常用机械工程材料课件
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目录
壹
材料的基本概念
贰
金属材料
叁
非金属材料
肆
材料的加工技术
伍
材料的选择与应用
陆
材料的测试与评估
材料的基本概念
第一章
材料的定义
材料由一种或多种化学元素或化合物构成，决定了其物理和化学性质。
材料的组成
材料被选择和使用是基于其特定的功能，如导电、绝缘、耐高温等。
材料的功能性
材料可以是固体、液体或气体，固体材料又分为金属、陶瓷、聚合物等形态。
材料的形态
材料的分类
按材料性质分类
按材料来源分类
材料可分为天然材料和人造材料，如天然石材与合成塑料。
根据材料的物理和化学性质，可将材料分为金属、陶瓷、高分子和复合材料等。
按材料用途分类
材料可按其用途分为结构材料、功能材料和生物医用材料等。
材料的性能指标
材料的强度决定了其承受载荷的能力，硬度则反映了抵抗局部变形的能力，如钢的硬度和抗拉强度。
强度和硬度
热稳定性描述材料在高温下的性能变化，例如钛合金在高温下仍能保持良好的机械性能。
热稳定性
韧性是材料吸收能量的能力，塑性则指材料在断裂前能承受多大程度的形变，如铝的高塑性。
韧性与塑性
耐腐蚀性是材料抵抗环境侵蚀的能力，不锈钢因其良好的耐腐蚀性而广泛应用于厨具和医疗器械。
耐腐蚀性
01
02
03
04
金属材料
第二章
黑色金属材料
根据碳含量的不同，钢铁分为低碳钢、中碳钢和高碳钢，各有不同的应用领域。
钢铁材料的分类
不锈钢含有铬，能在表面形成一层保护膜，广泛用于医疗器械、餐具等耐腐蚀领域。
不锈钢的耐腐蚀性
铸铁以其良好的铸造性能和耐磨性广泛应用于机床床身、汽车零件等。
铸铁的特性与应用
有色金属材料
铝及铝合金
铝材因其轻质和良好的导电性，在航空航天和电子行业中应用广泛，如飞机结构和电脑外壳。
钛及钛合金
钛合金以其高强度和耐腐蚀性，在医疗和军事领域得到重要应用，例如人工关节和潜艇结构。
铜及铜合金
铜及其合金如青铜和黄铜，因其优秀的导电和导热性能，在电力和散热系统中占据重要地位。
镍及镍合金
镍合金因其耐高温和耐腐蚀特性，在化工设备和航空发动机中作为关键材料使用。
镁及镁合金
镁合金因密度低且具有良好的机械性能，在汽车和航空航天领域作为轻量化材料得到应用。
合金材料特性
合金如不锈钢，通过添加铬、镍等元素，显著提高材料的强度和硬度，广泛应用于建筑和机械制造。
高强度与硬度
镍基合金能在高温环境下保持良好的机械性能，适用于制造涡轮机叶片等高温部件。
热稳定性
钛合金等特殊合金材料具有出色的耐腐蚀性，常用于航空航天和医疗器械领域。
耐腐蚀性
非金属材料
第三章
塑料与橡胶
根据聚合物的性质，塑料分为热塑性和热固性两大类，广泛应用于包装、电子等领域。
塑料的分类与应用
01
橡胶以其良好的弹性和密封性，在汽车轮胎、医疗用品中扮演重要角色。
橡胶的性质与功能
02
注塑成型、挤出成型是塑料加工的常见技术，而橡胶加工则包括硫化和压延工艺。
塑料与橡胶的加工技术
03
陶瓷材料
陶瓷材料按用途可分为结构陶瓷、功能陶瓷等，各自具有独特的物理和化学性质。
陶瓷材料的分类
01
陶瓷材料具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天和电子领域。
陶瓷材料的特性
02
例如，氧化铝陶瓷用于制作刀具和轴承，而氮化硅陶瓷则用于发动机部件和切削工具。
陶瓷材料的应用实例
03
复合材料
复合材料是由两种或两种以上不同材料组合而成，具有独特性能的材料，如碳纤维增强塑料。
定义与分类
复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造和体育器材等领域，如波音飞机的机翼就使用了复合材料。
应用领域
复合材料具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点，例如碳纤维复合材料在赛车领域中提供轻量化和性能提升。
性能优势
复合材料的制造工艺包括层压、缠绕和注射成型等，例如风力涡轮叶片的制造就采用层压技术。
制造工艺
材料的加工技术
第四章
金属加工方法
铸造技术
通过熔炼金属并倒入模具中，冷却后得到所需形状的零件，如汽车发动机缸体。
锻造工艺
利用压力机对金属施加压力，改变其形状和性能，如制造齿轮和连杆。
焊接技术
将金属表面加热至熔化状态，使其结合在一起，广泛应用于船舶和桥梁建设。
非金属材料成型
塑料成型包括注塑、吹塑等方法，广泛应用于日用品和工业零件的生产。
塑料成型技术
陶瓷材料通过压制成型、挤出成型等技术制成各种形状的制品，如餐具和装饰品。
陶瓷成型工艺
橡胶在成型后需经过硫化过程，以提高其弹性和耐久性，常用于轮胎和密封件的生产。
橡胶硫化过程
表面处理技术
通过加热和冷却改变金属材料的微观结构，提升其硬度、韧性和耐磨性。
热处理技术
01
02
利用电解作用在金属表面镀上一层或多层其他金属或合金，以增强防腐蚀和装饰效果。
电镀技术
03
通过高速喷射硬质颗粒，使材料表面产