文档介绍：刘振东
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机械工程材料
材料分类
金属材料的性能
常用钢铁材料
概述
一、概述
材料的重要性:
机械工程材料和机械产品的关系,是一个双螺旋的关系,呈“攀比”式的上升。产品性能的提升对材料技术提出来日新月异的要求,反之材料技术领域的不断突破,又成为一代又一代新产品诞生的催化剂。
工业界有“一代材料,一代产品”的说法,足见材料技术的发展对工业技术的进步的重要性。
有例为证:
航空材料& 航空技术
飞机材料的选择根据飞机设计思想和材料技术的发展,有五个各具特色的发展阶段:
第一阶段:(1903—1919)木材和布料为主
第二阶段:(1920—1949)铝合金和钢材为主
第三阶段:(1950—1969)开始使用钛合金
第四阶段:(1970—20世纪末)开始使用复合材料
第五阶段:(21世纪)复合材料为主
从1903年到1919年,飞机设计准则是按静强度设计,当时的飞机主要结构材料是木材、蒙皮主要是帆布(亚麻或棉布)。
西科斯基“勇士”号
莱特兄弟“飞行者一号”
从1920年到1949年,飞机设计开始融入安全寿命设计准则,飞机材料过渡到以铝合金和钢材为主。
世界第一架全金属旅客机F-13
从1950年到1969年,飞机设计准则从安全寿命转向破损安全,飞机材料引入钛合金的使用,使飞机先后突破了声障和热障,可以说,没有钛合金就没有飞行速度达到三倍音速的“黑鸟”。(1964年首飞,)
从1970年到20世纪末,飞机设计准则开始使用损伤容限设计准则,复合材料开始广泛使用。
波音747,1965年设计,铝合金占81%、复合材料占1%
波音777,1989年设计,铝合金占70%、复合材料占10%
从21世纪初起,复合材料开始在飞机材料中占主导地位,其机构重量超过50%。
波音787,复合材料占50%
A350XWB,复合材料占53%
材料技术进步的困难
俗话说“千金易得,好钢难求”,足见材料技术进步的难度。好的材料需要材料学家通过细致的计算和大量的实验,才能得到最佳的合金比例,而且获得合金比例只是完成第一步,还需要复杂的冶炼工艺来支持。
有例为证:涡轮发动机
复合材料
钛合金
超高强度钢
超合金