材料力學 第0章 材料的緒論

工程材料

EngineeringMaterials

朱張校主編，工程材料，高等教育出版社，2006

材料課程的性質和任務課程性質：是機械類和近機類各專業(yè)的技術基礎課課程任務：

⑴

了解工程材料的一般知識；

⑵建立化學成分、組織結構、加工工藝與性能之間的關系：①化學成分(成分)：組成材料各元素在材料中的組織結構和濃度。②組織：用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬內部的情景。習慣上把用肉眼或幾十倍放大鏡觀察到的組織稱低倍組織或宏觀組織。放大100～2000倍的組織稱高倍組織或顯微組織.在電子顯微鏡下放大幾千～幾十萬倍的組織稱精細組織或電鏡組織。鋼的宏觀組織、顯微組織和電鏡組織鋼錠的宏觀組織顯微組織電鏡組織③結構：材料中各原子的具體組合狀態(tài).一般通過X-射線衍射或透射電鏡研究.Al的高分辨透射電鏡象

緒論

“組織結構”⑶了解常用材料的用途和加工工藝。⑷初步具備合理選材、正確確定加工方法、妥善安排工藝路線的能力。課程特點：基本概念多，與實際聯(lián)系緊密,是一門應用科學。在Au-Pa薄膜上用AFM探針的納米雕刻（北大）課程的主要目的獲得有關材料與材料科學方面的基本理論知識；掌握控制工程材料性能的途徑、基本原理與方法；熟悉常用機械工程材料的性能特點：使學生具有合理選用機械工程材料并妥善安排其加工工藝路線的初步能力。

緒論

貫穿全課程的“綱”

緒論

第0章緒論主要內容0.2工程材料的分類0.1中華民族對材料發(fā)展的貢獻緒論

內容提要

本章介紹中華民族對材料發(fā)展的重大貢獻，新材料新工藝的發(fā)展現(xiàn)狀。根據(jù)結合鍵對工程材料進行分類。

材料與人類文明材料結合鍵與分類學習目標

本章重點掌握材料的結合鍵，了解各類工程材料的性能特點。學習建議

結合課程內容，瀏覽相關網(wǎng)站，對工程材料的應用有所了解。

材料與人類文明是怎樣的關系？材料應用的發(fā)展是人類發(fā)展的里程碑材料是發(fā)展高科技的先導和基石什么是材料？材料是人類作來制作各種產(chǎn)品的物質，是先于人類存在的，為人類生活和生產(chǎn)的物質基礎。緒論

1.1、材料與人類文明人類的文明進程是依據(jù)什么而劃分的？一、材料應用的發(fā)展是人類發(fā)展的里程碑：人們按照在使用中占主導地位的材料劃分歷史：石器時代→陶器→青銅器→鐵器→鋼鐵（資本主義大工業(yè)時期）→合成材料（20世紀）→復合材料（20世紀40年代）……——發(fā)展得越來越快。緒論

400,000BC——4,500BC

石器時代（StoneAge）燧石：神奇的石頭緒論

在人類的發(fā)展史上，最先使用的工具是石器。我們的祖先用堅硬的容易縱裂成薄片的火燧石和石英石等天然材料制成石刀、石斧、石鋤。陶器陶器的出現(xiàn)是人類跨入新石器時代的重要標誌之一，據(jù)目前已知的考古資料，中國的陶器製作至少已有8000年以上的歷史。早在新石器時代(公元前6000-5000年)，中華民族的先人們用粘土(主要成分為SiO2，Al2O3)燒制成陶器。西安半坡人面網(wǎng)紋陶盆戰(zhàn)國陶制四通水管緒論

華夏文明的獨特貢獻瓷器則是中國先民的偉大發(fā)明，要比國外出現(xiàn)早1500年以上，它是中華民族的寶貴歷史遺產(chǎn)之一.世界四大文明古國對於掌握製陶技術與生產(chǎn)陶器都是獨立發(fā)明的，發(fā)展時間上也相差不遠。從原始瓷器到成熟瓷器的提高幾乎經(jīng)歷了1500年之久，至遲在東漢晚期，中國已能燒製出成熟的青瓷，完成了由原始瓷器向標準瓷器的過渡。這件江蘇南京出土的吳國青瓷羊是成熟青瓷的代表作。緒論

