第一章概论_设计材料与工艺.ppt

材料设计与产品开发;第一章 概 论 ;『目录』;1.1 设计与材料概述 同大家谈谈材料工艺的重要性以及材料与造型;首先我们从当今最现代的科技产品 ——航天飞机说起;航天飞机是可往返于地面和太空的可重复使用的航天运载器。1981年4月21日美国发射了世界上首架航天飞机“哥伦比亚”号，继后又研制了“挑战者”号、“发现”号和“亚特兰蒂斯”号、“奋进”号航天飞机。每次飞行可将 29.5吨有效载荷送入185至1110公里近地轨道，将14.5吨有效载荷带会地面，航天飞机全长56.14米，高23.34米。轨道飞行器可载三至七人，在轨道上飞行7至30天， 可执行人员和货物运送，空间试验，卫星发射、检修和回收等任务。　　;航天飞机由轨道飞行器、外贮箱和固体助推器组成。 航天飞机在发射场垂直起飞，上升过程中抛掉工作完毕的固体助推器的壳体和外贮箱，靠轨道飞行器内的发动机上升到地球大气层以外的轨道运行。完成任务以后，再改变速度，脱离轨道，重返大气层，象飞机一样滑翔回预定机场，水平着陆。助推器回收后，经整修可再次使用，外贮箱不回收。;发射卫星 ;施放系绳卫星 ;宇航员对卫星进行修理 ;宇航员为哈勃望远镜做“心脏移植手术” ;1986年1月28日是寒冷的一天，这天早晨，成千上万名参观者聚集到肯尼迪航天中心，等待一睹“挑战者”号腾飞的壮观景象。上午11时38分，耸立在发射架上的挑战者号点火升空，直飞天穹，看台上一片欢腾。;1986年挑战者号升空时发生爆炸 ;遇难的七名宇航员;事后调查发现，失事固体燃料火箭助推器上一个小小的O型密封圈引起。 O型密封圈所用的硫化橡胶材料，只有在环境温度高于10度时，才能保持良好的弹性，起到密封作用。一旦温度低于10度，密封圈开始变硬，失去弹性。1月28日上午，发射场气温零下两度，在低温作用下，O型密封圈失去了弹性，点火后，它就被挤裂移位。随后高温火舌烧穿火箭壳体，引发航天飞机爆炸。。 ;“哥伦比亚”号是人类第一架航天飞机。在过去的15年中，“哥伦比亚”号完成了多项任务。“哥伦比亚”号取得的成就还包括：将许多颗民用和军用卫星送入太空，回收了需要修理的卫星，进行了进一??的空间实验室实验。;2003年2月1日，载有七名宇航员的美国哥伦比亚号航天飞机在结束了为期16天的太空任务之后，返回地球，但在着陆前16分钟，该机突然从雷达中消失。;神舟五号载人飞船是“神舟”号系列飞船之一， 是中国首次发射的载人航天飞行器，于2003 年10月15日将航天员杨利伟送入太空。这次 的成功发射标志着中国成为继前苏联（现由 俄罗斯承继）和美国之后，第三个有能力独 自将人送上太空的国家。 ;2013年2月，伊朗宣称成功利用国产火箭将一只活 猴送上太空并随后安全返回地面，但多家英美媒 体却报道称，数名科学家质疑这个“活猴发射”是 个骗局！科学家们之所以会伊朗官方媒体公布了 几张猴子的照片――其中一张照片上清晰可见这 只“即将上太空的猴子”右眼上方有颗明显红痣， 头部有一圈毛发颜色偏浅。但随后伊朗媒体公布 了为“英雄猴子宇航员”举行新闻发布会的照片， 不少专家却惊奇地发现，这只猴子右眼上方的红 痣不见了，头部那圈毛发变深了，这很明显是另 一只猴子。;两次惊心动魄的航天事故，追其原由，可以概括为两个字——;1.2 设计材料的发展 从中华民族的历史发展看材料与社会进步的联系;石器的制造和使用 ;陶器与瓷器的发明和使用;瓷器 ;灿烂的青铜文化 ;三星堆（四川广汉南兴镇）—— 5000年至3000年前的古蜀文化之谜 ;铁器的生产和应用;铁人;我国古代创造了三种炼钢方法 从矿石中直接炼出自然钢。用这种钢做的剑在东方各国享有盛誉，东汉时传入了欧洲； 西汉时期的经过“百次”冶炼锻打的百炼钢； 南北朝时期生产的灌钢。先炼铁后炼钢的两步炼钢技术我国要比其它国家早1600多年。 钢的热处理技术达到相当高的水平 西汉《史记·天官书》中有“水与火合为淬”一说， 正确地说出了钢铁加热、水冷的淬火热处理工艺要点。 《汉书·王褒传》中记载有“巧冶铸干将之朴，清水淬其锋”的制剑技术。 明代科学家宋应星在《天工开物》一书中对钢铁的退火、淬火、渗碳工艺作了详细的论述。 ??钢铁生产工具的发展，对社会进步起了巨大的推动作用。;丝绸——天然高分子材料;当今新材料新工艺的发展;高分子材料;陶瓷材料; 由两种或两种以上不同性质的或不同结构的材料，以微观或宏观的形式结合在一起而形成的材料。 ;随着航空、航天、电子、通讯等技术以及机械、化工、能源等工业的发展，对材料的性能提出越来越高、越来越多的要求。传统的单一材料已不能满足使用要求。复合材料的研究和应用引起了人们的重视。;功能材料发展很快;材料的使用是人类社会文明发展的标志。时至今日，材料及及工艺乃是现代社会和现代