文档介绍：第一篇机械工程材料
第一章工程材料的历史、现状与发展
§1 工程材料的历史、现状和发展
材料:人类用以制作有用物件的物质
新材料:主要是指最近发展起来或正在发展之中的具有特殊功能和效用的材料。
人类先后经历了:石器时代——铁器时代——钢铁时代(高分子时代半导体时代先进陶瓷时代复合材料时代),这说明以学一种类材料为主导的时代已经一不复返了。材料的发展已进入丰富多采的时代,而以保护资源、环境和生态为目的的材料设计思想已形成新的潮流,即“生态环境材料”。
材料分类:金属材料无机非金属材料(陶瓷) 有机高分子材料复合材料
一、金属材料
1、特点:由于其主要通过金属键结合而成,因此金属有比高分子材料高得多的模量,有比陶瓷高得多的韧性、可加工性、磁性和导电性。
2、近年来金属材料的纵深发展:
1)高纯材料
2)高强度及超高强度金属材料
3)超易切削钢和超高易切削钢
4)硬质合金和金属陶瓷
5)高温合金与难熔合金
6)纤维增强金属基复合材料
7)共晶合金定向凝固材料
8)快速冷凝金属非晶及微晶材料
9)有序金属间化合物
10)超细纳米颗粒金属材料
11)形状记忆合金
12)贮氢合金
3、金属材料的发展趋势
二、无机非金属材料(陶瓷ceramic)的特点
陶瓷是泛指一切经高温处理而获得的无机非金属材料,除先进(特种)陶瓷外,还包括玻璃、搪瓷、水泥和耐火材料等。从狭义上讲,用无机非金属化合物粉体,经高温烧结而成,以多晶聚积体为主的固态物均称为陶瓷,即先进的陶瓷。
先进陶瓷的化学键是由共价键与离子键组成,具有优良的耐高温、耐磨、耐腐蚀的特点。
三、复合材料的特点
复合材料,是指由不同材料组合而成,在新制成的材料中,原来各材料的特性得到了充分的应用,而且复合后可望获得单一材料得不到的新功能材料。
近代复合材料包括:
1、软质复合材料,具有高强度、高质量的特点。如橡胶与纺织材料结合在一起,人造丝、尼龙、金属纤维
2、硬质复合材料,“玻璃钢”代表(又增强纤维与合成树脂制成的复合材料。
§2 制造(工艺)技术发展的历史、现状和趋势
制造技术是围绕工程材料进行的。
所谓制造技术(Manufacturing Technology)是制造业为国民经济建设和人民生活生产各种必需物质所使用的一切生产技术的总称,是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为直接使用具有较高附加价值的成品/半成品和技术服务的技术群。
一、制造技术的发展历史
1、18世纪后半叶开始,蒸汽机与工具机的发明导致近代产业革命
19世纪进入电气化时代
20世纪初,受二战的影响,使以降低成本为中心的刚性、大批大量制造技术和科学管理方式得到空前发展。
二战以后,制造技术开始向高质量生产和柔性化生产发展,并且形成了一批新型的先进制造单元技术,C、FMC、CAD/CAM,实现现代化管理,使生产模式由中、小批量生产,向小批量自动化生产转变。
从80年代以来,制造技术的发展由市场牵动造成,代替了以前的由技术推动造成的。
进入90年代以来,进入先进制造技术阶段。
造业及先进制造技术的发展趋势:
信息技术
设计技术
成型及改进制造技术向精密、精确、少能耗、无污染向发展
第二章工程材料的基础知识
§1工程材料的性能
表征材料在给定外界条件下的行为――材料的性能
1.  使用性能        物理、化学、力学性能
2.  工艺性能        铸造、锻、焊、切削等
重点掌握
各种力学性能指标(强度, 塑性;冲击韧性;硬度HB,HRC,HV;疲劳强度,
断裂韧性)的物理意义和单位。
一、静载单向静拉伸应力――应变曲线
拉伸机上,低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线
曲线分为四阶段:
(oab)――弹性变形阶段
a: Pp  ,b: Pe (不产生永久变形的最大抗力)
oa段:△L∝ P   直线阶段
ab段:极微量塑性变形(--%)
 
(bcd)段――屈服变形
c: 屈服点  Ps
(dB)段――均匀塑性变形阶段
B:  Pb 材料所能承受的最大载荷
(BK) 段――局部集中塑性变形:颈缩
铸铁、陶瓷:只有第I阶段
中、高碳钢:没有第II阶段
二、材料的强度――材料所能承受的极限应力.
σ=P/Ao   表示材料抵抗变形和断裂的能力单位: MPa(MN/mm2)
σb=Pb/Ao
材料被拉断前所承受的最大应力值(材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值)。
a:  σs=Ps/Ao