4,500BC——1,000BC

青銅時代（BronzeAge）從礦石中提煉銅——冶金業(yè)的黎明這張埃及古墓壁畫是

人類冶金業(yè)的最早紀錄之一緒論

青銅，古稱金或吉金，是紅銅與其它化學元素（錫、鎳、鉛、磷等）的合金。史學上所稱的“青銅時代”是指大量使用青銅工具及青銅禮器的時期。保守的估計，這一時期主要從夏商周直至秦漢，時間跨度約為兩千年左右，這也是青銅器從發(fā)展、成熟乃至鼎盛的輝煌期。到春秋戰(zhàn)國時期，齊國工匠總結科技經(jīng)驗寫成的《考工記》一書中，提出了「金有六齊」，這是世界科技史上最早的冶銅經(jīng)驗總結。青銅：第一種合金夏鉞戈緒論

越王勾踐劍春秋晚期越國青銅兵器出土于湖北江陵楚墓長55.7厘米劍鍔鋒芒犀利鋒能割斷頭發(fā)古代劍刃制造中的特殊技術春秋戰(zhàn)國時代的青銅劍，劍身及劍鋒由不同成分的青銅組成，是復合材料很好的例子梯度材料古已有之這是古代劍刃截面圖三星堆立人像鑄于商代晚期，人像高172厘米，底座高90厘米，通高262厘米，是世界上最大的青銅立人像，被尊稱為“世界銅像之王”。突目面具鑄于商代晚期，原件高64.5厘米，寬138厘米，眼球柱狀外突長達13.5厘米，其造型在世界上亦屬首見。緒論

備注司母戊鼎司母戊鼎，商代大鼎，1939年出土，鼎高133厘米，重875公斤。為已知的中國古代體量最大的青銅器。銅禁，中國已知最早應用失蠟法鑄造的作品，春秋時代的楚國王子午墓出土的，年代為公元前6世紀。緒論

1450BC——鐵制車輪

1000BC——

鐵器時代（IronAge）緒論

青秋戰(zhàn)國時期(公元前770年～公元前221年)開始大量使用鐵器。

從興隆戰(zhàn)國鐵器遺址中發(fā)掘出了澆鑄農具用的鐵模，冶鑄技術已由泥砂造型水平進入鐵模鑄造的高級階段。西漢時期

煉鐵技術有很大的提高，采用煤作為煉鐵的燃料，比歐洲早1700多年。在河南鞏縣漢代冶鐵遺址中，發(fā)掘出20多座冶鐵爐和鍛爐。爐型龐大，結構復雜，并有鼓風裝置和鑄造坑。生產(chǎn)規(guī)模壯觀。1500AD——廉價的冶鐵業(yè)

1000BC——鐵器時代（IronAge）緒論

我國古代創(chuàng)造了三種煉鋼方法

●從礦石中直接煉出自然鋼。用這種鋼做的劍在東方各國享有盛譽，東漢時傳入了歐洲；

●西漢時期的經(jīng)過“百次”冶煉鍛打的百煉鋼；

●南北朝時期生產(chǎn)的灌鋼。先煉鐵后煉鋼的兩步煉鋼技術我國要比其它國家早1600多年。黃河鎮(zhèn)河大鐵牛(唐開元12年鑄)

1000BC——鐵器時代（IronAge）緒論

●鋼的熱處理技術達到相當高的水平

●西漢《史記·天官書》中有“水與火合為淬”一說，正確地說出了鋼鐵加熱、水冷的淬火熱處理工藝要點。

●《漢書·王褒傳》中記載有“巧冶鑄干將之樸，清水淬其鋒”的制劍技術。

●明代科學家宋應星在《天工開物》一書中對鋼鐵的退火、淬火、滲碳工藝作了詳細的論述。

鋼鐵生產(chǎn)工具的發(fā)展，對社會進步起了巨大的推動作用。鐵人

材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進步的標志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖想一想：中華民族對材料發(fā)展作出了重大貢獻，你能

再舉出幾個例子來嗎？當代材料1855AD—HenryBessemer(1813-1898，Britishinventor)擁有鋼鐵冶煉的專利—當代鋼鐵冶煉的出現(xiàn)。當代材料1855AD——HenryBessemer(1813-1898)擁有鋼鐵冶煉的專利——當代鋼鐵冶煉的出現(xiàn)。

1886AD——電化學方法冶煉鋁-使鋁成為一種常用金屬。1939AD——尼龍的發(fā)明與商業(yè)發(fā)展，合成高分子材料發(fā)展的關鍵時期。緒論

鞍鋼攀鋼夜景新中國成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由49年的15.8萬噸上升到現(xiàn)在的一億噸。

