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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,電氣工程學(xué)院,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,

2、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,電氣工程學(xué)院,*,*,第一章 工程材料與制造技術(shù)簡論,第一章 工程材料與制造技術(shù)簡論,本章將重點(diǎn)介紹工程材料和制造技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展，以及制造類企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品生產(chǎn)過程，希望讀者能在進(jìn)入現(xiàn)代材料成型與制造工藝基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)之前，對(duì)工程材料和制造技術(shù)的背景有一個(gè)比較完整的了解，以利于本課程和后續(xù)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí),。,第,一,一,節(jié),節(jié),工,工,程,程,材,材,料,料,發(fā),發(fā),展,展,簡,簡,述,述,第,一,一,節(jié),節(jié),工,工,程,程,材,材,料,料,發(fā),發(fā),展,展,簡,簡,

3、述,述,材,料,料,是,是,人,人,類,類,用,用,以,以,制,制,作,作,有,有,用,用,物,物,件,件,的,的,物,物,質(zhì),質(zhì),，,，,而,而,新,新,材,材,料,料,主,主,要,要,是,是,指,指,最,最,近,近,發(fā),發(fā),展,展,起,起,來,來,或,或,正,正,在,在,發(fā),發(fā),展,展,之,之,中,中,的,的,具,具,有,有,特,特,殊,殊,功,功,能,能,和,和,效,效,用,用,的,的,材,材,料,料,。,。,人,人,類,類,歷,歷,史,史,證,證,明,明,，,，,材,材,料,料,是,是,人,人,類,類,社,社,會(huì),會(huì),進(jìn),進(jìn),步,步,的,的,物,物,質(zhì),質(zhì),基,基,礎(chǔ),礎(chǔ),和,和,先,

4、先,導(dǎo),導(dǎo),。,。,按,按,照,照,傳,傳,統(tǒng),統(tǒng),的,的,分,分,類,類,方,方,法,法,可,可,以,以,分,分,為,為,金,金,屬,屬,材,材,料,料,、,、,無,無,機(jī),機(jī),非,非,金,金,屬,屬,材,材,料,料,（,（,陶,陶,瓷,瓷,）,）,、,、,有,有,機(jī),機(jī),高,高,分,分,子,子,材,材,料,料,和,和,復(fù),復(fù),合,合,材,材,料,料,四,四,大,大,類,類,。,。圖,1-1,中,對(duì),對(duì),上,上,述,述,四,四,類,類,材,材,料,料,在,在,不,不,同,同,歷,歷,史,史,年,年,代,代,的,的,相,相,對(duì),對(duì),重,重,要,要,性,性,進(jìn),進(jìn),行,行,了,了,描,描,述,述

5、,。,。,一、,金,金屬材,料,料的發(fā),展,展簡述,金屬材,料,料具有,其,其它材,料,料體系,不,不可能,完,完全取,代,代的獨(dú),特,特的性,質(zhì),質(zhì)和使,用,用性能,，,，這是,由,由于金,屬,屬材料,主,主要通,過,過金屬,鍵,鍵結(jié)合,而,而成，,這,這種鍵,合,合特點(diǎn),使,使得金,屬,屬有比,高,高分子,材,材料高,得,得多的,模,模量、,有,有比陶,瓷,瓷高得,多,多的韌,性,性、可,加,加工性,、,、磁性,和,和導(dǎo)電,性,性。,（一）,金,金屬,材,材料的,發(fā),發(fā)展史,公元前,5000,年為青,銅,銅器時(shí),代,代，公,元,元前,1500,1200,年為鐵,器,器時(shí)代,。,。,18,世

