工程材料学全套课件
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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。
【精品课件】工程材料
6
课程教学要求的层次
本课程教学内容的要求分为: 掌握、熟悉、了解三个层次。
实验内容按: 掌握、学会、观察三个层次要求。
7
教学目标的实施
理论教学 实验教学
课堂讨论
8
教学内容 ---- 理论教学
第一章 金属材料的力学性能 第二章 金属的晶体结构 第三章 纯金属的结晶 第四章 金属的结晶与相图 第五章 铁碳合金相图 第六章 钢的热处理 第七章 合金钢 第八章 有色金属及其合金 第九章 机械零件材料的选用
9
教学内容 ---- 实验教学
实验一 ：观察铁 – 碳平衡组织 实验二 ：热处理工艺
10
教学内容 ---- 课堂讨论
1.铁碳相图 2.钢的热处理 3.工程材料的选择和使用
11
教材与学时安排
教材 : 工程材料 主 编 陈 曦 副主编 王志海
湖北辞书出版社 理论授课学时 : 36学时 实验学时 : 4学时
12
课程概论
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
13
课程概论
金属材料 工程材料的分类 非金属材料
复合材料
14
复合材料:由两种或两种以上不同性质的 或不同结构的材料，以微观或 宏观的形式结合在一起而形成 的材料。
❖ 金属基复合材料 ❖ 陶瓷基复合材料 ❖ 高分子复合材料
4
教学方法
本课程内容主要是建立在实验 观察和工业实践基础之上,以实质性 和规律性的描述为主,涉及面较宽。 *着重理解教学内容,尽量避免死记
硬背。 *配合实验及多媒体信息,帮助和加
深理解教学内容。 *利用网络交流教学信息,如查阅资
料、习题解答等。
5
课程教学形式
课程教学要求的层次
本课程教学内容的要求分为: 掌握、熟悉、了解三个层次。
实验内容按: 掌握、学会、观察三个层次要求。
7
教学目标的实施
理论教学 实验教学
课堂讨论
8
教学内容 ---- 理论教学
第一章 金属材料的力学性能 第二章 金属的晶体结构 第三章 纯金属的结晶 第四章 金属的结晶与相图 第五章 铁碳合金相图 第六章 钢的热处理 第七章 合金钢 第八章 有色金属及其合金 第九章 机械零件材料的选用
9
教学内容 ---- 实验教学
实验一 ：观察铁 – 碳平衡组织 实验二 ：热处理工艺
10
教学内容 ---- 课堂讨论
1.铁碳相图 2.钢的热处理 3.工程材料的选择和使用
11
教材与学时安排
教材 : 工程材料 主 编 陈 曦 副主编 王志海
湖北辞书出版社 理论授课学时 : 36学时 实验学时 : 4学时
12
课程概论
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
13
课程概论
金属材料 工程材料的分类 非金属材料
复合材料
14
复合材料:由两种或两种以上不同性质的 或不同结构的材料，以微观或 宏观的形式结合在一起而形成 的材料。
❖ 金属基复合材料 ❖ 陶瓷基复合材料 ❖ 高分子复合材料
4
教学方法
本课程内容主要是建立在实验 观察和工业实践基础之上,以实质性 和规律性的描述为主,涉及面较宽。 *着重理解教学内容,尽量避免死记
硬背。 *配合实验及多媒体信息,帮助和加
深理解教学内容。 *利用网络交流教学信息,如查阅资
料、习题解答等。
5
课程教学形式
工程材料ppt课件
981 196
370
74
8
实例 玻璃钢 —— 玻璃纤维增强塑料 钨钴类硬质合金 —— 陶瓷颗粒增强钴 轮胎 —— 纤维增强橡胶 钢筋混凝土 ——陶瓷基复合材料 多孔性铁基和青铜基自润滑衬套 —— 夹层结构复合材料 碳纤维/铝锡合金
9
二、常见复合材料 玻璃钢
