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西安交大工程材料.pdf
c-1-1
工程材料基础
绪论
0.1 材料科学的重要地位
人类使用材料的七个时代
幻灯片编号 5
02 什么是材料科学
材料科学与工程的四要素
幻灯片编号 8
幻灯片编号 9
机械工程材料
幻灯片编号 11
03 工程材料简介
金属材料 Metallic Materials
非金属材料 Non-metallic Materials
陶瓷材料 Ceramic Materials
高分子材料 Polymeric Materials
复合材料 Composite Materials
功能材料 Functional Materials
材料性能与内部结构的关系
四层次的关系
本课程的要求和基本内容
幻灯片编号 22
教材
实验
主要参考书
第一章 机械零件的失效分析
本章的内容
第一节 零件在常温静载下的过量变形
常温静载试验方法
一、工程材料静拉伸时的应力-应变行为
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
衡量材料塑性的指标
二、过量变形失效
（一）过量弹性变形
幻灯片编号 38
材料抵抗弹性变形的性能指标
幻灯片编号 40
幻灯片编号 41
影响弹性模量的因素
（二）过量塑性变形
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
材料抵抗塑性变形的抗力指标
c-1-2
幻灯片编号 1
幻灯片编号 2
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
幻灯片编号 8
幻灯片编号 9
幻灯片编号 10
韧性
二、冲击韧性
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
系列冲击试验
幻灯片编号 17
三、断裂韧性
幻灯片编号 19
应力强度因子
幻灯片编号 21
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
应用
幻灯片编号 26
四、影响脆性断裂的因素
（一）加载方式和材料本质
幻灯片编号 29
幻灯片编号 30
（二）温度和加载速度
（三）应力集中
幻灯片编号 33
（四）零件尺寸
第三节 零件在交变载荷 下的疲劳断裂
一、基本概念
幻灯片编号 37
疲劳断裂的特点
二、疲劳断口的特征
幻灯片编号 40
幻灯片编号 41
幻灯片编号 42
疲劳源区和疲劳裂纹扩展区的微观形貌
三、疲劳抗力指标及其影响因素
（一）无裂纹零（构）件的疲劳抗力指标
幻灯片编号 46
幻灯片编号 47
应用
幻灯片编号 49
幻灯片编号 50
幻灯片编号 51
（二）带裂纹零构件的疲劳抗力指标
幻灯片编号 53
幻灯片编号 54
应用
（三）影响疲劳抗力的因素
1. 载荷类型
2. 材料本质
幻灯片编号 59
3. 零件的表面状态
4. 工作温度
小结
幻灯片编号 63
綦江彩虹桥垮塌-脆性断裂分析
幻灯片编号 65
幻灯片编号 66
专业分析
幻灯片编号 68
幻灯片编号 69
c-1-3
第四节 零件的磨损失效
一、磨损的基本类型
（一）粘着磨损（咬合磨损）
幻灯片编号 4
特点
防止措施
（二）磨粒磨损（磨料磨损）
幻灯片编号 8
特点
（三）腐蚀磨损
（四）接触疲劳
特点
防止措施
小结
第五节 零件的腐蚀失效
幻灯片编号 16
一、高温氧化腐蚀
氧化过程（三个步骤）
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
二、电化学腐蚀
幻灯片编号 22
腐蚀原电池
F基球墨铸铁在HCl中的电化学腐蚀
三、应力腐蚀（SCC）
幻灯片编号 26
幻灯片编号 27
四、改善零件耐蚀性的措施
第六节 零件在高温下的 蠕变变形和断裂失效
一、材料在高温下的力学行为
幻灯片编号 31
二、蠕变和蠕变曲线
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
三、材料高温力学性能指标
幻灯片编号 36
幻灯片编号 37
幻灯片编号 38
幻灯片编号 39
四、高温下零件的失效和防止
幻灯片编号 41
幻灯片编号 42
c-2-1
第二章 碳钢
第一节 纯铁的组织和性能
幻灯片编号 3
一、纯铁的结晶
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
（二）结晶过程—形核与长大
二、晶体结构
晶格
晶面与晶向
幻灯片编号 12
幻灯片编号 13
体心立方 Body Centered Cubic
面心立方 Face Centered Cubic