6、紀(jì)以,后,后，鋼,鐵,鐵工業(yè),開,開始迅,猛,猛發(fā)展,，,，成為,產(chǎn),產(chǎn)業(yè)革,命,命的主,要,要潮流,和,和物質(zhì),基,基礎(chǔ)，,其,其它金,屬,屬材料,也,也得到,相,相應(yīng)的,快,快速發(fā),展,展。,第一節(jié),工,工,程,程材料,發(fā),發(fā)展簡,述,述,（二）,金,金屬,材,材料的,發(fā),發(fā)展現(xiàn),狀,狀,主要圍,繞,繞以下,幾,幾個(gè)方,面,面向縱,深,深發(fā)展,。,。,（,1,）高,純,純材料,（,2,）高,強(qiáng),強(qiáng)度及,超,超高強(qiáng),度,度金屬,材,材料,（,3,）超,易,易切削,鋼,鋼和超,高,高易切,削,削鋼,（,4,）硬,質(zhì),質(zhì)合金,與,與金屬,陶,陶瓷,（,5,）高,溫,溫合金,與,與難熔,合,合金,

7、（,6,）纖,維,維增強(qiáng),金,金屬基,復(fù),復(fù)合材,料,料,（,7,）共,晶,晶合金,定,定向凝,固,固材料,（,8,）快,速,速冷凝,金,金屬非,晶,晶及微,晶,晶材料,典型非,晶,晶和微,晶,晶金屬,材,材料：,1,）金屬,玻,玻璃,2,）金屬,微,微晶材,料,料,（,9,）有,序,序金屬,間,間化合,物,物,（,10,）納,米,米金屬,材,材料,（,11,）形,狀,狀記憶,合,合金,（,12,）貯,氫,氫合金,第一節(jié),工,工,程,程材料,發(fā),發(fā)展簡,述,述,二、,無,無機(jī)非,金,金屬材,料,料（陶,瓷,瓷）的,發(fā),發(fā)展簡,述,述,先進(jìn)陶,瓷,瓷的化,學(xué),學(xué)鍵是,由,由共價(jià),鍵,鍵和離,子,

8、子鍵組,成,成,具有優(yōu),良,良的耐,高,高溫、,耐,耐磨、,耐,耐腐蝕,的,的特點(diǎn),。,。,（一）,陶,陶瓷的,發(fā),發(fā)展史,中國是,陶,陶瓷的,發(fā),發(fā)源地,，,，最早,人,人類利,用,用粘土,的,的可塑,性,性將其,加,加工成,所,所需形,狀,狀，然,后,后用火,燒,燒制成,型,型，這,就,就是陶,器,器。陶,瓷,瓷的第,一,一次重,大,大飛躍,是,是人類,掌,掌握了,通,通過鼓,風(fēng),風(fēng)提高,燃,燃燒溫,度,度的技,術(shù),術(shù)，進(jìn),而,而利用,粘,粘土、,石,石英、,長,長石等,礦,礦物制,成,成了瓷,器,器。陶,瓷,瓷發(fā)展,過,過程中,的,的第二,次,次重大,飛,飛躍是,從,從傳統(tǒng),陶,陶瓷到,

9、先,先進(jìn)陶,瓷,瓷。,（二）,先進(jìn)陶,瓷,瓷的主,要,要研究,領(lǐng),領(lǐng)域與,研,研究現(xiàn),狀,狀,先進(jìn)陶,瓷,瓷的研,究,究領(lǐng)域,包,包括：,粉,粉體、,結(jié),結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷、功,能,能陶瓷,、,、生物,陶,陶瓷、,薄,薄膜及,噴,噴涂、,陶,陶瓷,工,工藝等,。,。,目前正,圍,圍繞陶,瓷,瓷材料,的,的弱點(diǎn),方,方面轉(zhuǎn),入,入更細(xì),致,致的基,礎(chǔ),礎(chǔ)研究,和,和應(yīng)用,研,研究。,第一節(jié),工,工,程,程材料,發(fā),發(fā)展簡,述,述,（三）,結(jié),結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷的研,究,究發(fā)展,趨,趨勢,結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷的脆,性,性研究,（,1,）相變,增,增韌陶,瓷,瓷,（,2,）高精,細(xì),細(xì)陶瓷,（,3,）高韌,性,性

