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1、l 相 關(guān) 事 宜l 一 、 材 料 和 材 料 科 學(xué)l 二 、 工 程 材 料 的 分 類l 三 、 工 程 材 料 的 應(yīng) 用 和 發(fā) 展l 四 、 機(jī) 械 工 程 材 料 課 程 的 性 質(zhì) 和 任 務(wù) l 成 績(jī) 評(píng) 定 方 法 ：平時(shí)考勤及課堂成績(jī)占5% 20% ，課程結(jié)束時(shí)的期末考試成績(jī)占80% 95%。l 答 疑 安 排 ：待定(協(xié)商)l 每 節(jié) 課 均 會(huì) 點(diǎn) 名 ， 三 分 之 一 曠 課 ， 取 消 考 試 資格 ！l 我 的 手 機(jī) 號(hào) ： 13595144666 l 一 、 材 料 和 材 料 科 學(xué)l 1、 材 料材 料 是 指 人 類 用 以 制 造各 種 有 用

2、 器 件 的 物 質(zhì) 。 材 料 是 人 類 生 產(chǎn) 和 生 活所 必 須 的 物 質(zhì) 基 礎(chǔ) 。 手錘銼 刀 國(guó) 產(chǎn) 渦 噴 -7渦 輪 噴 氣 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 石 器 鐵 器 象 形 尊 (西 周 公 元 前 1046-771年 )l 石 器 時(shí) 代l 青 銅 器 時(shí) 代l 鐵 器 時(shí) 代 由 于 材 料 的 重 要 性 ，歷 史 學(xué) 家 根 據(jù) 人 類 所 使 用 的 材 料 來(lái) 劃 分 時(shí) 代 。 材 料 的 發(fā) 展 水 平 和 利 用 程 度 已 成 為 人 類 文 明 進(jìn) 步的 標(biāo) 志 。 材料的發(fā)展與人類社會(huì)簡(jiǎn)圖 龍 芯 聯(lián) 想 計(jì) 算 機(jī)l 沒(méi) 有 半 導(dǎo) 體 材 料 的 工 業(yè)

3、化 生 產(chǎn) ， 就 不 可 能 有 目 前的 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 。 沒(méi) 有 高 溫 高 強(qiáng) 度 的 結(jié) 構(gòu) 材 料 ， 就 不 可 能 有 今 天 的 航空 工 業(yè) 和 宇 航 工 業(yè) 。 在 航 天 飛 機(jī) 表 面 裝 陶 瓷 防 護(hù) 瓦 片 飛 機(jī) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 葉 片 波 音 客 機(jī) 沒(méi) 有 低 消 耗 的 光 導(dǎo) 纖 維 ， 也 就 沒(méi) 有 現(xiàn) 代 的 光 纖 通 訊 。二 十 世 紀(jì) 七 十 年 代 ， 人 們 把 材 料 與 能 源 和 信 息 并 列 ，稱 作 現(xiàn) 代 文 明 的 三 大 支 柱 之 一 。 l 前 蘇 聯(lián) 在 1957年 把 第 一 顆 人 造 衛(wèi) 星 送 入太

4、 空 ， 令 美 國(guó) 人 震 驚 不 已 ， 認(rèn) 識(shí) 到 在 導(dǎo)彈 火 箭 技 術(shù) 上 落 后 了 。 因 此 在 其 后 的 十年 里 ， 在 十 多 所 大 學(xué) 中 陸 續(xù) 建 立 了 材 料科 學(xué) 研 究 中 心 ， 并 把 約 2/3大 學(xué) 的 冶 金系 或 礦 冶 系 改 建 成 了 冶 金 材 料 科 學(xué) 系 或材 料 科 學(xué) 與 工 程 系 。 其 涉 及 的 材 料 由 金屬 擴(kuò) 展 到 了 陶 瓷 和 高 分 子 聚 合 物 材 料 ?？?見(jiàn) ， 高 技 術(shù) 需 要 先 進(jìn) 材 料 的 支 持 。 前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭 中 華 民 族 在 人 類 歷 史 上 為

5、材 料 的 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 作 出過(guò) 重 大 貢 獻(xiàn) 。l 早 在 公 元 前 6000 5000年 的 新 石 器 時(shí) 代 ，中 華 民 族 的 先 人 就 能用 黏 土 燒 制 成 陶 器 ，到 東 漢 時(shí) 期 又 出 現(xiàn) 了瓷 器 ， 并 流 傳 海 外 。 4000年 前 的 夏 朝 我 們 的 祖 先 已 經(jīng) 能 夠 煉 銅 ， 到 殷 、 商時(shí) 期 ， 我 國(guó) 的 青 銅 冶 煉 和 鑄 造 技 術(shù) 已 達(dá) 到 很 高 水 平 。司 母 戊 鼎河 南 安 陽(yáng) 晚 商 遺 址 出 土青 銅 鑄 造高 133厘 米 重 875kg飾 紋 優(yōu) 美 春 秋 晚 期 越 國(guó) 青 銅 兵