密排六方 Hexagonal-close-packed
幻灯片编号 17
各向异性
多晶体伪各向同性
晶体缺陷
点缺陷示意图
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
晶体缺陷对晶体性能的影响
幻灯片编号 25
幻灯片编号 26
（三）纯铁的同素异构转变
三、纯铁的组织和性能
性能
幻灯片编号 30
第二节 铁碳合金中的相和组织组成物
（一）固溶体—铁素体、奥氏体
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
幻灯片编号 35
铁与碳形成的固溶体
幻灯片编号 37
幻灯片编号 38
幻灯片编号 39
固溶体的性能
幻灯片编号 41
（二）化合物—渗碳体
渗碳体
二、铁碳合金中的相和组织组成物
幻灯片编号 45
幻灯片编号 46
c-2-2
第三节 Fe-Fe3C相图
一、相图的基本概念
幻灯片编号 3
（一）相图的建立
幻灯片编号 5
纯Ni的冷却曲线
80%Ni的冷却曲线
60%Ni的冷却曲线
40%Ni的冷却曲线
20%Ni的冷却曲线
纯Cu的冷却曲线
幻灯片编号 12
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
（二）杠杆定律
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
二、Fe-Fe3C相图分析
（一）相图中的点、线、区
幻灯片编号 20
幻灯片编号 21
幻灯片编号 22
相区
幻灯片编号 24
（二）恒温转变
幻灯片编号 26
共晶转变： ECF线
共析转变： PSK线
Fe-Fe3C相图中的渗碳体
三、典型铁碳合金结晶过程分析
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
工业纯铁结晶过程分析
幻灯片编号 34
0.01%C的工业纯铁组织
幻灯片编号 36
c-2-3
复习
幻灯片编号 2
工业纯铁
幻灯片编号 4
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
幻灯片编号 8
相分数、组织分数
幻灯片编号 10
幻灯片编号 11
相分数、组织分数
钢的金相组织
工业纯铁及钢的金相组织
幻灯片编号 15
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
幻灯片编号 18
幻灯片编号 19
相及组织组成物质量分数
幻灯片编号 21
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
相及组织物分数
白口铸铁的相及组织
白口铁的金相组织
四、含碳量对组织及性能的影响
组织组成物相图
幻灯片编号 29
幻灯片编号 30
幻灯片编号 31
(二) 对性能的影响
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
五、 铁碳合金相图的应用
幻灯片编号 36
六、合金性能与相图的关系
2)工艺性能
幻灯片编号 39
第四节 钢中杂质元素对钢性能的影响
一、硅和锰的影响
二、硫和磷的影响
幻灯片编号 43
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
三、钢中气体的影响
幻灯片编号 47
c-2-4
第五节 钢锭的组织和缺陷
一、镇静钢的组织
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
二、镇静钢锭的缺陷
幻灯片编号 6
第六节 压力加工对钢组织和性能的影响
一、冷变形对钢组织和性能的影响
幻灯片编号 9
幻灯片编号 10
晶体塑性变形的基本方式
幻灯片编号 12
塑性变形中的组织变化
幻灯片编号 14
塑性变形过种中的性能变形
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
幻灯片编号 18
幻灯片编号 19
织构引起各向异性
织构引起各向异性
幻灯片编号 22
二、 冷变形钢在加热过程中组织和性能的变化
Q235经60％冷变形后加热30min时的组织变化
幻灯片编号 25
黄铜的冷变形回复再结晶长大
幻灯片编号 27
工程应用
幻灯片编号 29
幻灯片编号 30
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
影响再结晶晶粒大小的因素
幻灯片编号 34
三、热压力加工对钢组织和性能的影响
幻灯片编号 36
幻灯片编号 37
第七节 碳钢的分类和牌号
幻灯片编号 39
3 按照钢的用途分
二、碳钢的牌号和应用
幻灯片编号 42
幻灯片编号 43