10、,/,高硬度,Sialon,陶瓷,（,4,）可塑,性,性變形,陶,陶瓷,（,5,）金屬,間,間化合,物,物與陶,瓷,瓷復(fù)合,材,材料,（,6,）纖維,及,及晶須,增,增強(qiáng)陶,瓷,瓷基復(fù),合,合材料,（,7,）疊層,結(jié),結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷基復(fù),合,合材料,（,8,）納米,陶,陶瓷及,其,其復(fù)合,材,材料,綜上所,述,述，陶,瓷,瓷材料,發(fā),發(fā)展的,過,過程也,是,是陶瓷,增,增韌的,發(fā),發(fā)展過,程,程，設(shè),計(jì),計(jì)思想,經(jīng),經(jīng)歷了,“,“限制,和,和減少,缺,缺陷,容忍缺,陷,陷,利用缺,陷,陷”的,變,變化過,程,程。,2,有關(guān),結(jié),結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷粉體,制,制備的,研,研究,3,有關(guān),陶,陶瓷材,料

11、,料的制,備,備與加,工,工技術(shù),4,有關(guān),陶,陶瓷材,料,料的可,靠,靠性檢,測,測與評(píng),價(jià),價(jià)技術(shù),第一節(jié),工,工,程,程材料,發(fā),發(fā)展簡,述,述,（四）,結(jié),結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷的研,究,究展望,預(yù)期結(jié),構(gòu),構(gòu)陶瓷,在,在以下,領(lǐng),領(lǐng)域具,有,有重要,的,的研究,發(fā),發(fā)展前,景,景：,新型層,狀,狀碳化,物,物和氮,化,化物陶,瓷,瓷的研,究,究,高性能,復(fù),復(fù)相陶,瓷,瓷和陶,瓷,瓷基復(fù),合,合材料,，,，包括,金,金屬陶,瓷,瓷，納,米,米復(fù)相,陶,陶瓷，,多,多層次,復(fù),復(fù)合與,融,融合復(fù),相,相陶瓷,；,；,金屬間,化,化合物,與,與陶瓷,復(fù),復(fù)合材,料,料以及,陶,陶瓷纖,維,維補(bǔ)強(qiáng)

12、,的,的陶瓷,基,基復(fù)合,材,材料的,研,研究；,高性能,、,、批量,化,化、低,成,成本先,進(jìn),進(jìn)陶瓷,的,的制備,和,和加工,技,技術(shù)研,究,究,先進(jìn)結(jié),構(gòu),構(gòu)陶瓷,的,的可靠,性,性及性,能,能評(píng)價(jià),技,技術(shù)研,究,究；,結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷材料,物,物理力,學(xué),學(xué)性能,檢,檢測方,法,法與標(biāo),準(zhǔn),準(zhǔn)及評(píng),價(jià),價(jià)技術(shù),研,研究；,結(jié)構(gòu)陶,瓷,瓷材料,可,可靠性,的,的聲學(xué),快,快速評(píng),價(jià),價(jià)技術(shù),研,研究；,高性能,、,、低成,本,本、高,可,可靠性,陶,陶瓷材,料,料的制,備,備技術(shù),研,研究等,。,。,第一節(jié),工,工,程,程材料,發(fā),發(fā)展簡,述,述,三、工,程,程塑料,的,的發(fā)展,簡,簡述

13、,工程塑料是一,個(gè),個(gè)特定的名稱,，,，其廣義上是,泛,泛指具有高性,能,能又可能代替,金,金屬材料的塑,料,料，狹義上是,指,指比通用塑料,的,的強(qiáng)度與耐熱,性,性優(yōu)異，可作,為,為工業(yè)用的結(jié),構(gòu),構(gòu)材料并具有,功,功能作用的高,性,性能塑料。,（一）工程塑,料,料發(fā)展史,20,世紀(jì),30,年代，高分子,結(jié),結(jié)構(gòu)與性能關(guān),系,系研究的興起,及,及理論的創(chuàng)立,，,，推動(dòng)了新型,高,高分子的合成,。,。,20,世紀(jì),50,年代初期開始,了,了塑料制品的,研,研究。工程塑,料,料主要品種工,業(yè),業(yè)化年度及首,家,家商品化的企,業(yè),業(yè)列入表,1-1,，工程塑料的,快,快速發(fā)展源于,80,年代以后。,

