《工程材料概论》PPT课件
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《工程材料简介》课件
钛合金
钛合金具有高强度、轻量 化和耐腐蚀等优点，常用 于的耐腐蚀 性和高温性能，常用于制 造高温部件和化学反应容 器等。
03 非金属材料
混凝土
混凝土是一种常用的建 筑材料，由水泥、水、 骨料（沙、石）和其他 添加剂混合而成。
混凝土具有良好的抗压 性能，但抗拉强度较低 。
03
钢铁的耐腐蚀性较差，容易生锈，因此需要进行防锈处 理。
铜和铝
铜和铝是另一种常见的金属材料 ，具有良好的导电性和导热性。
铜常用于制造电线、电缆、水管 等，而铝则广泛应用于航空、建
筑和包装等领域。
铜和铝的密度较小，轻便且易于 加工，但强度和硬度相对较低。
其他金属材料
01
02
03
不锈钢
不锈钢是一种具有高度耐 腐蚀性的合金钢，广泛用 于化工、食品、医疗等领 域。
防火性能
材料的燃烧性能以及燃烧时释放的烟雾和有毒气体的量。对于 高层建筑、化工设施等，防火性能是关键的安全考量因素。
无毒与环保性
材料在使用和处置过程中对环境和人体健康的影响。例如 ，室内装修材料应尽量选择低甲醛或无甲醛的产品。
机械性能
材料的强度、韧性、耐磨性等机械性能，决定了材料在不同环境 和使用条件下的安全性。例如，汽车外壳需要具备足够的强度和
材料的循环利用
资源回收
01
将废旧材料进行回收，提取其中有价值的成分，减少对自然资
源的开采。
再生利用
02
将废旧材料经过处理后，重新加工成新的产品，降低生产成本
。
绿色建筑材料
03
采用环保、低能耗、可再生的建筑材料，减少对环境的负担。
智能材料的应用
自适应材料
能够根据环境变化自动调整性能的材料，如智能传感器、自适应 涂层等。
《材料工程基础》课件
03
无机非金属材料工程
无机非金属材料的性质
硬度
无机非金属材料的硬度通常较高，具有较好的耐 磨性和耐久性。
电绝缘性
部分无机非金属材料具有较好的电绝缘性能，常 用于电子、电气等领域。
ABCD
化学稳定性
无机非金属材料具有良好的耐腐蚀性和化学稳定 性，能够在恶劣环境下保持稳定。
热稳定性
无机非金属材料具有良好的热稳定性和隔热性能 ，能够在高温环境下保持性能稳定。
展。
04
复合化与多功能化
通过材料复合和多功能化设计， 实现材料的多重性能和功能，满
足复杂的应用需求。
材料工程的未来展望
新材料的不断涌现
随着科技的不断进步，将会有更多新 型材料不断涌现，为各领域的发展提 供更多选择和可能性。
绿色环保成为主流
随着人们对环境保护意识的不断提高 ，未来的材料工程将更加注重绿色环 保材料的研发和应用，减少对环境的 负面影响。
包括反应釜、搅拌器、管 道等。
01 03
缩聚反应
包括酯化缩聚、醚化缩聚 、缩聚反应等。
02
高分子合成方法
包括乳液聚合、悬浮聚合 、本体聚合等。
有机高分子材料的加工
加工工艺
包括压延、挤出、注射、吹塑等。
加工设备
包括混炼机、压延机、注塑机等。
加工条件
包括温度、压力、时间等。
加工助剂
包括增塑剂、润滑剂、抗氧剂等。
02
金属材料工程
金属材料的性质
金属材料的物理性质
金属材料的力学性质
包括密度、热膨胀系数、热导率等， 这些性质决定了金属材料在不同环境 下的性能表现。
包括硬度、强度、韧性、疲劳强度等 ，这些性质决定了金属材料在不同受 力条件下的行为。
建筑材料概论
动的结构、高耸结构、高层建筑
钢材的缺点
易锈蚀，需经常维护，维护费用高； 耐火性差。 由于能弥补混凝土抗拉、抗弯、抗裂能力差的缺 点，而混凝土则能保护混凝土中钢筋不锈蚀，两 者具有许多共同工作的基础，因此，使用中常常 与混凝土同时使用。
钢筋
按机械性能分：
I级钢筋、 II级钢筋、 III级钢筋 、 IV级钢筋
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2216:00:0016:00O ct-2022-Oct-20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。16: 00:0016:00:0016:00T hursday, October 22, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2220.10.2216: 00:0016:00:00October 22, 2020
均属气硬性胶凝材料。
（6）砂浆
由无机胶凝材料（石灰、水泥等）、细集料（ 如砂）、掺合料和水配制而成得材料。
按用途分为：
砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆
按胶凝材料分：
水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆
砌筑砂浆的强度等级：
M2.5、 M5、 M7.5、 M10、 M15、 M20
应用于砌筑砌体结构、抹面、勾缝、装修材料 粘结等。
（4）水泥
