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1、电 子 教 案,中国农业大学工学院,工程材料及成形技术,目 录,第0章：绪论 第1章：工程材料的结构与性能 第2章：金属材料的结晶与二元相图 第3章：钢的热处理 第4章：工程材料 第5章：金属的液态成型 第6章：金属的塑性成形 第7章：金属的焊接成形 第8章：非金属材料及成形 第9章：新材料及其新工艺 第10章：机械零件材料及成形工艺的选用,第0章 绪 论,1 材料与成形技术 2 工程材料的分类 3 工程材料与成形技术的应用与发展 4 在机械制造业中的地位 5 本课程的性质、任务及学习方法,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 工程材料与成形技术的应用与发展
2、0.4 在机械制造业中的地位 0.5 本课程的性质、任务及学习方法,0.1 材料与成形技术,哥伦比亚号航天飞机,材料是指人类用以制造各种有用器件的物质。,0.1.1 什么是材料？,材料是人类生产和生活所必须的物质基础。,手锤,国产涡喷-7涡轮喷气发动机,0.1.2 材料的作用？,0.1 材料与成形技术,没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术.,龙芯,0.1 材料与成形技术,没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。,在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片,0.1 材料与成形技术,没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。,自二十世纪八十年代起，人们把材料与能源和信
3、息并列，称作现代文明的三大支柱之一。高技术需要先进材料的支持 。,0.1 材料与成形技术,鞍钢,攀钢夜景,新中国成立后，我国的材料工业发展迅速。先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的4.0亿吨。,0.1 材料与成形技术,新中国成立后，原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。,0.1 材料与成形技术,中国的航天事业-“神舟”5号载人飞船,0.1 材料与成形技术,1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。,1.3 人类对材料的认识在逐步深
4、入,0.1 材料与成形技术,1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。,Si表面的重构图象,0.1 材料与成形技术,1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次（10-7m）。,0.1 工程材料与成形技术,1.4 材料的发展历程,0.1 材料与成形技术,2、材料科学,主要研究内容： 研究材料的化学组成、结构与性能的关系； 研究材料的形成机理和制取方法； 研究材料物理性能的测试方法和技术； 分析材料的损坏机理； 研究材料的合理加工方法和最佳使用方案。,1.5 材料科学是以材料为研究对象的一门科学,挑战者号
5、爆炸瞬间,0.1 材料与成形技术,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 工程材料与成形技术的应用与发展 0.4 在机械制造业中的地位 0.5 本课程的性质、任务及学习方法,用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料。,0.2 工程材料的分类,0.2.1 什么是工程材料？,0.2 工程材料的分类,0.2.2 按组成与结合键的分类,A、金属材料 B、高分子材料 C、陶瓷材料 D、复合材料,0.2 工程材料的分类,金属材料,以金属键结合为主 ; 良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽; 用量最大、应用最广泛。,0.2 工程材料的分类,铁及铁合金称为黑色金
6、属，即钢铁材料，其世界年产量已达12亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。,0.2 工程材料的分类,金属材料制品,陶瓷材料,以共价键和离子键为主； 熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大 ； 分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类。,0.2 工程材料的分类,0.2 工程材料的分类,传统陶瓷又称普通陶瓷, 是以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的陶瓷, 主要用作建筑材料使用。 特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。,0.2 工程材料的分类,高分子材料,以分子键和共价键为主； 塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小； 包括塑料、橡胶及合成纤
7、维等。,0.2 工程材料的分类,高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。,烯丙酰氯-苯乙烯,0.2 工程材料的分类,复合材料,金属基复合材料 陶瓷基复合材料 高分子复合材料,是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。,玻璃纤维增强高分子复合材料,0.2 工程材料的分类,现代航空发动机燃烧室温度最高的材料就是通过粉末冶金法制备的氧化物粒子弥散强化的镍基合金复合材料。很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的，它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。,第0章 绪 论,0.1 材料与成形
8、技术 0.2 工程材料的分类 0.3 工程材料与成形技术的应用与发展 0.4 在机械制造业中的地位 0.5 本课程的性质、任务及学习方法,0.3 工程材料与成形技术的应用与发展,0.3 工程材料与成形技术的应用与发展,随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能方向发展。,0.3 工程材料与成形技术的应用与发展,新材料在不断地涌现,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 工程材料与成形技术的应用与发展 0.4 在机械制造业中的地位 0.5 本课程的性质、任务及学习方法,0.4 在机械
9、制造业中的地位,机械工业是材料应用的重要领域,0.4 在机械制造业中的地位,随着机械工业的发展，对产品的要求越来越高。 在产品设计与制造过程中，会遇到越来越多的材料及材料加工方面的问题。 要求机械工程技术人员掌握必要的工程材料及成形技术知识，具备正确选择材料和加工方法、合理安排加工工艺路线的能力。,铸造一级涡轮盘,第0章 绪 论,0.1 材料与成形技术 0.2 工程材料的分类 0.3 工程材料与成形技术的应用与发展 0.4 在机械制造业中的地位 0.5 本课程的性质、任务及学习方法,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,课程性质：是机械类和近机类各专业的技术基础课。 课程任务： 初步掌握工程材
10、料及成形技术的一般知识； 建立工程材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系：,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,工艺-组织-性能之间关系的例子,Steel with 0.4%C,0.5 本课程的性质、任务及学习方法, 化学成分(成分)：组成材料各元素在材料中的浓度。 组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。 习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍组织或宏观组织。 放大1002000倍的组织称高倍组织或显微组织。 在电子显微镜下放大几千几十万倍的组织称精细组织或电镜组织。,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,钢的宏观组织、显微组织和电镜组织,0.
11、5 本课程的性质、任务及学习方法, 结构：材料中各原子的具体组合状态，一般通过X-射线衍射或透射电镜研究。,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,Al的高分辨透射电镜象,在Au-Pa薄膜上用AFM探针的纳米雕刻（北大）,课程任务： 了解工程材料及成形技术的一般知识； 建立工程材料的化学成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系； 初步掌握常用材料的用途和成形加工工艺； 初步具备合理选材、正确确定加工方法、妥善安排加工工艺路线的能力。 课程特点：基本概念多，与实际联系紧密，是一门应用科学。,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,本课程的喜与忧 （1）是机械工程师必备的基础知识，关系到我们将来就业和
12、饭碗。 （2）知识新，科学地位高，是各国领先他人一步的重要砝码。 （3）学时少，任务重，内容多。 总学时： 48 讲课： 40 课堂讨论：4 实验： 4 （4）需要记忆的东西多，与以前课程差别大，学习难度大。,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,0.5 本课程的性质、任务及学习方法,教材： （1）机械制造基础（上）工程材料及热加工工艺基础 候书林主编 中国林业出版社 （2）工程材料及热加工工艺基础辅助教材 成绩评定方法： 平时（作业，提问和课堂纪律）成绩占10%，实验成绩占10%，课堂讨论成绩占10%，期末考试成绩占70%。,随机点名，三次旷课，成绩以计0分！ 缺一次实验成绩和无平时成绩，成绩计0分！,