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
3 碳素工具钢
幻灯片编号 47
要点总结
作 业（第二章）
c-3-1
幻灯片编号 1
幻灯片编号 2
钢的热处理工艺示意图
3.1 钢在加热时的转变
钢相图
钢热处理相图
钢的平衡组织
特征线
（一） 共析钢的奥氏体的形成过程
幻灯片编号 10
A形核长大示意图
A形核长大示意图
A转变四个阶段
（二）影响A形成的因素
(1)A的形成温度
(2) 加热速度WH
幻灯片编号 17
(3) C的含量
②过共析钢 Hypereutectoid Steel
结论
(4)原始组织
(5)合金元素Alloying element
②Mn、P 、 Al
二、 奥氏体晶粒大小
(2) 晶粒度 Coarseness of Grain
(3) 晶粒度的数学表示方式
（一） 奥氏体的实际晶粒度
(2) 影响因素
（二） 奥氏体的本质晶粒度
(2) 本质细晶粒钢
(2) 本质粗晶粒钢
(3) 对比 Comparision
3.2 奥氏体转变图
1)等温转变
2)连续转变
一、过冷A的等温转变
等温转变图
（一）TTT图的建立
幻灯片编号 39
(3) 汇总特征值
共析钢Eutectoid Steel
TTT Diagram of Eutectoid Steel
（二） 奥氏体TTT图分析
过冷度对过冷A转变的影响
幻灯片编号 45
（三）过冷Ａ等温转变过程及产物
幻灯片编号 47
Isothermal Transformation diagram for a eutectoid iron-carbon alloy
Microstructures of Pearlite
Microstructures of Pearlite 2
要点总结
幻灯片编号 52
共析钢的TTT图
P家族
作业
c-3-2
幻灯片编号 1
2. 贝氏体型转变
幻灯片编号 3
上贝氏体
幻灯片编号 5
下贝氏体
幻灯片编号 7
3、M型转变
A → M伴随有体积膨胀
M形态
片状M
幻灯片编号 12
幻灯片编号 13
板条M
幻灯片编号 15
幻灯片编号 16
45钢淬火M形态 ×500
幻灯片编号 18
（四） 影响TTT曲线的主要因素
幻灯片编号 20
幻灯片编号 21
幻灯片编号 22
2. 合金元素的影响
残余奥氏体A’
二、过冷A的连续冷却转变
幻灯片编号 26
CCT Diagram of Eutectoid Steel
CCT Diagram of Eutectoid Steel
幻灯片编号 29
CCT曲线与C曲线的比较
幻灯片编号 31
3.3 钢的普通热处理
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
一、 钢的退火
退火工艺
幻灯片编号 37
退 火 温 度
1、完全退火
幻灯片编号 40
完全退火工艺
完全退火的局限性
2、等温退火
等温退火工艺
3、球化退火
球化退火工艺
4、扩散退火
扩散退火工艺
5、去应力退火
去应力退火工艺
二、 钢的正火 Normalizing
正火工艺
应用范围
退火与正火的选择
幻灯片编号 55
三、 钢的淬火 Quenching
淬火温度
冷却速度
(2)理想冷却速度示意图
淬火介质
①水
②含盐水溶液
③油
淬火方法
淬火方法比较
钢的淬透性
幻灯片编号 67
(2)工程定义
(3)淬硬性
(4)淬透性的测试方法
临界直径法
幻灯片编号 72
顶端淬火法
顶端淬火法
幻灯片编号 75
钢的淬透性的应用
作业
c-3-3
幻灯片编号 1
四、钢的回火 Tempering
回火工艺
回火的目的
（一）淬火钢回火时的组织转变
淬火钢回火时的组织转变四阶段
第一阶段 T≤200℃
第二阶段 T∈(200～300 ℃)
第三阶段 T∈(300～400 ℃)
第四阶段 T＞400 ℃
幻灯片编号 11
①回火M
②回火T
③回火Ｓ
④回火Ｐ
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
（二）淬火钢的回火后力学性能
幻灯片编号 19
（三）回火种类及应用
调质 Modified Treatment
3.4 钢的表面热处理
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
（一）火焰加热表面淬火
幻灯片编号 26
（二）感应加热表面淬火
幻灯片编号 28
感应加热表面淬火的特点
（三）激光加热表面淬火
特点
二、 钢的化学热处理
作用
（一）渗碳处理
幻灯片编号 35
组织
幻灯片编号 37
渗碳层深度及工艺路线
（二）渗氮
渗氮处理的特点
（三）碳氮共渗
3.5 钢的特种热处理 Special Heat Treatment of Steels