14、第一節(jié) 工,程,程材料發(fā)展簡,述,述,（二）工程塑,料,料的特點(diǎn),1,與金屬材料,相,相比其優(yōu)點(diǎn)是,：,：,(1),比重小；僅為,1.0-2.0,，約為鐵的六,分,分之一；,(2),加工性好，生,產(chǎn),產(chǎn)效率高；,(3),耐水及各種化,學(xué),學(xué)藥品腐蝕；,(4),自潤滑性好，,摩,摩擦系數(shù)??；,(5),可以自由著色,；,；,(6),容易與玻璃纖,維,維及各種填料,復(fù),復(fù)合；,(7),優(yōu)異的電絕緣,性,性；,(8),隔熱性優(yōu)良，,導(dǎo),導(dǎo)熱系數(shù)約為,鐵,鐵的百分之一,；,；,(9),可降低成本、,節(jié),節(jié)約資源和能,源,源。,2,與金屬材料,相,相比其缺點(diǎn)是,：,：,(1),耐熱性能差，,軟,軟化點(diǎn)低；

15、,(2),機(jī)械強(qiáng)度低，,抗,抗張強(qiáng)度一般,約,約為鋼的十分,之,之一；,(3),尺寸穩(wěn)定性差,，,，線膨脹系數(shù),約,約為鋼的,5,倍；,(4),耐久性差，長,期,期受重力作用,易,易產(chǎn)生疲勞，,在,在室外長期受,紫,紫外線作用，,易,易降低性能。,第一節(jié) 工,程,程材料發(fā)展簡,述,述,四、復(fù)合材,料,料的發(fā)展簡述,復(fù)合材料是指,由,由不同材料組,合,合而成，在新,制,制成的材料中,，,，原來各材料,的,的特性得到了,充,充分的應(yīng)用，,而,而且復(fù)合后，,可,可望獲得單一,材,材料得不到的,新,新功能材料。,（一）復(fù)合,材,材料的發(fā)展歷,史,史,復(fù)合材料的發(fā),展,展經(jīng)歷了古代,近代,先進(jìn)復(fù)合材料,

16、的,的過程，最原,始,始的復(fù)合材料,是,是在粘土泥漿,中,中摻稻草，制,成,成很好的土磚,。,。,近代復(fù)合材料,主,主要包括軟質(zhì),復(fù),復(fù)合材料和硬,質(zhì),質(zhì)復(fù)合材料,。,第一節(jié) 工,程,程材料發(fā)展簡,述,述,（二）先進(jìn)復(fù),合,合材料的研究,現(xiàn),現(xiàn)狀,典型復(fù)合材料,的,的研究現(xiàn)狀如,下,下：,1.,金屬基復(fù)合材,料,料（,MetalMatrixCompositesMMC,）,MMC,所用基體除,Al,Mg,外還包括,Ti,Cu,Zn,Pb,Be,超合金及金屬,間,間化合物。,2.,陶瓷基復(fù)合材,料,料（,Ceramic Matrix CompositesCMC,）,3.,其它復(fù)合材料,除,MMC,和,CMC,復(fù)合材料外，,目,目前處于大量,研,研究、開發(fā)應(yīng),用,用的復(fù)合材料,還,還包括：（,1,）樹脂基（高,聚,聚物）復(fù)合材,料,料，（,2,）原位復(fù)合材,料,料（,In Situ Composite,），（,3,）功能精細(xì)復(fù),合,合材料（,Functional Fine Composites,（,4,）梯度功能材,料,料（,FunctionallyGradient Materials,）,