机械工程材料第二版课件.pptx

机械工程材料第二版课件

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目录

壹

材料的分类与性质

贰

金属材料

叁

非金属材料

肆

材料的加工技术

伍

材料的性能测试

陆

材料的选择与应用

材料的分类与性质

第一章

常见材料分类

金属材料包括钢铁、铝、铜等，广泛应用于建筑、汽车和航空航天领域。

金属材料

聚合物材料如塑料、橡胶等，因其轻质、易加工等优点，在日常生活中应用广泛。

聚合物材料

陶瓷材料如氧化铝、氮化硅等，因其耐高温、耐腐蚀等特性，常用于电子和航天工业。

陶瓷材料

复合材料如碳纤维增强塑料，结合了不同材料的优点，用于高性能结构件，如风力涡轮叶片。

复合材料

01

02

03

04

材料的物理性质

密度是材料单位体积的质量，比重则是材料密度与水密度的比值，是材料选择的重要参数。

密度和比重

热膨胀系数描述材料随温度变化的体积或长度变化率，对工程设计和材料选择至关重要。

热膨胀系数

导电性决定了材料传导电流的能力，绝缘性则指材料抵抗电流通过的特性，二者在电子工程中应用广泛。

导电性与绝缘性

材料的化学性质

不锈钢因其良好的耐腐蚀性广泛应用于医疗器械和建筑领域，能抵抗多种化学物质的侵蚀。

耐腐蚀性

01

高温合金如镍基合金在航空发动机中应用广泛，其优异的抗氧化性能确保在高温环境下稳定运行。

抗氧化性

02

陶瓷材料如氧化铝具有极高的热稳定性，能在极端温度条件下保持其物理和化学性质不变。

热稳定性

03

金属材料

第二章

金属材料的种类

稀有金属

钢铁材料

01

03

稀有金属如钨、钼、钴等，因其独特的物理化学性质，在高科技领域如军事和核工业中不可或缺。

钢铁材料包括碳钢、合金钢等，广泛应用于建筑、汽车和机械制造领域。

02

有色金属如铜、铝、钛等，因其良好的导电性和耐腐蚀性，在电子和航空航天领域有广泛应用。

有色金属

金属的力学性能

硬度是金属抵抗局部塑性变形的能力，如工具钢的硬度决定了其切割性能。

硬度

屈服强度指金属材料开始发生塑性变形前能承受的最大应力，例如航空用铝合金的屈服强度要求。

屈服强度

抗拉强度是衡量金属材料承受拉伸力而不破坏的能力，如高强度钢在建筑结构中的应用。

抗拉强度

金属的力学性能

韧性表示材料在断裂前能吸收多少能量，例如汽车保险杠使用的韧性金属材料。

01

韧性

疲劳强度指金属材料在反复应力作用下抵抗疲劳破坏的能力，如火车轮轴的疲劳测试。

02

疲劳强度

金属的热处理

退火是通过加热和缓慢冷却来减少金属硬度，改善其加工性能，如钢的球化退火。

退火处理

淬火是将金属加热至一定温度后迅速冷却，以增加硬度和强度，如马氏体不锈钢的淬火。

淬火工艺

回火是在淬火后进行的热处理，以减少脆性并提高韧性，如工具钢的回火。

回火处理

正火是加热金属至适当温度后在空气中冷却，以细化晶粒和改善机械性能，如结构钢的正火。

正火处理

非金属材料

第三章

塑料与橡胶

塑料的分类与应用

塑料分为热塑性和热固性两大类，广泛应用于包装、建筑和电子行业。

橡胶的回收与再利用

橡胶回收技术的进步使得废旧轮胎等橡胶制品能够被重新利用，减少资源浪费。

橡胶的性质与功能

塑料与环境问题

橡胶以其良好的弹性和密封性能，在轮胎制造和减震系统中发挥关键作用。

塑料废弃物处理不当会导致环境污染，生物降解塑料的研发成为热点。

陶瓷材料

例如，氧化铝陶瓷用于制作刀具和轴承，氮化硅陶瓷用于发动机部件和切削工具。

陶瓷具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性，广泛应用于航空航天和生物医学领域。

陶瓷材料按用途和成分可分为传统陶瓷、先进陶瓷和生物陶瓷等。

陶瓷材料的分类

陶瓷材料的特性

陶瓷材料的应用实例

复合材料

01

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。

02

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，如波音飞机的机翼使用了复合材料。

03

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优势。

04

复合材料的制造工艺包括层压、缠绕、注射成型等，如风力涡轮叶片的制造就采用层压技术。

定义与分类

应用领域

性能优势

制造工艺

材料的加工技术

第四章

金属加工方法

通过熔化金属并倒入模具中，冷却后得到所需形状的零件，如汽车发动机缸体的铸造。

铸造技术

01

利用压力机对金属施加压力，使其发生塑性变形，以提高金属的机械性能，如锤打铁砧。

锻造工艺

02

将两个或多个金属部件通过高温熔化连接在一起，广泛应用于船舶、桥梁的建造。

焊接技术

03

使用刀具从金属材料上去除多余的材料，形成精确的尺寸和表面，如车削、铣削等。

切削加工

04

塑料成型技术

注塑成型是塑料加工中最常见的方法，通过高温将塑料熔化后注入模具中冷却成型。

注塑成型

01

02

挤出成型适用于连续生产长条形或管状塑料制品，如