是土木工程建设中最重要的材料之一。 属水硬性胶凝材料。 水泥的分类：
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
水泥的生产
“两磨一烧”
水泥的主要性能要求
细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，水 化反应速度越快，安定性越好。
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月22日星期 四4时0分0秒16:00:0022 October 2020
钢材的缺点
易锈蚀，需经常维护，维护费用高； 耐火性差。 由于能弥补混凝土抗拉、抗弯、抗裂能力差的缺 点，而混凝土则能保护混凝土中钢筋不锈蚀，两 者具有许多共同工作的基础，因此，使用中常常 与混凝土同时使用。
钢筋
按机械性能分：
I级钢筋、 II级钢筋、 III级钢筋 、 IV级钢筋
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.2216:00:0016:00O ct-2022-Oct-20
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。16: 00:0016:00:0016:00T hursday, October 22, 2020
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2220.10.2216: 00:0016:00:00October 22, 2020
均属气硬性胶凝材料。
（6）砂浆
由无机胶凝材料（石灰、水泥等）、细集料（ 如砂）、掺合料和水配制而成得材料。
按用途分为：
砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆
按胶凝材料分：
水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆
砌筑砂浆的强度等级：
M2.5、 M5、 M7.5、 M10、 M15、 M20
应用于砌筑砌体结构、抹面、勾缝、装修材料 粘结等。
（4）水泥
是土木工程建设中最重要的材料之一。 属水硬性胶凝材料。 水泥的分类：
硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥
水泥的生产
“两磨一烧”
水泥的主要性能要求
细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，水 化反应速度越快，安定性越好。
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月22日星期 四4时0分0秒16:00:0022 October 2020
工 程 材 料PPT课件
青铜器中的锡含量，称为“六齐(剂)”。 书中写道：“六分其
金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之
齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；三分其金而锡居一，
谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金、锡
半，谓之鉴燧之齐”。这是世界上最古老的关于青铜合金成分
的文字记载。这表明我们的祖先已经认识到了青铜的性能与成
多年。在河南巩县汉代冶铁遗址中，发掘出20多座冶铁炉和锻炉。炉型庞大，结构复杂，并有
鼓风装置和铸造坑。可见当年生产规模之壮观。
我国古代创造了三种炼钢方法。第一种是从矿石中直接炼出自然钢。用这种钢作的剑在东方
各国享有盛誉，东汉时传入了欧洲；第二种是西汉时期的经过“百次”冶炼锻打的百炼钢；第
三种是南北朝时期生产的灌钢。先炼铁后炼钢的两步炼钢技术我国要比其它国家早1600多年。
二、共价键 处于周期表中间位置的三、四、五价元素，原子既可能获得电子变为负离子，也可 能丢失电子变为正离子。当这些元素原子之间或与邻近元素原子形成分子或晶体时， 以共用价电子形成稳定的电子满壳层的方式实现结合。这种由共用价电子对产生的结 合键叫共价键。
最具有代表性的共价晶体为金刚石。金刚石由碳原子组成，每个碳原子贡献出4个价 电子与周围的4个碳原子共有，形成4个共价键，构成正四面体：一个碳原子在中心，与 它共价的另外4个碳原子在4个顶角上硅、锗、锡等元素也可构成共价晶体。属于共价 晶体的还有SiC、Si3N4、BN等化合物。 共价键的结合力很大，所以共价晶体强度高、 硬度高、脆性大、熔点高、沸点高和挥发性低。
分之间的密切关系。
我国劳动人民创造了灿烂的青铜文化。
3
Engineering Materials
我国从青秋战国时期(公元前770年～公元前221年)已开始大量使用铁器。
工程材料概论PPT课件
容量
特点
容量小，主要是文本文件
的存储。