增强剂 —— 玻璃纤维（主要是SiO2），比强度和比模量高，耐蚀，绝缘。 粘结剂（基体）——热固性的酚醛、环氧树脂，热塑性的聚脂。 性能（与基体相比）—— ( 比 ) 强度，疲劳性能，韧性，蠕变抗力高。 用途 —— 轴承，轴承架，齿轮，车身。 碳纤维树脂复合材料 增强剂 —— 碳纤维 ( 石墨 ) ，强度和弹性模量高，且2000℃以上保持不变；
硼纤维金属复合材料 基体 —— 铝镁及其合金，钛及其合金。 性能 —— 如铝基复合材料的强度、弹性模量、疲劳极限高于高强铝合金，比 强度高于钢和钛合金 。 用途 ——航空、火箭 。
如聚乙烯、聚氯乙烯分别由乙烯、氯乙烯聚合而成。 分类 —— 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂。
2
性能特点 低强度——σb≈100MPa 高弹性 —— 如橡胶的弹性变形率为100~1000%，金属一般为1% ； 低弹性模量 —— 塑料和橡胶分别为金属的 1/10 和 1/1000 。 高耐磨性 ——— 比金属好，如汽车外轮胎。 高绝缘性 低耐热性 低导热性 —— 是金属的1/100 ~1/1000 高热膨胀性 —— 约为金属的 3~10 倍 高耐腐蚀性 —— 耐酸、碱等。 老化 —— 受氧、光、热、机械力等长时间作用后，性能逐渐恶化。
-180℃不变脆。 粘结剂（基体）—— 环氧树脂，酚醛树脂，聚四氟乙烯。 性能（与基体相比）—— 强度，疲劳性能，韧性，耐蚀，蠕变抗力高。 用途 —— 火箭外壳 ，齿轮，轴承，活塞，密封圈，化工容器。
《工程材料实例》课件
铝合金材料
总结词
铝合金材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等特 点，被广泛应用于航空、航天、建筑和汽车 等领域。
详细描述
铝合金材料密度低，质量轻，同时具有较高 的强度和刚度，能够替代部分钢铁材料用于 承受较大载荷的场合。铝合金还具有良好的 耐腐蚀性，不易生锈，使用寿命长。此外， 铝合金加工性能优良，易于进行切割、焊接 和弯曲等加工操作。
端产品的理想选择。
铜合金材料
总结词
铜合金材料具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀性和加工性能等特点，被广泛应用于电 气、电子、化工等领域。
详细描述
铜合金材料具有良好的导电性和导热性，能够满足电气和电子设备的需求。同时，铜合 金材料还具有良好的耐腐蚀性和加工性能，可以进行焊接、弯曲、切割等加工操作。在
化工领域，铜合金材料能够抵抗各种化学介质的腐蚀，保证设备的长期稳定运行。
陶瓷的优缺点
陶瓷具有高硬度、高耐磨性等优点， 但也存在脆性大、韧性差等缺点。
陶瓷的未来发展
随着科技的发展，陶瓷材料的复合化 、智能化和多功能化成为未来发展的 趋势。
玻璃材料
玻璃材料概述
玻璃是一种无机非金属材料，具有良好 的光学性能、化学稳定性和电绝缘性能
等特点。
玻璃的优缺点
玻璃具有良好的光学性能和化学稳定 性，但也存在易碎、加工困难等缺点
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
碳纤维复合材料的生产工艺主要 包括热压成型、缠绕成型、拉挤
成型等。
树脂基复合材料
树脂基复合材料是由有机高分子树脂和有机高分子材料复合而成的材料，其具有轻 质、高强、绝缘等特点。
在建筑、电Байду номын сангаас、汽车等领域得到广泛应用，如建筑模板、电路板、汽车内饰等。
《工程材料》材料的结构与性能 ppt课件
原子排列情况相同而在空间位向不同 的晶向组成晶向族。
晶向族用尖括号表示, 即<uvw>。
如: <100> = [100] + [010] + [001]
ppt课件
26
在立方晶系中, 一个晶面指数与一 个晶向指数数值和符号相同时, 则该晶 面与该晶向互相垂直。
如：(111)⊥[111]。
晶面与晶向互相垂直