二、 可控气氛热处理
三、 形变热处理
幻灯片编号 45
幻灯片编号 46
要点总结Focus in
四种热处理
钢TTT曲线比较
共析钢的连续冷却转变曲线
热处理过程中的三种转变
钢中的基本组织
马氏体 M(Martensite)
奥氏体A
贝氏体B
作业
c-4-1
幻灯片编号 1
4.1 概述
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
一、合金元素的作用
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
固溶体
合金渗碳体
特殊碳化物
幻灯片编号 11
（一）合金元素改善钢的热处理工艺性能
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
幻灯片编号 18
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
幻灯片编号 21
（二）合金元素提高钢的使用性能
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
合金渗碳体
幻灯片编号 27
特殊碳化物
幻灯片编号 29
幻灯片编号 30
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
幻灯片编号 35
幻灯片编号 36
幻灯片编号 37
幻灯片编号 38
合金元素在钢中作用
二、 合金钢的分类及牌号
幻灯片编号 41
幻灯片编号 42
（二）编号
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
幻灯片编号 46
要点总结
幻灯片编号 48
合金元素在钢中作用
幻灯片编号 50
第一类回火脆性的防止
第二类回火脆性
c-4-2
（二）编号
幻灯片编号 2
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
幻灯片编号 5
4.2 合金结构钢
一、 低合金高强度结构钢
幻灯片编号 8
幻灯片编号 9
幻灯片编号 10
二、 合金渗碳钢
幻灯片编号 12
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
三、合金调质钢
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
四、合金弹簧钢
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
五、滚动轴承钢
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
幻灯片编号 26
六、超高强度钢
幻灯片编号 28
幻灯片编号 29
4.3 合金工具钢
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
幻灯片编号 35
（一）高碳低合金工具钢
2. 典型牌号
幻灯片编号 38
3. 热处理工艺
（二）高碳高合金工具钢
幻灯片编号 41
2. 典型分类
① 高速钢
b) 性能
c) 锻造工艺
d)热处理工艺
e) 常用高速钢
② 高铬钢
b) 性能
c) 制造工艺
幻灯片编号 51
（三）中碳合金工具钢
幻灯片编号 53
(2) 典型牌号
幻灯片编号 55
c-4-3
4.4 特殊性能钢
一、不锈钢及镍基耐蚀合金
幻灯片编号 3
Cr的影响
（二）常用不锈钢及其热处理
1. M型不锈钢
幻灯片编号 7
2) 典型牌号
幻灯片编号 9
3) 热处理
2. F型不锈钢
幻灯片编号 12
幻灯片编号 13
3) 热处理
3. A型不锈钢
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
幻灯片编号 18
3) 热处理
4) 晶间腐蚀
幻灯片编号 21
沿晶断口
4. A-F型不锈钢
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
3) 热处理
5. 沉淀硬化型不锈钢
幻灯片编号 28
幻灯片编号 29
3) 热处理
（三）镍基耐蚀合金
幻灯片编号 32
2) 典型分类
3) 锻造镍
4) 镍-铜合金
5) 镍-铬-铁合金
二、耐热钢和高温合金
（一）耐热钢
幻灯片编号 39
(1) P型耐热钢
幻灯片编号 41
幻灯片编号 42
(2) M型耐热钢
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
(3) F型耐热钢
幻灯片编号 47
幻灯片编号 48
(4) A型耐热钢
幻灯片编号 50
幻灯片编号 51