驱动器兼容CD光盘，光盘
价低，用量高速增长。
1.44 Mb
多元合金和以ZnS等
CD－RW 为主的陶瓷材料
650 Mb
TbFeCo合金磁光材
MO
料
(磁光盘)
需用专用驱动器，价格高，
局限在广告、图形用户。
650Mb
1.3G
多元合金和以ZnS等 单面单层为4.7驱动器兼容CD－RW和CD
➢工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，为金
属晶体材料。
➢工业上把金属和其合金分为两大部分
（1）黑色金属 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)；
（2）有色金属 黑色金属以外的所有金属及其合金。
h
9
(2)高分子材料
✓高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。
✓它具有较高的强度，良好的塑性，较强的耐腐蚀性能，很好的绝
h
19
陶器与瓷器的发明和使用
瓷器——中国文化的象征
新石器时代(公元前6000年～公元前5000
年)，中华民族的先人们用粘土(主要成分
为SiO2，Al2O3)烧制成陶器。马家窑(甘肃
)文化时期的陶器表面彩绘有条带纹、波
纹和舞蹈纹等，制品有炊具、食具、盛储
器皿等。
中国是最早生产瓷器的国家。
➢东汉时期发明了瓷器。
作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件
或物品的人造物质
1 资源
物质≠材料
材料
的
判据
2 能源
3 环保
4 质量
h
5 经济
4
材料的定义与分类
人类已经发现的材料：“800 ”万种
特点
容量小，主要是文本文件
的存储。
驱动器兼容CD光盘，光盘
价低，用量高速增长。
1.44 Mb
多元合金和以ZnS等
CD－RW 为主的陶瓷材料
650 Mb
TbFeCo合金磁光材
MO
料
(磁光盘)
需用专用驱动器，价格高，
局限在广告、图形用户。
650Mb
1.3G
多元合金和以ZnS等 单面单层为4.7驱动器兼容CD－RW和CD
➢工程应用的金属材料，原子间的结合键基本上为金属键，为金
属晶体材料。
➢工业上把金属和其合金分为两大部分
（1）黑色金属 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)；
（2）有色金属 黑色金属以外的所有金属及其合金。
h
9
(2)高分子材料
✓高分子材料为有机合成材料，亦称聚合物。
✓它具有较高的强度，良好的塑性，较强的耐腐蚀性能，很好的绝
h
19
陶器与瓷器的发明和使用
瓷器——中国文化的象征
新石器时代(公元前6000年～公元前5000
年)，中华民族的先人们用粘土(主要成分
为SiO2，Al2O3)烧制成陶器。马家窑(甘肃
)文化时期的陶器表面彩绘有条带纹、波
纹和舞蹈纹等，制品有炊具、食具、盛储
器皿等。
中国是最早生产瓷器的国家。
➢东汉时期发明了瓷器。
作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件
或物品的人造物质
1 资源
物质≠材料
材料
的
判据
2 能源
3 环保
4 质量
h
5 经济
4
材料的定义与分类
人类已经发现的材料：“800 ”万种
工程材料PPT.说课讲解
控 表面完整性 形
合成
次生相） 强化相的形态、
尺寸及分布
尺寸精度
多相合金的相结
设
构
计
组织均匀性
（ 成 分 组 织 ）
材料科学与工程
控 构
成分均匀性（宏 观与微观偏析）
组织致密性
夹杂、气孔等
应力、变形、开
裂等
力学性能
加工
晶体结构缺陷（ 点缺陷、位错、
控 性 物理性能
孪晶等） 非晶、微晶、纳
化学性能
米晶及非平衡晶
材料的发展
公元前1200年左右，人类进入了铁器时代，开始 使用的是铸铁，以后制钢工业迅速发展，称为 18世纪产业革命的重要内容和物质基础。
如图由于铁的熔点较高 （1538℃），其出现时间 较晚。左图为伊朗出土的 铁制器皿。图为铁矿石。 铁矿在地球上比铜矿要丰 富的多。
材料的发展
20世纪中叶以来，科学技术突飞猛进， 日新月异，作为“发明之母”和“产 业的粮食”的新材料研制更是异常活
零件的毛坯
• 铸造毛坯 • 熔炼金属，制造铸型，
并将熔融金属浇入铸 型，凝固后获得一定 形状和性能铸件的成 形方法，称为铸造。
• 锻造毛坯
零件的毛坯
• 锻压是对坯料施加外力，使其产 生塑性变形、改变尺寸、形状及 改善性能，用以制造机械零件、 工件或毛坯的成形加工方法。它 是锻造与冲压的总称，属于压力 加工的范畴。
机械制造基础 Ⅰ--工程材料 机械制造基础 Ⅱ--热加工工艺基础 Ⅲ--机械加工工艺基础
课程概论
钢铁材料
金属材料
工程材料的分类
非铁金属 高分子材料
非金属材料 陶瓷材料
复合材料
课程概论
力学性能
《材料概论第》PPT课件
23
