指标反映材料的性能 10
10 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的 行为 ❖ 材料在力作用下-变形(弹性、塑性)、断裂； ❖ 材料在热作用下-热膨胀、热传导等； ❖ 材料在电作用下-导电、介电等； ❖ 材料在磁作用下-铁磁、顺磁、磁阻等； ❖ 材料在光作用下-反射、折射等； ❖ 定量就是用性能指标反映材料的性能 材料性能的定义
材料性能分类 P 中南大粉始显研 Mechanical力学拉、压、扭、弯、 硬、韧、疲、磨) Thermal Electrical 热电 性能 Magnetic磁 Physical 物理 Properties Optical光 Deteriorative老化 Chemical C腐蚀化学
11 Properties Mechanical Electrical Thermal Magnetic Optical Chemical 性能 Physical 力学(拉、压、扭、 弯、 硬、韧、疲、磨) 热 电 磁 光 化学 物理 Deteriorative Corrision 老化 腐蚀 材料性能分类
绪论 P 改进材料的性能是材料研究永恒的主题大 Materials are the matter of the universe. These substances have properties that make them useful in structures, machines. devices, products, and systems.(材料内涵是满足性能要求的物 质 材料科学与工程学科主要任务是揭示材料成分、结构、制 造工艺和性能之间的关系,并以此指导研制具有新性质、新 功能的新材料极其应用 Characterization Scanning electron microscopy spectroscopy Transmission electron microscopy hemical vapor deposition Metalorganic cvp taxy Powder processi Constitutive response Continuum mechanics
12 绪论－改进材料的性能是材料研究永恒的主题 Materials are the matter of the universe. These substances have properties that make them useful in structures, machines, devices, products, and systems. (材料内涵是满足性能要求的物 质) 材料科学与工程学科主要任务是揭示材料成分、结构、制 造工艺和性能之间的关系，并以此指导研制具有新性质、新 功能的新材料极其应用
材料的发展 非理性阶段(主要依靠工匠、艺人的经验技术) 石器、陶器、青铜器、铁器 理性阶段(主要依靠大量的科学实验) 工业迅速发展,在物理学、化学、材料力学、 金属学、陶瓷学、高分子材料学。 设计阶段(主要依靠大量的科学计算模拟和 实验,进入材料微观世界)复合材料 △纺丝溶液从喷丝头 中喷出可得到纤维 13
13 材料的发展 非理性阶段（主要依靠工匠、艺人的经验技术） 石器、陶器、青铜器、铁器 理性阶段（主要依靠大量的科学实验） 工业迅速发展，在物理学、化学、材料力学、 金属学、陶瓷学、高分子材料学。 设计阶段（主要依靠大量的科学计算模拟和 实验，进入材料微观世界）复合材料
P 材料设计的准则性能优先 中南大粉始显研 1 Does the material possess the necessary mechanical, electrical and thermal properties?是否具有所需的性能? 2. Will the properties of the material alter with time during service?性能是否稳定? 3、 Can the material be formed to the desired shape?能否加工成 型 4, Will the material be adversely affected by the environmental conditions and resist corrosion and other forms of attack?环境影 响 5. Will the material give sufficient degree of reliability and quality?质量是否可靠? 6、 Can the product be made at an acceptable cost?价格是否合 适 7、 Can the product be recycled?能否回收利用?
14 1、Does the material possess the necessary mechanical, electrical, and thermal properties? 是否具有所需的性能？ 3、Can the material be formed to the desired shape?能否加工成 型？ 4、Will the material be adversely affected by the environmental conditions and resist corrosion and other forms of attack? 环境影 响？ 5、Will the material give sufficient degree of reliability and quality? 质量是否可靠？ 6、 Can the product be made at an acceptable cost? 价格是否合 适？ 7、Can the product be recycled? 能否回收利用？ 2、Will the properties of the material alter with time during service? 性能是否稳定？ 材料设计的准则-性能优先
P 中南大粉始显研 章材料单向静拉伸的力学性 Load cell osshea Threads Extensometer A<什↑ 15
15