1. 金属晶体具有确定的熔点 纯金属缓慢加热到一定温度, 固态金属熔化 成为液态金属。熔化过程中温度不变。
熔化温度(T0)称为熔点。
非晶体材料在加 热时, 固态转变为 液态时, 温度变化。
晶体和非晶体的熔化曲线
ppt课件
32
2. 金属晶体具有各向异性
在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的 方式和密度不同，它们之间的结合力的大小 也不相同，因而金属晶体不同方向上的性能 不同。这种性质叫做晶体的各向异性。
晶胞
老师提示 不同元素组成的金属晶体因晶格形
式及晶格常数的不同，表现出不同的物理、
化学和力学性能。金属的晶体结构可用X射线
结构分析技术进行测定。
ppt课件
5
一、三种常见的金属晶体结构
☆ 老师提示：重点内容
1. 体心立方晶格(胞) ( BCC 晶格)
8个原子处于立方体的角上，1个原子处于立 方体的中心, 角上8个原子与中心原子紧靠。
式中：ρ 为位错密度, 单位为m-2， ΣL 为位错线总长度, 单位为m, V为体积, 单位为m3。
ppt课件
41
位错对性能的影响： ●金属为理想晶体或含极少量位错时, 金属
的屈服强度σs 很高。
●当含有一定量的位错时, 强度降低。 ●退火金属中位错密度为 106～8 cm-2 ，强 度最低。
晶向族用尖括号表示, 即<uvw>。
如: <100> = [100] + [010] + [001]
ppt课件
26
在立方晶系中, 一个晶面指数与一 个晶向指数数值和符号相同时, 则该晶 面与该晶向互相垂直。
如：(111)⊥[111]。
晶面与晶向互相垂直
1. 金属晶体具有确定的熔点 纯金属缓慢加热到一定温度, 固态金属熔化 成为液态金属。熔化过程中温度不变。
熔化温度(T0)称为熔点。
非晶体材料在加 热时, 固态转变为 液态时, 温度变化。
晶体和非晶体的熔化曲线
ppt课件
32
2. 金属晶体具有各向异性
在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的 方式和密度不同，它们之间的结合力的大小 也不相同，因而金属晶体不同方向上的性能 不同。这种性质叫做晶体的各向异性。
晶胞
老师提示 不同元素组成的金属晶体因晶格形
式及晶格常数的不同，表现出不同的物理、
化学和力学性能。金属的晶体结构可用X射线
结构分析技术进行测定。
ppt课件
5
一、三种常见的金属晶体结构
☆ 老师提示：重点内容
1. 体心立方晶格(胞) ( BCC 晶格)
8个原子处于立方体的角上，1个原子处于立 方体的中心, 角上8个原子与中心原子紧靠。
式中：ρ 为位错密度, 单位为m-2， ΣL 为位错线总长度, 单位为m, V为体积, 单位为m3。
ppt课件
41
位错对性能的影响： ●金属为理想晶体或含极少量位错时, 金属
的屈服强度σs 很高。
●当含有一定量的位错时, 强度降低。 ●退火金属中位错密度为 106～8 cm-2 ，强 度最低。
2024版建筑材料学ppt课件
01建筑材料概述Chapter建筑材料的定义与分类定义分类建筑材料在建筑工程中的地位与作用地位作用建筑材料在建筑工程中发挥着承载、围护、分隔、装饰、保温、隔热、防水、防火等作用，是构成建筑物和构筑物的重要组成部分。
建筑材料的发展趋势绿色化高性能化智能化复合化02建筑材料基本性质Chapter密度与比重孔隙率与吸水率热工性质030201物理性质力学性质强度材料抵抗外力破坏的能力，如抗压、抗拉、抗剪等强度。
硬度与韧性硬度反映材料抵抗局部变形的能力，而韧性则表示材料在受力时吸收能量并发生塑性变形的能力。
弹性与塑性弹性是指材料在去除外力后能恢复原状的能力，塑性则是材料在外力作用下发生永久变形的能力。
耐久性与环境协调性耐候性01耐腐蚀性02环境协调性0303无机气硬性胶凝材料Chapter石灰的生产石灰的性质石灰的应用石膏的生产天然石膏经过破碎、煅烧、磨细等工序得到。