中國第一顆人造衛(wèi)星長征火箭大家族中國第一顆原子彈爆炸中國第一顆氫彈爆炸原子彈、氫彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船的上天等都說明了我國在材料的開發(fā)、研究及應用等方面有了飛躍的發(fā)展。中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟二號”飛船運往發(fā)射工位“神舟”一號飛船

“神舟”一號發(fā)射成功“神舟”二號發(fā)射成功中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟”三號發(fā)射成功“神舟”四號發(fā)射成功“神舟”三號飛船

“神舟”四號飛船

中國的航天事業(yè)-“神舟”五號載人飛船楊利偉升空返回全人類共同的家園飛天返回艙1.3.3我國機械制造業(yè)面臨的機遇和挑戰(zhàn)神州6號1863年，光學顯微鏡首次應用于金屬研究，誕生了金相學，使人們能夠將材料的宏觀性能與微觀組織聯(lián)系起來?；诣T鐵的顯微組織光學顯微鏡Pb-Sn共晶組織人類對材料的認識是逐步深入的1912年發(fā)現(xiàn)了X-射線對晶體的作用并在隨后被用于晶體衍射分析，使人們對固體材料微觀結構的認識從最初的假想到科學的現(xiàn)實。

Si表面的重構圖象X-射線衍射儀1932年發(fā)明了電子顯微鏡，把人們帶到了微觀世界的更深層次（10-7m）.

透射電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡

光鏡下電鏡下1934年位錯理論的提出，解決了晶體理論計算強度與實驗測得的實際強度之間存在的巨大差別的矛盾，對于人們認識材料的力學性能及設計高強度材料具有劃時代的意義。金屬鈦中的位錯二、材料與人類現(xiàn)代文明支撐人類現(xiàn)代文明大廈的四大支柱技術：材料科學與技術生物科學與技術能源科學與技術信息科學與技術

緒論

－－材料是發(fā)展高科技的先導和基石其中材料是基礎！材料－技術大廈的磚石材料是所有科技進步的核心建筑、交通、能源、計算機、通信、多媒體、生物醫(yī)學工程無一不依賴材料科學與技術的發(fā)展來實現(xiàn)和突破。沒有鋼鐵材料，就沒有今天的高樓大廈；沒有專門為噴氣發(fā)動機設計的材料，就沒有靠飛機旅行的今天；沒有耐高溫復合涂層材料，就沒有人類探索外空的飛船；沒有固體微電子電路，就沒有計算機。建筑交通沒有半導體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計算機技術.

龍芯沒有高溫高強度的結構材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工業(yè)。

在航天飛機表面裝陶瓷防護瓦片飛機發(fā)動機葉片波音客機沒有低消耗的光導纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。

前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認識到在導彈火箭技術上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大學中陸續(xù)建立了材料科學研究中心，并把約2/3大學的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學系或材料科學與工程系。其涉及的材料由金屬擴展到了陶瓷和高分子聚合物材料.可見，高技術需要先進材料的支持.前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運載火箭新的石器時代即至今日，當由硅石（SiO2）提純的單晶硅在信息技術（IT）應用中占絕對主導地位，到發(fā)現(xiàn)大有前途的高溫超導材料競然也是陶瓷材料時，材料科學家們不免驚呼：新的石器時代來臨了。1960’s：硅芯片。1980’s：高溫超導體復合碳化硅刀具加工堅硬的高鉻鑄鐵器件緒論

三極電子管所用材料：鎢、鉬做電極。早期的三極晶體管（Transistor）所用材料：鍺、硅半導體。集成電路所用材料：單晶硅片，高純鈦、SiO2和鉻等薄膜電子管——晶體管——集成電路緒論

電子管——晶體管——集成電路由大量電子管組成的第一臺計算機重達30噸，用電相當于一個小的城市。右圖就是由電子管組成的一個16K內存器。圖中的女士要用顯微鏡才看得到現(xiàn)在的集成電路16K內存器（NationalGeographicVol.162,No.4,1982）。緒論

1946年2月14日，世界上第一臺電腦ENIAC在美國賓夕法尼亞大學誕生。由大量電子管組成的第一臺計算機重達30噸，用電相當于一個小的城市。ENIAC兩位發(fā)明人莫奇來和愛克特