• Subatomic level Electronic structure of individual atoms that defines interaction among atoms (interatomic bonding).
• Atomic level Arrangement of atoms in materials for the same atoms can have different properties, e.g. two forms of carbon: graphite and diamond.
Tin
210 thousand
Molybdenum Titanium W Uranium Silver Gold Platinum
121 thousand 95 thousand 43 thousand 39 thousand 14 thousand 1.9 thousand 270 ton
2020/12/21
6
2020/12/21
精选ppt
7
1.1 材料科学与工程的发展史
芳纶纤维
Ceramics 10,000 BC 5,000 BC 1,000 BC
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
8
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million
• Subatomic level Electronic structure of individual atoms that defines interaction among atoms (interatomic bonding).
• Atomic level Arrangement of atoms in materials for the same atoms can have different properties, e.g. two forms of carbon: graphite and diamond.
Tin
210 thousand
Molybdenum Titanium W Uranium Silver Gold Platinum
121 thousand 95 thousand 43 thousand 39 thousand 14 thousand 1.9 thousand 270 ton
2020/12/21
6
2020/12/21
精选ppt
7
1.1 材料科学与工程的发展史
芳纶纤维
Ceramics 10,000 BC 5,000 BC 1,000 BC
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
8
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million
工程材料ppt
s
0.2
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为：
伸长率：
l1 l0 100%
l0
断面收缩率： F0 F1 100%
F0
拉 伸
试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
说明： ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真
实变形。
② 直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0
为常数时，塑性值才有可比性。
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称 为变形。
外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机
低碳钢的应力-应变曲线
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
拉 伸 试 验 机
拉伸试样
一、弹性和刚度
弹性：指标为弹性极限e，
即材料承受最大弹性变形时
HRA用于测量高硬度材料, 如 硬质合金、表淬层和渗碳层。
钢球压头与 金刚石压头
HRB用于测量低硬度材料, 如 有色金属和退火、正火钢等。
HRC用于测量中等硬度材料， 如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点：操作简便， 压痕小，适用范围广。
缺点：测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
维氏硬度
维氏硬度试验原理 维氏硬度压痕
1943年美国T-2油轮发生断裂
裂纹扩展的基本形式
北 极 星 导 弹
c (ac )1/ 2
应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的 指标。
K I Y a
断裂韧性：材料抵抗内部 裂纹失稳扩展的能力。
K IC Y C aC
C为断裂应力，aC为临界
裂纹半长，单位为 MN / m3 2