石膏的性质具有快硬、早强、微膨胀、耐水性差等特点。
石膏的应用在建筑中主要用于室内抹灰、粉刷、制作石膏板等。
水玻璃水玻璃的生产水玻璃的性质水玻璃的应用04水泥Chapter水泥的生产原料水泥的分类水泥的性质水泥的应用水泥的验收水泥的储存05混凝土Chapter1 2 3定义特点分类混凝土概述骨料水泥水外加剂和易性强度耐久性混凝土的配合比设计配合比设计的意义01配合比设计的原则02配合比设计的步骤0306建筑砂浆Chapter建筑砂浆的组成与分类组成建筑砂浆主要由无机胶凝材料、细骨料和水等组成。
分类根据胶凝材料的不同，建筑砂浆可分为石灰砂浆、水泥砂浆和混合砂浆等。
建筑砂浆的技术性质和易性砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层，且与基层紧密黏结的性质。
包括流动性和保水性两方面。
强度砂浆的强度是以抗压强度为主要指标，根据抗压强度的大小，可将砂浆分为不同的强度等级。
粘结力砂浆的粘结力是指砂浆与基层材料之间通过物理化学作用产生的相互黏结的能力。
工程材料课堂课件
22
六、冲击韧性 (notch toughness)
－材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
试样冲断时所消耗的冲击功A k为: Ak = mgH – mgh (J)
冲击韧性值ak 就是试样缺口处单位 截面积上所消耗的冲击功。
AK
a k=
(J/cm²)
S0
ak值低－脆性材料：断裂时无明显变
形，金属光泽，呈结晶状。
28
5 Titanic沉没原因
Titanic ——含硫高的钢 板，韧性很差，特别是在 低温呈脆性。所以，冲击 试样是典型的脆性断口。 近代船用钢板的冲击试样 则具有相当好的韧性。
－－该科学研究回答了80年未解之谜。
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果 29
八、工程材料的其它性能 （自学）
2．阶段II（bcd段）―屈服 变形 c: 屈服点 Ps
拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静 载拉伸曲线屈服现象：Biblioteka 属材料开始产生明显塑性变形的标志。 8
3．阶段III（dB段）―均匀 塑性变形阶段
B: Pb 材料所能承受的 最大载荷
4．阶段IV (BK段) ―局部 集中塑性变形
颈缩
拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向 静载拉伸曲线
10
二、材料的强度(strength)
――材料所能承受的极限应力. 物理意义:材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。 抗拉强度、 抗压强度、抗弯强度 、 抗剪强度 、 抗扭强 度等。
公式：σ=P/Fo 单位： MPa(MN/mm2)
11
1．屈服强度σs (yield strength)和条件屈服强度σ0.02
比例极限：σp=Pp/Fo，应力―应变保持线性关系的极限应力值； 弹性极限：σe=Pe/Fo，不产生永久变形的最大抗力。 工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01
六、冲击韧性 (notch toughness)
－材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
试样冲断时所消耗的冲击功A k为: Ak = mgH – mgh (J)
冲击韧性值ak 就是试样缺口处单位 截面积上所消耗的冲击功。
AK
a k=
(J/cm²)
S0
ak值低－脆性材料：断裂时无明显变
形，金属光泽，呈结晶状。
28
5 Titanic沉没原因
