材料科学基础
主编 石德珂
主讲人:陈万平
Tel: 61312396
Office:物理楼3-507
绪论
Ø关于材料
Ø材料的性能
Ø材料的分类
Ø材料科学内容及目的
第一节 材料
什么是材料
经过人类劳动取得的劳动对象。一般把来自采掘
工业和农业的劳动对象称为“原料”,把经过工业加
工的原料成为“材料”。
1. 材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基
础,是人类活动不可缺少的东西。
2. 材料是社会生产力发展的标志,生产中使用的材料性质
反映了人类社会的文明水平。
3. 现代一个国家的实力与水平主要取决于他的能源、材料、
信息的发展。
材料
工程技术人员学习材料科学知识的意义
评价一个设备、部件、零件的优劣或质量:①必需
保证使用的基本性能(力学、物理),具有一定的寿命
(疲劳、磨损、腐蚀);②便于制造,即可以生产出来;
③可接受的成本。这几点要求是相互矛盾的,但是必需利用
各项知识,从中找到一个合理的配合,可见其中材料起到相当重
要的决定性作用。
在机械产品的设计和维护中,不要单看材料仅仅是图纸标
题栏中诸多内容中的一项,用的得当可以代表一个设计的先进
性,达到价廉物美的效果;否则可能是一个落后的设计,或者
是闭门造车,根本生产制造不出来,甚至会隐藏祸根,导致在
使用时灾难。
第二节 材料的性能
材料的性能:
材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身
所具有的特质或本性;功能是人们对材料的某种期待
与要求种可以承担功效,以及承担该功效下的表现或
能力。
1. 力学性能
2. 物理性能
3. 化学性能
4. 工艺性能。
材料的性能
力学性能
材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温
度、介质等)时,在外力或能量以及作用下表现出来
的变形和破坏的特征。
通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负
荷。材料的主要力学性能有:
• 弹性
• 强度
• 塑性
• 硬度
• 冲击韧性
• 疲劳特性
• 耐磨性
材料的性能
物理性能
材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理
量(热、电、光、磁等)以及环境变化时他们的变化程
度。
密度与比容
单位体积物质的质量 Kg/M3
单位质量的物质所占的体积 M3/Kg
导热性
物体内温度梯度为1℃/M时,在单位时间、单位
面积内传递的热量 W/(M.K)
热膨胀系数α
温度上升1℃时,单位长度的伸长量
mm/(℃.mm)或℃-1
材料的性能
物理性能
熔点
物质由固态转变为液态的温度,反映固态下原子间结
合力。
电阻与电导
电阻率为单位长度和单位截面积导体的电阻。
单位是M,其倒数称为电导率 S/M 西门子/米
电阻温度系数
温度上升1℃时,电阻率 的变化系数,
单位℃-1
电子导电的特点是温度升高,电阻率上升;离子导
电是热激活过程,温度升高,电阻率下降。
超导现象是材料在很低温度下,电阻突然从某个值
降为零的特征。每种材料有自己的转变温度,某些化合
物的转变温度达到100K以上。
导磁率
从铁合金、化合物(铁氧体)特有性能。