由原料到集成電路：

硅石－多晶硅－單晶硅棒－單晶晶園－集成電路緒論

航空材料高溫材料摻鎳合金促進了噴氣發(fā)動機的發(fā)展。輕質材料機身材料：鋁合金（鋼加固關鍵部位）——鈦合金（噴氣式高溫）——碳、硼纖維復合材料緒論

300F600F1，200F2，000F3，500F飛機發(fā)動機緒論

水冷式（1‘stwar）渦輪噴氣燃燒沖壓（超音速）渦扇式噴氣氣冷式（30’s）發(fā)動機溫度（華氏度）

718合金——一種摻鎳化合物，于30年前開發(fā)。廣泛地用于飛機發(fā)動機壓縮機和渦輪部件等。高溫合金圖示為GE90-92B發(fā)動機在車間起重機上接受最后的檢查。這種發(fā)動即將裝備在新型的波音777客機上。緒論

實例材料強度范圍

MPa比強度

MPa

壓氣機葉片鋁合金150-45055－160

壓氣機機匣鈦合金350-110080－245

飛機尾翼碳纖維復合材料1000－1200（順纖維方向）625－750輕質材料緒論

飛機中的復合材料epoxy環(huán)氧的;Aramid芳族聚酸胺;Nomex一種輕質耐高溫芳香族聚酰胺;緒論

在美國卡拉維納爾角航天基地待升空的（穿梭機）。它是人類高技術的結晶。它應用了成千上萬種材料，特別是一些高技術的新型材料（本照片選自美國KennedySpaceCenter的Tourbook）。航天飛機緒論

能源材料新能源材料則是指實現(xiàn)新能源的轉化和利用以及發(fā)展新能源技術中所要用到的關鍵材料。主要包括儲氫電極合金材料為代表的鎳氫電池材料嵌鋰碳負極和LiCoO2正極為代表的鋰離子電池材料、燃料電池材料Si半導體材料為代表的太陽能電池材料鈾、氘、氚為代表的反應堆核能材料等。緒論

備注核能材料NuclearpowerstationatLeibstadt,Switzerland

uraniumoxidebeads

鎢釩鋼（W-Vsteel）鉻釩鋼（Cr-Vsteel）鎳基高溫合金（Hastelloymaterial）核反應堆材料：耐中子輻射、腐蝕、高溫燒結后燒結前緒論

材料技術的發(fā)展改變我們的生活仿真手臂用高強度碳纖維復合材料（強度高，重量輕）作手臂骨骼，陶瓷作感知元件，安裝有可旋轉的腕和手指以及微電機。人工關節(jié)“自行車發(fā)燒友”的首選鈦結構自行車架微機械緒論

材料發(fā)展趨勢簡介

高性能的新型金屬結構材料

先進的多相復合材料低維材料（零維如納米材料，一維如纖維材料，二維如薄膜材料）非晶材料（具有合金化程度高、高強度、耐磨、耐腐蝕、良好的磁學性能等）功能材料迅速發(fā)展（當代新技術中能源技術、空間技術、信息技術和計算機技術的物質基礎）特殊條件下應用的材料（低溫、高壓、高真空、高溫以及輻照條件）材料的設計及選用計算機化緒論

材料的可持續(xù)發(fā)展在保證滿足使用性能條件下，盡量選用節(jié)約資源、降低能耗的材料（生態(tài)環(huán)境材料）開發(fā)與選用環(huán)境相容性的新材料，并對現(xiàn)有材料進行環(huán)境協(xié)調性改進盡可能地選用環(huán)境降解材料針對積累下來的污染問題，開發(fā)門類齊全的生態(tài)環(huán)境材料，對環(huán)境進行修復、凈化或替代等處理，逐漸改善地球的生態(tài)環(huán)境，使之朝可持續(xù)發(fā)展的方向前進。緒論

材料的“生命周期”緒論

“材料貫穿于工程的始終?！焙诵年P系

緒論

而其核心是圍繞:“結構與性能”的相互辯證關系。緒論0.2工程材料的分類材料的結合鍵工程材料的分類0.1中華民族對材料發(fā)展的重大貢獻一、材料的結合鍵復合材料緒論

0.2工程材料的分類根據(jù)材料組成：金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料（聚合物）、復合材料。根據(jù)材料的特性和用途：結構材料和功能材料結構材料工程上要求強度、韌性、塑性等機械性能的材料，主要用于制作工程結構和零件。工程材料主要闡述結構材料的成分、組織、性能以及應用方面的一般規(guī)律。功能材料具有電、光、聲、磁、熱等功能和效應的材料。一般不在工程材料中討論，而在電工電子材料中闡述。根據(jù)材料內部原子排列情況：晶態(tài)和非晶態(tài)材料根據(jù)材料熱力學狀態(tài)：穩(wěn)態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)材料根據(jù)材料尺寸：一維（纖維及晶須）、二維（薄膜）、三維材料（大塊）磁浮列車（時速430公里）