6、器出 土 于 湖 北 江 陵 楚 墓 長(zhǎng) 55.7厘 米 劍 鍔 鋒 芒 犀 利鋒 能 割 斷 頭 發(fā) 春 秋 戰(zhàn) 國(guó) 時(shí) 代 的青 銅 劍 ， 劍 身 及劍 鋒 由 不 同 成 分的 青 銅 組 成 ， 是復(fù) 合 材 料 很 好 的例 子 梯度材料古已有之 這是古代劍刃截面圖 l黃 石 銅 礦 遺 址l 春 秋 晚 期l 礦 井 深 達(dá) 50ml 煉 銅 爐 渣 多 達(dá) 40萬(wàn) 噸l 實(shí) 屬 罕 見(jiàn) 我 國(guó) 從 春 秋 戰(zhàn) 國(guó) 時(shí) 期 便 開(kāi) 始 大 量 使 用 鐵 器 ， 明 朝 科 學(xué)家 宋 應(yīng) 星 在 天 工 開(kāi) 物 一 書(shū) 中 就 記 載 了 古 代 的 滲 碳熱 處 理 等 工 藝

7、 。 這 說(shuō) 明 早 在 歐 洲 工 業(yè) 革 命 之 前 ， 我 國(guó)在 金 屬 材 料 及 熱 處 理 方 面 就 已 經(jīng) 有 了 較 高 的 成 就 。 生 鐵 炒 熟 鐵 圖宋 應(yīng) 星 鞍鋼攀鋼夜景新 中 國(guó) 成 立 后 ， 先 后 建 起 了 鞍 山 、 攀 枝 花 、 寶 鋼 等 大型 鋼 鐵 基 地 。 鋼 產(chǎn) 量 由 49年 的 15.8萬(wàn) 噸 上 升 到 現(xiàn) 在 的一 億 噸 。 中國(guó)第一顆人造衛(wèi)星長(zhǎng)征火箭大家族中國(guó)第一顆原子彈爆炸中國(guó)第一顆氫彈爆炸原 子 彈 、 氫彈 的 爆 炸 ，衛(wèi) 星 、 飛 船的 上 天 等 都說(shuō) 明 了 我 國(guó)在 材 料 的 開(kāi)發(fā) 、 研 究 及應(yīng) 用

8、 等 方 面有 了 飛 躍 的發(fā) 展 。 “ 神舟二號(hào)”飛船運(yùn)往發(fā)射工位 “ 神舟”一號(hào)飛船 “神舟”一號(hào)發(fā)射成功“神舟”二號(hào)發(fā)射成功 “神舟”三號(hào)發(fā)射成功“神舟”四號(hào)發(fā)射成功“ 神舟”三號(hào)飛船 “ 神舟”四號(hào)飛船 楊利偉升空返回全人類共同的家園 飛天返回艙 l 1863年 ， 光 學(xué) 顯 微 鏡 首 次 應(yīng) 用于 金 屬 研 究 ， 誕 生 了 金 相 學(xué) ， 使人 們 能 夠 將 材 料 的 宏 觀 性 能 與 微觀 組 織 聯(lián) 系 起 來(lái) 。 灰 鑄 鐵 的 顯 微 組 織 光 學(xué) 顯 微 鏡 Pb-Sn共 晶 組 織 人 類 對(duì) 材 料 的 認(rèn) 識(shí) 是 逐 步 深 入 的 。 Si表

9、面 的 重 構(gòu) 圖 象 X-射 線 衍 射 儀 1932年 發(fā) 明 了 電 子顯 微 鏡 ， 把 人 們 帶到 了 微 觀 世 界 的 更深 層 次 （ 10-7m） 透 射 電 子 顯 微 鏡 掃 描 電 子 顯 微 鏡 光 鏡 下 電 鏡 下 l 1934年 位 錯(cuò) 理 論 的 提出 ， 解 決 了 晶 體 理 論計(jì) 算 強(qiáng) 度 與 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 得的 實(shí) 際 強(qiáng) 度 之 間 存 在的 巨 大 差 別 的 矛 盾 ，對(duì) 于 人 們 認(rèn) 識(shí) 材 料 的力 學(xué) 性 能 及 設(shè) 計(jì) 高 強(qiáng)度 材 料 具 有 劃 時(shí) 代 的意 義 。 金 屬 鈦 中 的 位 錯(cuò) l 主 要 研 究 內(nèi) 容 ：l 研

