文档介绍：第四章机械制造基础
第四章机械制造基础
任何机械或器件都是由零件构成的,而零件又是由各类材料经过加工制成的。
通过对大量机械零件失效的机理分析发现,材料选择合适与否与零件加工过程的好坏是影响机械零件寿命和使用可靠性的最重要的两个因素。
材料的性能包含工艺性能和使用性能两方面。
工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能,通常指其铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等;
使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能,它包括力学性能、物理和化学性能。
第四章机械制造基础
工程材料
材料是用来制造器件、构件和其它使用物质的总称,是人类生产和生活必需的物质基础,是科学技术进步的基础。
材料技术的不断发展,为整个科学技术的进步提供了坚实的基础,而科学技术整体的进展,对材料的品种和性能提出了更高的要求,从而又刺激了材料技术的高速发展。
历史学家曾把材料及其器具作为划分时代的主要标志:石器时代、青铜器时代、铁器时代等
第四章机械制造基础
工程材料
我们常常使用“工程材料”这个词。
工程材料在较广的定义上与“材料”相差无几,但它还有一个比较专门的定义,指那些具有专门设计的结构、专门的性能、专门用于某一领域的材料。
从事材料,尤其是工程材料的开发、研究工作的学科领域称为材料科学与工程。材料科学着重于发现材料的本质,并由此对结构与组成、性质、使用性能之间的关系作出描述与解释;而材料工程则是应用材料科学的知识,对材料进行开发、制造、修饰并实现其具体应用。
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工程材料
为开发新的工程材料,材料学家们先是设计出新的材料结构,再开发出新的制造方法,使材料的种类呈几何级数增长。
图4-1 材料成熟曲线
第四章机械制造基础
工程材料
飞机结构材料的发展
世界上第一架金属飞机是德国 Hans Reissner公司于1912年设计制造并试飞成功的,它的机翼材料是纯铝。
到30年代初期,出现了合金铝的机身和机翼,如波音757的材料就是80%的合金铝,12%钢铁,3%的复合材料。以铝为主的材料结构延续了很长时间,到超音速时代就不得不改变了。因为铝的强度只能维持到195℃。
目前的超音速客机协和式和SR71式侦察机的机身都采用了钛合金。麦道公司于70年代设计的Harrier式飞机,率先将铝合金全部换成了碳纤维与环氧树脂的复合材料。Voyager式飞机由于大量采用复合材料,一次加油就能够绕地球一周。
目前已经出现了除发动机外全部用复合材料制造的的飞机。
图4-2波音757飞机
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工程材料
所谓新材料或者新型材料,是指那些新近发展或正在发展中的、具有优异性能和特殊功能,对加速科学技术进步、促进国民经济的发展、增强国防实力具有重大推动作用的材料。新型材料是相对于传统材料而言的,两者之间并没有截然的分界,新型材料的发展往往以传统材料为基础,传统材料的进一步发展也可成为新型材料。
各国都将新材料研究开发工作置于特殊地位,竞相制订发展规划,采取各种措施,力争抢占新材料技术的“制高点”,以推动本国在各个高技术领域持续稳定发展。
图4-3法拉利跑车
图4-4 太阳能发电站(澳大利亚)