光纜

0.2工程材料的分類0.2.1材料的結合鍵工程材料可以有不同的分類方法。比較科學的方法是根據(jù)材料的結合鍵進行分類。各種工程材料是由各種不同的元素組成，由不同的原子、離子或分子結合而成。原子、離子或分子之間的結合力稱為結合鍵。一般可把結合鍵分為離子鍵、共價健、金屬鍵和分子鍵四種。1、離子鍵當周期表中相隔較遠的正電性元素原子和負電性元素原子接觸時，前者失去最外層價電子變成帶正電荷的正離子，后者獲得電子變成帶負電荷的滿殼層負離子。正離子和負離子由靜電引力相互吸引；同時當它們十分接近時發(fā)生排斥，引力和斥力相等即形成穩(wěn)定的離子鍵。NaCl、CaO、Al2O3等由離子鍵組成。

離子鍵示意圖氯化鈉結構離子鍵的結合力很大，因此離子晶體的硬度高，強度大，熱膨脹系統(tǒng)小，但脆性大。離子鍵中很難產(chǎn)生可以自由運動的電子，所以離子晶體都是良好的絕緣體。在離子鍵結合中，由于離子的外層電子比較牢固地被束縛，可見光的能量一般不足以使其受激發(fā)，因而不吸收可見光，所以典型的離子晶體是無色透明的。元素周期表

緒論

2、共價鍵

處于周期表中間位置的三、四、五價元素，原子既可能獲得電子變?yōu)樨撾x子，也可能丟失電子變?yōu)檎x子。當這些元素原子之間或與鄰近元素原子形成分子或晶體時，以共用價電子形成穩(wěn)定的電子滿殼層的方式實現(xiàn)結合。這種由共用價電子對產(chǎn)生的結合鍵叫共價鍵。

緒論

共價鍵示意圖最具有代表性的共價晶體為金剛石。金剛石由碳原子組成，每個碳原子貢獻出4個價電子與周圍的4個碳原子共有，形成4個共價鍵，構成正四面體：一個碳原子在中心，與它共價的另外4個碳原子在4個頂角上。硅、鍺、錫等元素也可構成共價晶體。屬于共價晶體的還有SiC、Si3N4、BN等化合物。

共價鍵的結合力很大，所以共價晶體強度高、硬度高、脆性大、熔點高、沸點高和揮發(fā)性低。第一章緒論

金剛石結構3、金屬鍵

周期表中Ⅰ、Ⅱ、III族元素的原子在滿殼層外有一個或幾個價電子。原子很容易丟失其價電子而成為正離子。被丟失的價電子不為某個或某兩個原子所專有或共有，而是為全體原子所公有。這些公有化的電子叫做自由電子，它們在正離子之間自由運動，形成所謂電子氣。正離子在三維空間或電子氣中呈高度對稱的規(guī)則分布。正離子和電子氣之間產(chǎn)生強烈的靜電吸引力，使全部離子結合起來。這種結合力就叫做金屬鍵。

第一章緒論

金屬鍵示意圖在金屬晶體中，價電子彌漫在整個體積內，所有的金屬離子皆處于相同的環(huán)境之中，全部離子(或原子)均可被看成是具有一定體積的圓球，所以金屬鍵無所謂飽和性和方向性。金屬由金屬鍵結合，因此金屬具有下列特性：

1.良好的導電性和導熱性。

金屬中有大量自由電子存在，當金屬的兩端存在電勢差或外加電場時，電子可以定向地流動，使金屬表現(xiàn)出優(yōu)良的導電性。金屬的導熱性很好，一是由于自由電子的活動性很強，二是依靠金屬離子振動的作用而導熱。