10、 究 材 料 的 化 學(xué) 組 成 、 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 的 關(guān) 系 ；l 研 究 材 料 的 形 成 機(jī) 理 和 制 取 方 法 ；l 研 究 材 料 物 理 性 能 的 測(cè) 試 方 法 和 技 術(shù) ；l 分 析 材 料 的 損 壞 機(jī) 理 ；l 研 究 材 料 的 合 理 加 工 方 法 和 最 佳 使 用 方 案l 材 料 科 學(xué) 是 以 材 料 為研 究 對(duì) 象 的 一 門 科 學(xué) 。 挑 戰(zhàn) 者 號(hào) 爆 炸 瞬 間 l 工 程 材 料 是 用 于 制 造 工 程 結(jié) 構(gòu) 和 機(jī) 械 零 件 并 主要 要 求 力 學(xué) 性 能 的 結(jié) 構(gòu) 材 料 。l 按 組 成 與 結(jié) 合 鍵 分 ：

11、 l 1、 金 屬 材 料l 2、 高 分 子 材 料l 3、 陶 瓷 材 料l 4、 復(fù) 合 材 料 l 以 金 屬 鍵 結(jié) 合 為 主 l 良 好 的 導(dǎo) 電 性 、 導(dǎo)熱 性 、 延 展 性 和 金屬 光 澤 l 用 量 最 大 、 應(yīng) 用 最廣 泛 黑 色 金 屬有 色 金 屬 輕 金 屬 ,重 金 屬 ,貴 金 屬 ,稀 有 金 屬 鐵 及 鐵 合 金 稱 為 黑 色 金 屬 ， 即 鋼 鐵 材 料 ， 其 世 界年 產(chǎn) 量 已 達(dá) 10億 噸 ， 在 機(jī) 械 產(chǎn) 品 中 的 用 量 已 占 整個(gè) 用 材 的 60%以 上 。帶 材 異 形 材 板 材 管 材 陶 瓷 材 料l 以

12、共 價(jià) 鍵 和 離 子 鍵為 主l 熔 點(diǎn) 高 、 硬 度 高 、耐 腐 蝕 、 脆 性 大 l 分 為 傳 統(tǒng) 陶 瓷 、 特種 陶 瓷 和 金 屬 陶 瓷三 類 傳 統(tǒng) 陶 瓷 又 稱 普 通 陶 瓷 ， 是 以 天 然 材 料 (如 黏 土 、 石英 、 長(zhǎng) 石 等 )為 原 料 的 陶 瓷 ， 主 要 用 作 建 筑 材 料 使 用 。特 種 陶 瓷 又 稱 精 細(xì) 陶 瓷 ， 是 以 人 工 合 成 材 料 為 原 料 的陶 瓷 ， 常 用 作 工 程 上 的 耐 熱 、 耐 蝕 、 耐 磨 零 件 。陶 瓷 制 品 陶 瓷 發(fā) 動(dòng) 機(jī) l 以 分 子 鍵 和 共 價(jià) 鍵為 主l 塑

13、 性 、 耐 蝕 性 、 電絕 緣 性 、 減 振 性 好 ，密 度 小 l 包 括 塑 料 、 橡 膠 及合 成 纖 維 等 分子鍵共價(jià)鍵 高 分 子 材 料 在 機(jī) 械 、 電 氣 、 紡 織 、 汽 車 、 飛 機(jī) 、 輪船 等 制 造 工 業(yè) 和 化 學(xué) 、 交 通 運(yùn) 輸 、 航 空 航 天 等 工 業(yè)中 被 廣 泛 應(yīng) 用 。 烯 丙 酰 氯 -苯 乙 烯 l 包 括 ：l 金 屬 基 復(fù) 合 材 料l 陶 瓷 基 復(fù) 合 材 料l 高 分 子 復(fù) 合 材 料 l 是 把 兩 種 或 兩 種 以 上 不 同 性 質(zhì) 或 不 同 結(jié) 構(gòu) 的 材 料以 微 觀 或 宏 觀 的 形 式