(4) 沉淀硬化型耐热钢
（二）高温合金
1) 铁基高温合金
幻灯片编号 55
幻灯片编号 56
2) 镍基高温合金
幻灯片编号 58
幻灯片编号 59
三、低温钢
幻灯片编号 61
幻灯片编号 62
幻灯片编号 63
FATT
幻灯片编号 65
4)典型低温钢
四、耐磨钢
幻灯片编号 68
幻灯片编号 69
典型牌号
幻灯片编号 71
要点总结
幻灯片编号 73
2)合金元素在钢中作用
幻灯片编号 75
第一类回火脆性的防止
第二类回火脆性
作业
c-5
幻灯片编号 1
幻灯片编号 2
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
一、石墨化过程
结构
石墨的晶体结构
石墨的结晶特点
熔点
力学性能
铸铁组织
幻灯片编号 12
铸铁性能
（二）石墨化的三个阶段
铁－碳双重相图
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
共晶合金的石墨化过程1
幻灯片编号 19
共晶合金的石墨化过程2
幻灯片编号 21
共晶合金的石墨化过程3
幻灯片编号 23
石墨化后得到的组织
共晶合金的石墨化过程4
共晶合金的石墨化过程5
幻灯片编号 27
幻灯片编号 28
各类铸铁经不同程度 石墨化后得到的组织
二、影响石墨化的因素
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
5.2 各类铸铁的特点及应用
幻灯片编号 35
二、不同石墨形态铸铁的特性及用途
幻灯片编号 37
灰铸铁的显微组织对比
幻灯片编号 39
幻灯片编号 40
用途
幻灯片编号 42
幻灯片编号 43
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
幻灯片编号 46
幻灯片编号 47
孕育剂
孕育铸铁的组织
（二）球墨铸铁
幻灯片编号 51
幻灯片编号 52
幻灯片编号 53
幻灯片编号 54
编号 GB/T 1348-1988
（三）可锻铸铁 Ductile Cast Iron
幻灯片编号 57
幻灯片编号 58
F可锻铸铁石墨化退火工艺
典型可锻铸铁的显微组织
性能
编号
幻灯片编号 63
（四） 蠕墨铸铁
典型铸铁的显微组织
典型铸铁的显微组织1
典型铸铁的显微组织2
典型铸铁的显微组织3
典型铸铁的显微组织4
典型铸铁的显微组织5
典型铸铁的显微组织6
三、 合金铸铁
（一） 高强度合金铸铁
（二）耐热合金铸铁
（三）耐蚀合金铸铁
（四）耐磨合金铸铁
要点总结
石墨化
孕育剂
球墨剂
五种常用铸铁
c-8
幻灯片编号 1
幻灯片编号 2
第一节 概述
幻灯片编号 4
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
幻灯片编号 8
二、陶瓷材料的结构与性能特点
（一）陶瓷材料的结构
幻灯片编号 11
幻灯片编号 12
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
幻灯片编号 16
玻璃相的作用
幻灯片编号 18
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
（二）陶瓷的性能
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
8.2 工程结构陶瓷材料
幻灯片编号 27
幻灯片编号 28
二、特种陶瓷
幻灯片编号 30
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
幻灯片编号 35
幻灯片编号 36
幻灯片编号 37
幻灯片编号 38
幻灯片编号 39
8.3 金属陶瓷
一、粉末冶金方法及其应用
（一）粉末冶金法的基本工艺过程
幻灯片编号 43
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
幻灯片编号 46
（二）粉末冶金的应用
幻灯片编号 48
二、金属陶瓷硬质合金
幻灯片编号 50
（一）硬质合金的性能特点
幻灯片编号 52
（二）硬质合金的分类、编号和应用
幻灯片编号 54
幻灯片编号 55
幻灯片编号 56
（三）钢结硬质合金
幻灯片编号 58
c-9
幻灯片编号 1
幻灯片编号 2
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
本章内容
第一节 概述
特点
幻灯片编号 11
例2：建筑材料（复合材料的应用）
一、复合材料的分类
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
二、复合材料的性能特点
幻灯片编号 17
幻灯片编号 18