Titanic ——含硫高的钢 板，韧性很差，特别是在 低温呈脆性。所以，冲击 试样是典型的脆性断口。 近代船用钢板的冲击试样 则具有相当好的韧性。
－－该科学研究回答了80年未解之谜。
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果 29
八、工程材料的其它性能 （自学）
2．阶段II（bcd段）―屈服 变形 c: 屈服点 Ps
拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静 载拉伸曲线屈服现象：Biblioteka 属材料开始产生明显塑性变形的标志。 8
3．阶段III（dB段）―均匀 塑性变形阶段
B: Pb 材料所能承受的 最大载荷
4．阶段IV (BK段) ―局部 集中塑性变形
颈缩
拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向 静载拉伸曲线
10
二、材料的强度(strength)
――材料所能承受的极限应力. 物理意义:材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。 抗拉强度、 抗压强度、抗弯强度 、 抗剪强度 、 抗扭强 度等。
公式：σ=P/Fo 单位： MPa(MN/mm2)
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1．屈服强度σs (yield strength)和条件屈服强度σ0.02
比例极限：σp=Pp/Fo，应力―应变保持线性关系的极限应力值； 弹性极限：σe=Pe/Fo，不产生永久变形的最大抗力。 工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01
09649_建筑材料全套课件演示文稿课件
定义
建筑材料是指用于建造建筑物或 构筑物所用的各种材料，包括天 然材料和人工合成材料。
分类
按化学成分可分为无机材料、有 机材料和复合材料；按使用功能 可分为结构材料、装饰材料和专 用材料等。
4
建筑材料的历史与发展
古代建筑材料
主要使用天然材料，如木材、石 材、泥土等。
2024/1/28
近现代建筑材料
2024/1/28
9
耐久性
抗老化性
材料在长期使用过程中， 能保持其原有性能而不发 生明显老化的性质。
2024/1/28
耐腐蚀性
材料抵抗各种腐蚀性介质 侵蚀的能力。
耐候性
材料在室外自然环境下， 能长期保持其原有性质而 不发生明显变化的性质。
10
03 常见建筑材料介 绍
2024/1/28
11
水泥
种类
随着工业革命的兴起，钢铁、水泥 等新型建筑材料出现并逐渐普及。
当代建筑材料
以高性能、环保、节能为特点，如 高性能混凝土、纤维增强复合材料 等。
5
建筑材料在建筑工程中的地位
01
02
03
基础性地位
建筑材料是建筑工程的物 质基础，决定了建筑物的 质量和性能。
2024/1/28
功能性地位
不同类型的建筑材料具有 不同的功能特性，满足建 筑物的不同需求。
2024/1/28
23
不合格建筑材料的处理措施
退货处理
降级使用
对于严重不合格或存在安全隐患的建筑材 料，应立即进行退货处理，并要求供应商 承担相应责任。
对于部分不合格但尚可使用的建筑材料， 可在与设计单位、监理单位协商后降级使 用，但需做好记录和标识。
返工处理
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
工程材料按其性能特点分为结构材料和功能材料两大类。结构材料以 力学性能为主,兼有一定的物理、化学性能。功能材料以特殊的物理、化
学性能为主,如那些要求有电、光、声、磁、热等功能和效应的材料。 总之，工程材料包括了与工农业、国防尖端技术等各行各业有关的所
有材料。按照其基本成分分类见图1－1。
二、新材料发展趋势
2．结构材料趋向于复合化
尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料，如 高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点， 如脆性、弹性模量低、比强度不足等。所以把不同的材料进行复合 以得到优于原组分性能的新材料，就成为结构材料发展的一个重要 趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料，碳纤维增强树脂基的第二 代复合材料，第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基及碳 基复合材料。复合材料在航空、航天工业和汽车工业中获得了广泛 的应用，在化工设备和其它方面也有较多的应用。
7．材料的设计及选用计算机化
由于电子计算机及应用技术的高度发展，使得人们可以按照指定的 性能进行材料设计正逐步成为现实。通过电子计算机的应用以及量子 力学、系统工程和统计学的运用，可以在微观与宏观相结合的基础上 进行材料设计和选用，使之最佳化。目前已建立起计算机化的各种材 料性能数据库和计算机辅助选材系统，并进一步向智能化方向发展, 从而提高了工程技术的用材水平。
在工程应用中，通过激光束表面处理可在工件表面获得非晶态，具有高 耐磨性和耐蚀性。另外，非晶态的硅太阳能电池，光电转换率可达15％， 有很大进一步实用化研究价值。
5．功能料迅速发展
功能材料是当代新技术中能源技术、空间技术、信息技术和计算机技术 的物质基础。功能材料是90年代材料研究与生产中最活跃的领域。例如， 由于超大容量信息通信网络和超高计算机的发展，对集成电路的要求越 来越高，促进集成度逐年增加。从材料看，除了硅半导体外，化合物半 导体受到越来越多的重视。又如有关磁记录和磁光记录材料、高温超导 材料、光电转换材料等都将有进一步的发展。近年来功能梯度材料发展 很快，其性能是原来的均质材料和一般复合材料所不具备的，梯度功能 材料将有巨大的应用潜力。
但是，用传统的技术将金属和陶瓷结合起来时，由于二者的界面热力学 特性匹配不好，在极大的热应力下还是会遭到破坏。
在陶瓷和金属之间通过连续地控制内部组成和微细结构的变化，使两种 材料之间不出现界面，从而使整体材料具有耐热应力强度和机械强度也较 好的新功能。
又如W-Cu热沉材料。
6．特殊条件下应用的材料
在低温、高压、高真空、高温以及辐射条件下，材料的结构和组织 将会转变，并由此引起性能变化。研究这些变化规律，将有利于改善 材料性能和开发新材料。例如，在高压下的结构材料，由于原子间距 离缩短，材料将由绝缘体转变为导电体，Nb3Sn、Nb3Ce和Nb3Si等 超导体均在高压下合成。现正在开展高压力及冲击波对材料性能影响 的试验研究，理论上预测氢在几千万大气压下将转变为金属态，它在 室温时就具有超导性，它的实现还有待于高压条件的创建。另外，对 太空、深海洋等工程技术所用的材料也将继续深入研究。
三、工程材料学
不仅学习各种材料的分类、基本特性、制备方法、用途，而且学习材料 性能与组成、组织结构、制备工艺之间的内在联系、作用机理。
以典型的工程材料为例，学习材料（重点是金属材料）所表现出的宏观 性能的内在本质，为提高材料性能、开发新材料、材料选择、使用打基础。
一般复合材料中分散相是均匀分布的，但在有些情况下，常常希望同 一件材料两侧具有不同的功能，又希望两侧结合得完美，从而不至于在苛 刻条件下因性能不匹配而发生破坏。
航天飞机推进系统中超音速燃烧冲压式发动机，燃烧气体温度超过 2000℃；燃烧室壁另一侧又要经受作为燃料的液氢的冷却作用，温度为－ 200℃。一般材料显然满足不了这一要求。于是，人们想到将金属和陶瓷 联合起来使用，用陶瓷去对付高温，用金属来对付低温。
3．低维材料正在扩大应用
包括零维(超微粒)、一维(纤维)和二维薄膜材料，可用于作结构材料和功 能材料。
