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1、Engineering Materials,工 程 材 料,主讲教师： 王 杰 材料科学与工程学院 联系方式：E-Mail: ,工程材料课程性质和任务,课程性质：是非材料专业工科类和近机类专业的技术基础课 课程任务： 了解工程材料的一般知识； 建立化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系,教材与课程要求,主要参考书： 1. 戴枝荣,工程材料（第二版），高等教育出版社 2. 王洪顺等, 工程材料实验指导书，自编教材 成绩评定：作业、测验、实验、出勤、期末测验 实验课安排：开放实验（材料实验中心预约） 答疑安排：每周一次 随机点名，三次旷课，本门课成绩以0分计！,绪论 材料科学与材料世界,材料
2、的定义与分类,材料的地位和作用,材料科学与工程的形成和发展,材料的发展趋势,材料的定义与分类,定义：宇宙间可用于制造有用物品的固态物质统称为材料,物质材料,有用的、并能用来制造物品（件）的物质 一般指固态的，可用于工程上的物质工程材料 作为材料科学研究对象的材料则主要是那些制造器件或物品的人造物质,矿业及农业科技与工程范畴,材料科学 与工程范畴,材料的地位和作用,材料的定义与分类,材料无处不在,人类已经发现的材料：“800 ”万种 每年新增：“25 ”万种 具有实际工业价值的有：“8 ”万种,材料的定义与分类,铁器时代,信息时代 （新材料时代）,石器时代 （石器、陶器 、瓷器),青铜器时代,材
3、料的地位和作用,材料的地位和作用,人类利用材料的历史，就是一部人类进化和进步的历史,第一次工业革命（18世纪）,制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础,以蒸汽机和纺织机的发明和使用为主要标志,工业革命使工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工劳动,人类社会从农业文明转向工业文明,以电力和内燃机的发明和使用为主要标志,以石油开发和新能源为突破口，大力推进了汽车、飞机等其他工业。,第二次工业革命（19世纪中叶到20世纪中叶）,世界由“蒸汽时代”进入“电气时代”,莫尔斯电报机发报,第三次工业革命（20世纪40年代起）,以核能、电子计算机、空间技术和生物工程的发明和使用为主要标志，涉及信息技术
4、、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术等诸多领域的一场信息控制技术革命。,是迄今为止人类历史上规模最大、影响最为深远的一次科技革命,材料的地位和作用,第一次工业革命,制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础,第二次工业革命,合金钢、铝合金及其他非金属材料的发展是此次工业革命的支撑,第三次工业革命,航空材料不断进步；塑料、合成橡胶、合成纤维的相继问世；单晶硅材料对电子技术的发明和应用起到了核心的作用,材料的地位和作用,纵观人类利用材料的历史，每一种重要新材料的发现和应用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至
5、引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会发展的进程，给社会生产力和人类生活带来巨大变革，把人类物质文明推向前进。,材料的地位和作用,材料的地位和作用,材料的地位和作用,几种可反复读写的移动存储器的比较,U盘,材料的地位和作用,几种航空材料的比强度,材料的地位和作用,不同时期航空发动机的工作温度,在美国卡拉维纳尔角航天基地待升空的航天飞机。它是人类高技术的结晶。它应用了成千上万种材料，特别是一些高技术的新型材料,材料的地位和作用,一、材料科学与材料工程的关系,材料科学与工程的形成和发展,材料科学与工程的形成和发展,二、材料科学与工程的兴起,需求牵引,汽车用高强钢，可减重24%，强度增加34%,需
6、求牵引,需求牵引,长征火箭壳体： 铝合金744Kg；碳纤维401Kg； 两者相比: 碳纤维减重343Kg；射程增加1476Km,各种材料在波音787飞机上的应用,材料科学与工程的形成和发展,四、材料科学与工程的组成要素,材料的发展趋势,“9.11”事件与材料,纽约世贸大厦 1973年竣工，110层、411m 主体钢架结构(用钢7.8万吨) 墙面由铝板和玻璃砖组成,塔楼坍塌原因:,高温下材料强度迅速降低,9.11之后大楼怎么建材结实？,采用高强、轻质材料,如何对付有毒烟雾？,用环保防火材料,如何有利逃生？,用自发光材料,蓄光型自发光夜光粉,可以连续12年自发光的材料,自发光楼梯扶手,材料的发展趋
7、势,自已会发亮的灯,材料的发展趋势,现代战争武器与材料之一,B-2隐形战略轰炸机,隐身性能源于： 特殊的结构设计 隐身材料的充分利用,B-2使用的主要材料： 主梁和发动机舱轻金属、复合材料 其他部分碳纤维和石墨纤维的复合材料 机翼前缘包覆吸波材料 整个机体喷涂吸波油漆,（XKuP-4）吸波材料,材料的发展趋势,现代战争武器与材料之二,航天飞机,美国“战斧”式巡航导弹,烧蚀防热材料为航天器提供隔热屏障,神州飞船,99式坦克具备优异的防弹外型，其炮塔和车体均采用复合装甲，抗弹能力成倍提高,99式坦克,材料的发展趋势,现代战争武器与材料之三,装甲材料的变迁：,厚钢板,合金钢,复合装甲,英国“挑战者”
8、坦克战车全重62.54吨，最大速度56千米时，车体和炮塔采用“ 乔巴姆”复合装甲,英国“挑战者”坦克,复合装甲的在对抗碎甲弹、破甲弹、穿甲弹时，其防护力较传统钢装甲有了显著的提高,材料的发展趋势,金属、陶瓷、聚合物和复合材料将平分秋色 新材料技术出现群体性突破 纳米技术是前沿技术中最具前瞻性和带动性的领域之一 光电子材料、光子材料将成为发展最快和最有前途的电子信息材料 新型功能材料（超导材料、智能材料、生物医用材料）及其应用技术面临新的突破 新型结构材料（高温合金、难熔金属、金属间化合物、金属基复合材料、高分子材料、钛合金、镁合金）发展前景乐观,材料的发展趋势,材料的可持续发展战略：,建立生态工业园区 研究与开发生态环境材料,金属材料资源危机，传统材料面临挑战 节约原材料 探索代用品 政策导向 以质补量,