第二节 增强材料及其增强机制
一、增强材料
幻灯片编号 21
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
幻灯片编号 26
幻灯片编号 27
幻灯片编号 28
二、增强机制
幻灯片编号 30
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
第三节 常用复合材料
一、塑料基复合材料
幻灯片编号 36
（一）玻璃纤维增强塑料
1、热塑性玻璃钢
2、热固性玻璃钢
（二）碳纤维增强塑料
特点
缺点
（三）硼纤维增强塑料
特点
应用
（四）碳化硅纤维增强塑料
特点
应用
（五） Kevlar纤维增强塑料
特点
幻灯片编号 51
二、金属基复合材料
幻灯片编号 53
三、橡胶基复合材料
幻灯片编号 55
四、陶瓷基复合材料
幻灯片编号 57
复合材料应用实例
幻灯片编号 59
幻灯片编号 60
幻灯片编号 61
幻灯片编号 62
幻灯片编号 63
作业
c-10-1
第10章 功能材料 Functional Materials
第一节 概述
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
功能材料的分类
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
功能材料的现状
幻灯片编号 9
功能材料的展望
幻灯片编号 11
主要内容
幻灯片编号 13
幻灯片编号 14
导电材料的分类
幻灯片编号 16
导体电阻率公式
导体材料的种类
导体材料的应用
一、半导体材料
幻灯片编号 21
基本概念
(2) 带隙 Band Gap
(5) 空带 Empty Gap
幻灯片编号 25
幻灯片编号 26
半导体的导电机理
（二）典型半导体材料及其应用
1. 元素半导体
幻灯片编号 30
杂质半导体
幻灯片编号 32
杂质半导体
杂质半导体的能带结构
2. 化合物半导体
3. 固溶体半导体
半导体材料的应用
二、超导材料
超导材料的定义
（一）超导体的基本特性
超导体的基本特性
超导体的基本特性
超导体的种类（按迈斯纳效应分）
超导体的种类（按迈斯纳效应分）
（二）超导材料
1. 元素超导体
幻灯片编号 47
幻灯片编号 48
幻灯片编号 49
中国制造 Made in China
高分子超导体
（三）超导材料的应用
幻灯片编号 53
超导材料的应用实例
2. 磁流体发电
3. 磁悬浮列车
幻灯片编号 57
幻灯片编号 58
（一） 强电接点材料
幻灯片编号 60
（二）弱电接点材料
幻灯片编号 62
（三）复合接点材料
第三节 磁功能材料
简介
基本概念
基本概念
磁滞回线
磁性材料的分类
一、软磁材料
典型软磁材料及其应用
电工用纯铁
硅钢片（硅铁合金）
硅铁合金
电工硅钢片的应用和磁性能
镍铁合金
软磁铁氧体
二、硬磁材料
铝镍钴系永磁
硬磁铁氧体
稀土硬磁材料
三、磁致伸缩材料
磁致收缩的各种变形模式
常用磁致伸缩材料
磁致伸缩材料的应用
要点总结
c-10-2
第四节 热功能材料
内容
膨胀材料
1、低膨胀材料
2、定膨胀材料
3、热双金属材料
幻灯片编号 7
二、形状记忆材料
（一）形状记忆合金
热弹性马氏体形状记忆效应
常用形状记忆合金
（二）形状记忆聚合物
聚合物的形状记忆原理
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
（三）形状记忆陶瓷
氧化锆陶瓷的形状记忆效应
形状记忆材料的应用
记忆合金的应用
三、测温材料
常用热电偶材料
常用热电偶材料
标准热电偶材料对标准铂的热电动势
第五节 光功能材料
幻灯片编号 25
一、固体激光材料
幻灯片编号 27
产生激光的必要条件
产生激光的充分条件
激光器
固体激光器
气体激光器
分子激光器
二、光导纤维
幻灯片编号 35
全反射现象
光在光纤中的传播原理
常用光纤材料
光纤材料
主要红外光纤的光学传输性能
第六节 其它功能材料
幻灯片编号 42
一、敏感材料
（一）气敏感材料
构成
应用
（二）光敏感材料
构成
应用
（三）声敏感材料
幻灯片编号 51
幻灯片编号 52
幻灯片编号 53
常用的压电材料
应用
Mechanism of A-Scan Ultrasonic NDT
JTUIS超声成像无损检测系统
幻灯片编号 58
二、储氢材料
幻灯片编号 60
应用
三、隐形材料
雷达隐形材料
四、声功能材料
声吸收基本原理
常用吸声材料
要点总结
c-10-3
三、磁致伸缩材料
磁致收缩的各种变形模式
常用磁致伸缩材料
磁致伸缩材料的应用
要点总结
第四节 热功能材料
内容
膨胀材料
1、低膨胀材料
2、定膨胀材料
3、热双金属材料
幻灯片编号 12
二、形状记忆材料
（一）形状记忆合金