通过化学反应、气相沉积等方法，可制出亚微米级和纳米级(1-100mm)的 金属或陶瓷粉末。有很大的比表面积和比表面能，熔点低，扩散速度快， 烧结温度下降，强度高而塑性好，具有良好的综合性能。某些超微粒功能 材料，可成为高效吸波材料。
4．非晶(亚稳态)材料日益受到重视
70年代通过快冷技术(106℃／s)而获得非晶态或亚稳态合金材料。由 于骤冷，金属中的合金元素偏析程度降低，没有晶界，从而可提高合金 化程度，而不致产生脆性相。非晶态合金具有高强度、耐腐蚀等特点， 某些非晶态铁基合金具有很好的磁学性能，用作变压器比硅钢片的铁损 低2／3。
《工程材料学》
第1章 序 论
第1节 概述
一、工程材料 什么是工程材料？印象中工程材料是哪类材料？ 是否联想到：建筑工程、桥梁、企业建设所用到的材料？
实际上工程材料的含义远非如此，凡与工程有关的材料均谓之工程材料。
如机器零件（轴承、弹簧等部件）、工模具、量具、工业加热炉内的构 件、飞机发动机涡轮叶片、高分子材料中的粘结剂、防宇宙射线的宇航服 （芳香族聚酰胺纤维）、镍氢电池中的储氢合金…………
1．继续重视高性能的新型金属材料 指具有高强度、高韧性、耐高温、耐低温、抗腐蚀、抗辐射等性
能的材料。这种材料与发展空间技术、核能、海洋开发等工业有着 极其密切的关系。新材料是依靠新技术和新工艺发展的。例如，合 金成分的物理冶金设计，微量元素的加入与控制，特殊组织结构的 控制等，可大幅度提高材料的性能。面向21世纪，金属材料仍占主 导地位。
一维材料最突出的是光导纤维，可用于作通信工程材料。纤维结构材料是 复合材料中的主要增强组分，它决定了复合材料的关键性能；纤维中的晶 须，其强度和刚度可接近理论强度值；碳纤维、有机高分子纤维和陶瓷纤 维均有广阔的应用前景。
二维的薄膜材料发展迅速，金刚石薄膜和有机高分子薄膜十分诱人，高温超 导薄膜也尤为突出。金刚石薄膜可用于高速电子计算机的微芯片；高分子 分离膜已在水处理、化工生产、高纯物质制备等方面获得了应用；高温超 导薄膜将开辟超导技术的新领域。
学性能为主,如那些要求有电、光、声、磁、热等功能和效应的材料。 总之，工程材料包括了与工农业、国防尖端技术等各行各业有关的所
有材料。按照其基本成分分类见图1－1。
二、新材料发展趋势
2．结构材料趋向于复合化
尽管金属材料采用了一系列强韧化措施及发展了非金属材料，如 高分子材料和陶瓷材料,但由于单一材料存在难以克服的某些缺点， 如脆性、弹性模量低、比强度不足等。所以把不同的材料进行复合 以得到优于原组分性能的新材料，就成为结构材料发展的一个重要 趋势。如玻璃树脂基的第一代复合材料，碳纤维增强树脂基的第二 代复合材料，第三代复合材料则是正在发展的金属基、陶瓷基及碳 基复合材料。复合材料在航空、航天工业和汽车工业中获得了广泛 的应用，在化工设备和其它方面也有较多的应用。
7．材料的设计及选用计算机化
由于电子计算机及应用技术的高度发展，使得人们可以按照指定的 性能进行材料设计正逐步成为现实。通过电子计算机的应用以及量子 力学、系统工程和统计学的运用，可以在微观与宏观相结合的基础上 进行材料设计和选用，使之最佳化。目前已建立起计算机化的各种材 料性能数据库和计算机辅助选材系统，并进一步向智能化方向发展, 从而提高了工程技术的用材水平。
在工程应用中，通过激光束表面处理可在工件表面获得非晶态，具有高 耐磨性和耐蚀性。另外，非晶态的硅太阳能电池，光电转换率可达15％， 有很大进一步实用化研究价值。
5．功能料迅速发展
功能材料是当代新技术中能源技术、空间技术、信息技术和计算机技术 的物质基础。功能材料是90年代材料研究与生产中最活跃的领域。例如， 由于超大容量信息通信网络和超高计算机的发展，对集成电路的要求越 来越高，促进集成度逐年增加。从材料看，除了硅半导体外，化合物半 导体受到越来越多的重视。又如有关磁记录和磁光记录材料、高温超导 材料、光电转换材料等都将有进一步的发展。近年来功能梯度材料发展 很快，其性能是原来的均质材料和一般复合材料所不具备的，梯度功能 材料将有巨大的应用潜力。
