绪论,材料科学基础.ppt

Zhiming YU, Dept. of MSE, CSU 由中南大学黄伯云院士等完成的“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”获得2004年国家技术发明一等奖。?????? “高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”涉及高性能炭/炭刹车材料的研究、开发及产业化。这一技术发明的成功，使我国成为继美、英、法之后第四个拥有该制备技术和生产该类高技术产品的国家，标志着我国在航空航天炭/炭复合材料领域迈入世界前沿。这对打破外国对该技术的封锁，实现我国高性能航空制动材料国产化，确保国家航空航天战略安全具有重大意义。采?本制备技术生产的高性能炭/炭复合材料航空刹车副，与国外同类产品相比，使用强度提高30%，耐磨性提高20%；寿命提高9%；价格降低21%；生产效率提高100%；高能制动性能超过25%。???????? 黄伯云? 中国工程院院士，我国著名的材料学专家。现任国家“863”高技术新材料领域专家委员会主任，中南大学校长。近年来在粉末冶金、新材料等领域取得一系列国家级、省部级科技成果。 绪论Introduction 1、材料科学的发展史 2、材料的分类 3、材料基本用途 4、材料技术的发展趋势 5、什么是材料科学 我国材料的历史进程(Historical perspective) 漫长而又曲折的历程： 古代科技名著：“考工记”（先秦）、“梦溪笔谈”（宋代沈 括）、“天工开物”（明代宋应星） 明代后：封建统治、帝国主义侵略束缚了材料的发展 停滞状态 18世纪后进入钢铁时代 解放后：材料科学受到重视和发展，被列为现代技术三大支柱之一。 一整套材料体系 门类全齐 数量 质量 钢铁突破亿吨大关 世界第一 原子弹、氢弹、人造卫星、火箭 其表面并不是光滑的金属结构，而是像蜂窝一样，由数万个正六边形组合而成的“烧蚀层”。据返回舱的制造方北京卫星制造厂技术人员介绍，返回舱表面的“烧蚀层”设计是出于耐高温和防震考虑。在烧蚀层的每一个“蜂窝”里都有5厘米到6厘米厚的棉状填充物，这些填充物均用特殊材料制成，可以经受4000℃的高温。 展出的返回舱一面大部分都是焦黑色，并有多处裂缝。 这个焦面是返回舱下降时对着地球的面，在“神六”正常落地后，由于受风力影响，主降落伞曾拉动返回舱改变原有姿态，并与地面发生一定碰撞，这使返回舱表面出现了一些裂缝。  神舟6号飞船 神舟7号 材料分类(Classification of Materials) 结构材料 　 用于制造各种结构，通俗地说就是要受力，因此对它的要求主要是机械性能，如强度、延伸率(达到极限强度断裂时伸长了多少，延伸率小的材料便容易脆断)、硬度、韧性( 受冲击力时容不容易断裂)、刚性(容不容易保持形状不变)等等。有时不要求其能经受住严峻的环境条件，如要求耐热性、抗腐蚀性等等。 功能材料 主要用于完成某种特殊功能，如液 晶材料用于显示，但有时也要求有一定机械强度，如光导纤维主要用于传输光线，同时也要求有一定机械强度，否则连自己的 重量都承受不了，也就无法构成长的通信线路。 3.材料基本用途 　 金属材料绝大部分都是结构材料，但近来也出现一些功能材料，如形状记忆合金、储氢合金、金属超导材料等。陶瓷材料有的作为结构材料，有的作为功能材料。液晶材料目前还只能 作为功能材料。 汽车与材料 现代汽车制造金属材料的应用及发展方向 随着科学技术的飞速发展，现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的比例下降，低密度材料有较大幅度的增加，可以说，从90年代开始，汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。 一、汽车制造的金属材料 长期以来，钢铁一直是构成汽车的主要材料，在汽车用钢中，合金钢比例较高。国外不少汽车采用含Cr、Ni、Mo等元素的结构钢和含Co量很高的永磁材料，而这些元素的资源都较稀缺，节约合金资源成为指导汽车材料开发和应用的方针之一。 构成汽车的零件约有两万多个，在这些零件中，使用了各种各样的材料(见图)。其中约86%是金属材料，而在金属材料中，钢铁材料占了80%。在90年代日本的消费量中冷轧薄板占37%，热轧薄板33%，特殊钢24%;另外铝铸材料的83%都是用于汽车制造上， 这对日本经济界的发展产生了很大的影响。 钢铁材料的理论强度约为14000MPa，直径为1～2μm的铁单晶体试棒可接近这个理论强度，而实际使用材料的最大强度只有2000MPa。从宏观上看是由于材料的缺陷，在微观上看是由于结晶的缺陷，所以，为得到强度高而便宜的钢铁材料，应尽量减小这些缺陷，并进行各种各样的研究。 汽车的车体钢板，以前使用的是容易成型的软质钢材。为适应轻量化的需求，以后开发了高张力钢板。这种钢