热弹性马氏体形状记忆效应
常用形状记忆合金
（二）形状记忆聚合物
聚合物的形状记忆原理
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
（三）形状记忆陶瓷
氧化锆陶瓷的形状记忆效应
形状记忆材料的应用
记忆合金的应用
三、测温材料
常用热电偶材料
常用热电偶材料
标准热电偶材料对标准铂的热电动势
第五节 光功能材料
幻灯片编号 30
一、固体激光材料
幻灯片编号 32
产生激光的必要条件
产生激光的充分条件
激光器
固体激光器
气体激光器
分子激光器
二、光导纤维
幻灯片编号 40
全反射现象
光在光纤中的传播原理
常用光纤材料
光纤材料
主要红外光纤的光学传输性能
第六节 其它功能材料
幻灯片编号 47
一、敏感材料
（一）气敏感材料
构成
应用
（二）光敏感材料
构成
应用
（三）声敏感材料
幻灯片编号 56
幻灯片编号 57
幻灯片编号 58
常用的压电材料
应用
Mechanism of A-Scan Ultrasonic NDT
JTUIS超声成像无损检测系统
幻灯片编号 63
二、储氢材料
幻灯片编号 65
应用
三、隐形材料
雷达隐形材料
四、声功能材料
声吸收基本原理
常用吸声材料
要点总结
c-11
10. 材料表面改性新技术
10.1 热喷涂技术
幻灯片编号 3
幻灯片编号 4
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
幻灯片编号 8
10.2 激光束、离子束及电子束技术
幻灯片编号 10
幻灯片编号 11
幻灯片编号 12
离子注入表面改性的特点
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
电子束热处理的特点（与LB相比）
幻灯片编号 17
10.3 气相沉积技术
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
CVD法的主要特点
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
c-12-1
幻灯片编号 1
幻灯片编号 2
第一节 常用力学性能指标在选材中的意义
一、刚度与弹性指标
幻灯片编号 5
幻灯片编号 6
幻灯片编号 7
幻灯片编号 8
幻灯片编号 9
幻灯片编号 10
幻灯片编号 11
幻灯片编号 12
二、硬度和强度指标
幻灯片编号 14
幻灯片编号 15
幻灯片编号 16
幻灯片编号 17
三、塑性和冲击韧性指标
幻灯片编号 19
幻灯片编号 20
幻灯片编号 21
幻灯片编号 22
幻灯片编号 23
幻灯片编号 24
幻灯片编号 25
幻灯片编号 26
幻灯片编号 27
幻灯片编号 28
幻灯片编号 29
幻灯片编号 30
幻灯片编号 31
幻灯片编号 32
幻灯片编号 33
幻灯片编号 34
幻灯片编号 35
幻灯片编号 36
幻灯片编号 37
幻灯片编号 38
幻灯片编号 39
幻灯片编号 40
幻灯片编号 41
幻灯片编号 42
幻灯片编号 43
幻灯片编号 44
幻灯片编号 45
幻灯片编号 46
幻灯片编号 47
幻灯片编号 48
幻灯片编号 49
幻灯片编号 50
幻灯片编号 51
幻灯片编号 52
幻灯片编号 53
幻灯片编号 54
幻灯片编号 55
幻灯片编号 56
幻灯片编号 57
幻灯片编号 58
幻灯片编号 59
幻灯片编号 60
幻灯片编号 61
幻灯片编号 62
幻灯片编号 63
幻灯片编号 64
幻灯片编号 65
工程材料基础
工程材料基础
制作人
潘希德
教授
西安交通大学
材料学院
绪论绪论绪论
• 材料科学的重要地位
• 什么是材料科学
• 工程材料简介
0.1 材料科学的重要地位
• 材料是人类社会生活中广泛使
用的物质，是社会发展和进步
的重要标志；
• 人类使用材料的七个时代；
人类使用材料的七个时代
起始时间
时代名称
100,000 BC 石器时代
3,000 BC 青铜器时代
1,000 BC 铁器时代
0 AD 水泥时代
1800 AD 钢时代
1950 AD 硅时代
1990 AD 新材料时代
• 现代技术的三大支柱：能源、
信息、材料；
• 材料的品种、数量和质量已成
为衡量一个国家科技和国民经
济水平及国防力量的重要标志。
02 什么是材料科学
材 料 科 学 是 研 究 材
料的结构、制备加工工艺
与性能之间关系的科学。
材料科学与工程的四要素
使用性能
制备/加工
成分/组织
固有性能
成分/组织
材料结构所包括的四个层次：
原子结构、结合键、原子排列
方式和组织
制备/加工
制备、加工方法及其对性能的影
响
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