文档介绍：机械工程材料 Unit 1 材料的种类(1 )材料的分类方法很多。科学家常用的典型的方法是根据它们的状态分类: 固体, 液态或气态。材料也分为有机( 可再生) 和无机材料(不可再生)。(2 )工业上,材料划分为工程材料或非工程材料。工程材料用于制造和加工成零件的材料。非工程材料是化学药品, 燃料, 润滑剂和其它用于制造又不用来加工成零件的材料。(3) 工程材料可进一步细分为: 金属, 陶瓷, 复合材料, 聚合材料, 等。 Metals and Metal Alloys 金属和金属合金(4 )金属有好的导电好导热性,很多金属有高的强度,高硬度和高的延展性。象铁,钴, 镍这些金属有磁性。在非常低的温度下, 一些金属和金属互化物变成超导体。(5 )合金和纯金属有什么区别?纯金属在元素周期表的特殊区域。例如用于制造电线的铜和做锅和饮料罐的铝。合金含有两种以上的金属元素。改变金属元素的比例可以改变合金的性质。例如, 合金金属的不锈钢,是由铁,镍,和铬组成。而黄金珠宝含有金镍合金。(6 )为什么要使用金属和合金?很多金属和合金有很高密度并用在要求质量与体积比高的的场合。一些金属合金, 象铝基合金, 密度低, 用在航空领域可以节省燃料。很多合金有断裂韧度,可以承受冲击, 且耐用。金属有哪些重要属性? (7 )【密度】质量除以体积叫做密度。很多金属有相对高的密度, 特别的, 象聚合体。高密度的材料常是原子量很大, 象金或铅。然而一些金属, 像铝或镁密度低, 就常常用在要求有金属特性而又要求低质量的场合。(8 )【断裂韧性】断裂韧度用来描述金属抗断裂的能力,特别的, 当有裂纹时。金属通常都有无关紧要的刻痕和凹坑,且有耐冲击性。足球队员关注这一点当他确信面罩不会被击碎的时候。(9)【塑形变形】塑性变形表述的是材料在断裂之前弯曲变形的能力。作为工程师,我们通常设计材料使得能够在正常情况下不变形。你不会想要一阵强烈的西风就把你的车刮得往东倾斜。然而,有时, 我们可以利用塑性变形。汽车的承受极限就是在彻底破坏之前靠塑形变形来吸收能量。( 10) 金属的原子键也影响它们的性质。金属中, 外层电子属于所有原子, 并且可自由移动。因为这些电子的属能导电, 导热, 所以可以用这些金属做烹饪锅、电线。透过金属不可能看的见, 因为这些价电子吸收到达金属的光之。没有光子通过。( 11 )【合金】合金有两种以上金属组成。增加其他金属可以影响密度, 强度, 断裂韧度, 塑性变形, 导电性和导致环境退化。例如增加少量的铁到铝中可以增加它的强度。还有, 在钢中添加铬可以减缓生锈,但是这将使它更脆。 Ceramics and Glasses 陶瓷和玻璃( 12 )广义上说,陶瓷是指所有无机非金属材料。根据这个定义,陶瓷材料包括玻璃。然而, 有些材料科学家给陶瓷加了定语, 陶瓷要是晶体的。( 13) 玻璃是无机非金属材料, 但是它没有晶体结构。这种材料被称作非晶体。 Properties of Ceramics and Gasses 陶瓷和玻璃的特性( 14) 高熔点, 低密度, 高强度, 高刚度, 高硬度, 高耐磨性和抗腐蚀性是陶瓷和玻璃的常用特性。一些陶瓷是电和热的绝缘体。一些陶瓷有特别的性质: 有些是磁性材料; 有些是压电材料; 而有些特殊陶瓷在低温下是超导体。陶瓷和玻璃有一个主要的缺点是脆性高。( 15) 陶瓷不是典型的从融化状态形成的。这是因为在冷却温度以上时, 陶瓷会大面积出现裂纹。因此用于玻璃产品生产的简单有效的方法, 象铸造和吹塑, 这些要设计融融状态的方法都不能用于晶体陶瓷产品的生产。取而代之,烧结或烘烤方式是典型的工艺。烧结时,陶瓷粉末被加工成有紧密形体, 并且接着把温度升到熔点一下。在这个温度下,粉末立即反应,去除空隙,并得到严实的物品。( 16) 光导纤维有三层: 核心有高纯玻璃制成, 该玻璃是高折射指数光传输材料; 中间层是低折射指数玻璃, 是保护核心玻璃表面不被擦伤或表面完整性被破坏的所谓覆层; 最后外层是塑料( 聚合体) 护套, 可以保护光导纤维不受损。为了使核心玻璃表面的折射率高于覆层, 核心玻璃掺少量的, 可控的杂质, 用来减慢光的传播, 但是不吸收光。因为核心玻璃的折射率高于覆层, 只要光在核心玻璃和覆层分界面的角度大于临界角, 会一直在核心玻璃中传播。全部的内部反射和高纯的核心玻璃能是光传播很远的距离而强度降低很少。【复合材料】( 17) 复合材料由两种或多种材料组成。如包括聚合物陶瓷和金属陶瓷复合材料, 复合材料被使用, 因为复合材料的所有性能比单一元素高, 例如聚合物陶瓷复合材料比聚合物复合材料的模量大, 但它没有陶瓷脆( 18 )两种符合材料为:纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料( 19 )(纤维增强复合材料) 纤维增强复合材料由金属