14、組 合 在 一 起 而 形 成 的 材 料 。玻 璃 纖 維 增 強(qiáng) 高 分 子 復(fù) 合 材 料 l 現(xiàn) 代 航 空 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 燃 燒 室溫 度 最 高 的 材 料 就 是 通過(guò) 粉 末 冶 金 法 制 備 的 氧化 物 粒 子 彌 散 強(qiáng) 化 的 鎳基 合 金 復(fù) 合 材 料 。 很 多高 級(jí) 游 艇 、 賽 艇 及 體 育器 械 等 是 由 碳 纖 維 復(fù) 合材 料 制 成 的 ， 它 們 具 有重 量 輕 ， 彈 性 好 ， 強(qiáng) 度高 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 航 空 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 三 、 工 程 材 料 的 應(yīng) 用 和 發(fā) 展 隨 著 經(jīng) 濟(jì) 的 飛 速 發(fā) 展 和 科 學(xué) 技 術(shù) 的 進(jìn) 步

15、， 對(duì) 材 料 的 要求 越 來(lái) 越 苛 刻 ， 結(jié) 構(gòu) 材 料 向 高 比 強(qiáng) 、 高 剛 度 、 高 韌 性 、耐 高 溫 、 耐 腐 蝕 、 抗 輻 照 和 多 功 能 的 方 向 發(fā) 展 。 國(guó) 產(chǎn) 東 風(fēng) 4D-0088內(nèi) 燃 機(jī) 車 美 國(guó) F-117隱 身 飛 機(jī) 新 材 料 在 不 斷 地 涌 現(xiàn) 。 機(jī) 械 工 業(yè) 是 材 料 應(yīng) 用 的 重 要 領(lǐng) 域 。 l 隨 著 機(jī) 械 工 業(yè) 的 發(fā) 展 ， 對(duì) 產(chǎn) 品 的 要 求 越 來(lái) 越 高 。 l 在 產(chǎn) 品 設(shè) 計(jì) 與 制 造 過(guò) 程 中 ， 會(huì) 遇 到 越 來(lái) 越 多 的 材 料及 材 料 加 工 方 面 的 問(wèn) 題 。

16、 l 要 求 機(jī) 械 工 程 技 術(shù) 人 員 掌 握 必 要 的 材 料 科 學(xué) 與 材 料工 程 知 識(shí) ， 具 備 正 確 選 擇 材 料 和 加 工 方 法 、 合 理 安排 加 工 工 藝 路 線 的 能 力 。 鑄 造 一 級(jí) 渦 輪 盤 四 、 機(jī) 械 工 程 材 料 課 程 的 性 質(zhì) 和 任 務(wù)l 課 程 性 質(zhì) ： 是 機(jī) 械 類 和 近 機(jī) 類 各 專 業(yè) 的 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課l 課 程 任 務(wù) ： 了 解 工 程 材 料 的 一 般 知 識(shí) ； 建 立 化 學(xué) 成 分 、 組 織 結(jié) 構(gòu) 、 加 工 工 藝 與 性 能 之間 的 關(guān) 系 ： Steel with 0.4

17、%C 化 學(xué) 成 分 (成 分 )： 組 成 材 料 各 元 素 在 材 料 中 的濃 度 。 組 織 ： 用 肉 眼 或 借 助 于 不 同 放 大 倍 數(shù) 的 顯 微 鏡所 觀 察 到 的 金 屬 內(nèi) 部 的 情 景 。l 習(xí) 慣 上 把 用 肉 眼 或 幾 十 倍 放 大 鏡 觀 察 到 的 組 織稱 低 倍 組 織 或 宏 觀 組 織 。l 放 大 100 2000倍 的 組 織 稱 高 倍 組 織 或 顯 微 組 織 。l 在 電 子 顯 微 鏡 下 放 大 幾 千 幾 十 萬(wàn) 倍 的 組 織 稱精 細(xì) 組 織 或 電 鏡 組 織 。 鋼錠的宏觀組織 顯微組織電鏡組織 結(jié) 構(gòu) ： 材 料 中 各 原子 的 具 體 組 合 狀 態(tài) 。一 般 通 過(guò) X-射 線 衍射 或 透 射 電 鏡 研 究 。 Al的 高 分 辨 透 射 電 鏡 象純 鐵 晶 體 的 X-射 線 衍 射 譜 了 解 常 用 材 料 的 用 途和 加 工 工 藝 。 初 步 具 備 合 理 選 材 、正 確 確 定 加 工 方 法 、妥 善 安 排 工 藝 路 線 的能 力 。 課 程 特 點(diǎn) ： 基 本 概 念多 ， 與 實(shí) 際 聯(lián) 系 緊 密 ，是 一 門 應(yīng) 用 科 學(xué) 。 在 Au-Pa薄 膜 上 用 AFM探針 的 納 米 雕 刻 （ 北 大 ）