但是，用传统的技术将金属和陶瓷结合起来时，由于二者的界面热力学 特性匹配不好，在极大的热应力下还是会遭到破坏。
在陶瓷和金属之间通过连续地控制内部组成和微细结构的变化，使两种 材料之间不出现界面，从而使整体材料具有耐热应力强度和机械强度也较 好的新功能。
又如W-Cu热沉材料。
6．特殊条件下应用的材料
在低温、高压、高真空、高温以及辐射条件下，材料的结构和组织 将会转变，并由此引起性能变化。研究这些变化规律，将有利于改善 材料性能和开发新材料。例如，在高压下的结构材料，由于原子间距 离缩短，材料将由绝缘体转变为导电体，Nb3Sn、Nb3Ce和Nb3Si等 超导体均在高压下合成。现正在开展高压力及冲击波对材料性能影响 的试验研究，理论上预测氢在几千万大气压下将转变为金属态，它在 室温时就具有超导性，它的实现还有待于高压条件的创建。另外，对 太空、深海洋等工程技术所用的材料也将继续深入研究。
三、工程材料学
不仅学习各种材料的分类、基本特性、制备方法、用途，而且学习材料 性能与组成、组织结构、制备工艺之间的内在联系、作用机理。
以典型的工程材料为例，学习材料（重点是金属材料）所表现出的宏观 性能的内在本质，为提高材料性能、开发新材料、材料选择、使用打基础。
一般复合材料中分散相是均匀分布的，但在有些情况下，常常希望同 一件材料两侧具有不同的功能，又希望两侧结合得完美，从而不至于在苛 刻条件下因性能不匹配而发生破坏。
航天飞机推进系统中超音速燃烧冲压式发动机，燃烧气体温度超过 2000℃；燃烧室壁另一侧又要经受作为燃料的液氢的冷却作用，温度为－ 200℃。一般材料显然满足不了这一要求。于是，人们想到将金属和陶瓷 联合起来使用，用陶瓷去对付高温，用金属来对付低温。
3．低维材料正在扩大应用
包括零维(超微粒)、一维(纤维)和二维薄膜材料，可用于作结构材料和功 能材料。
通过化学反应、气相沉积等方法，可制出亚微米级和纳米级(1-100mm)的 金属或陶瓷粉末。有很大的比表面积和比表面能，熔点低，扩散速度快， 烧结温度下降，强度高而塑性好，具有良好的综合性能。某些超微粒功能 材料，可成为高效吸波材料。
4．非晶(亚稳态)材料日益受到重视
70年代通过快冷技术(106℃／s)而获得非晶态或亚稳态合金材料。由 于骤冷，金属中的合金元素偏析程度降低，没有晶界，从而可提高合金 化程度，而不致产生脆性相。非晶态合金具有高强度、耐腐蚀等特点， 某些非晶态铁基合金具有很好的磁学性能，用作变压器比硅钢片的铁损 低2／3。
《工程材料学》
第1章 序 论
第1节 概述
一、工程材料 什么是工程材料？印象中工程材料是哪类材料？ 是否联想到：建筑工程、桥梁、企业建设所用到的材料？
实际上工程材料的含义远非如此，凡与工程有关的材料均谓之工程材料。
如机器零件（轴承、弹簧等部件）、工模具、量具、工业加热炉内的构 件、飞机发动机涡轮叶片、高分子材料中的粘结剂、防宇宙射线的宇航服 （芳香族聚酰胺纤维）、镍氢电池中的储氢合金…………
1．继续重视高性能的新型金属材料 指具有高强度、高韧性、耐高温、耐低温、抗腐蚀、抗辐射等性
能的材料。这种材料与发展空间技术、核能、海洋开发等工业有着 极其密切的关系。新材料是依靠新技术和新工艺发展的。例如，合 金成分的物理冶金设计，微量元素的加入与控制，特殊组织结构的 控制等，可大幅度提高材料的性能。面向21世纪，金属材料仍占主 导地位。
一维材料最突出的是光导纤维，可用于作通信工程材料。纤维结构材料是 复合材料中的主要增强组分，它决定了复合材料的关键性能；纤维中的晶 须，其强度和刚度可接近理论强度值；碳纤维、有机高分子纤维和陶瓷纤 维均有广阔的应用前景。
二维的薄膜材料发展迅速，金刚石薄膜和有机高分子薄膜十分诱人，高温超 导薄膜也尤为突出。金刚石薄膜可用于高速电子计算机的微芯片；高分子 分离膜已在水处理、化工生产、高纯物质制备等方面获得了应用；高温超 导薄膜将开辟超导技术的新领域。