2.正的電阻溫度系數(shù)。

即隨溫度升高電阻增大。絕大多數(shù)金屬具有超導性，即在溫度接近于絕對零度時電阻突然下降，趨近于零。

3.不透明并呈現(xiàn)特有的金屬光澤。

金屬中的自由電子能吸收并隨后輻射出大部分投射到表面的光能。

4.良好的塑性變形能力，金屬材料的強韌性好。

金屬鍵沒有方向性，原子間也沒有選擇性，所以在受外力作用而發(fā)生原子位置的相對移動時，結合鍵不會遭到破壞。緒論

4、分子鍵

原子狀態(tài)形成穩(wěn)定電子殼體的惰性氣體元素，在低溫下可結合成固體。甲烷分子在固態(tài)也能相互結合成為晶體。在它們的結合過程中沒有電子的得失、共有或公有化，價電子的分布幾乎不變，原子或分子之間是靠范特瓦爾斯力結合起來，這種結合鍵叫分子鍵。緒論

分子鍵示意圖甲烷結構

在含氫的物質，特別是含氫的聚合物中，一個氫原子可同時和兩個與電子親合能力大的、半徑較小的原子(如F、O、N等)相結合,形成所謂氫鍵。氫健是一種較強的、有方向性的范特瓦爾斯鍵。其產(chǎn)生的原因是由于氫原子與某一原子形成共價健時，共有電子向那個原子強烈偏移，使氫原子幾乎變成一半徑很小的帶正電荷的核，因而它還可以與另一個原子相吸引。第一章緒論

尼龍66的結構

范特瓦爾斯力很弱，因此由分子鍵結合的固體材料熔點低、硬度也很低，因無自由電子，因此材料有良好的絕緣性。0.2.2工程材料的分類緒論

工程材料主要是指用于機械、車輛、船舶、建筑、化工、能源、儀器儀表、航空航天等工程領域中的材料，用來制造工程構件和機械零件，也包括一些用于制造工具的材料和具有特殊性能(如耐蝕、耐高溫等)的材料。

分類準則按化學結構特點——材料的鍵合方式

離子鍵(Ionbond)結合能比較高沒有方向性。共價鍵

(covalentbond)結合能的差別甚大具有方向性金屬鍵（Metallicbond）正離子浸浴在負電子氣中，金屬鍵沒有方向性。在外加電壓作用下，金屬內的電子容易移動。在外加應力作用下，金屬內的原子容易移動。分子鍵（Molecularbond）范特瓦爾斯力很弱，熔點低，硬度低。無自由電子，有良好絕緣性。緒論

各類材料的性能特點金屬材料——主要為金屬鍵。熱和電的良導體具有良好的強度與延展性以及金屬光澤陶瓷材料——通常為離子鍵或共價鍵。絕緣體而且比較耐熱。高分子材料——通常為共價鍵、分子鍵和氫鍵，以共價鍵為主。分子結構都非常巨大通常密度較低，在高溫下不穩(wěn)定。復合材料——由多種材料復合而成。第一章緒論

緒論

按結合鍵的性質，工程材料分類如下：

緒論

金屬材料

金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以金屬為基的合金。最簡單的金屬材料是純金屬。工程應用的金屬材料，原子間的結合鍵基本上為金屬鍵，皆為金屬晶體材料。

工業(yè)上把金屬和其合金分為兩大部分①黑色金屬鐵和以鐵為基的合金(鋼、鑄鐵和鐵合金)；占整個結構材料和工具材料的90％以上工程性能優(yōu)越、價格便宜、是最重要的工程金屬材料

②有色金屬黑色金屬以外的所有金屬及其合金。鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，其世界年產(chǎn)量已達10億噸，在機械產(chǎn)品中的用量已占整個用材的60%以上。

金屬材料制品緒論

想一想：結合工程實際，說說金屬材料的實際應用。

金屬材料

按性能分為輕金屬：Be4，Mg12，Al13易熔金屬:Zn30,Ga31,Ge32,As33,Cd48,In49,Sn50,Sb51,Hg80,Tl81,Pb82,Bi83,難熔金屬:Ti22,V23,Cr24,Zr40,Nb41,Mo42,Tc43,Hg72,Ta73,W74,Re75貴金屬:Cu29,Ru44,Rh45,Rd46,Ag47,Os76,Ir77,Pt78,Au79鈾金屬:Ac89,錒系90-103稀土金屬:Y39,La57,鑭系58－71堿土金屬：Li3,Na11,K19,Ca20,Sc21,Rb37,Sr38,Cs55,Ba56,Fr87,Ra88緒論

高分子材料

高分子材料為有機合成材料，亦稱聚合物。它具有較高的強度，良好的塑性，較強的耐腐蝕性能，很好的絕緣性，以及重量輕等優(yōu)良性能，在工程上是發(fā)展最快的一類新型結構材料。高分子材料由大量相對分子質量特別大的大分子化合物組成，每個大分子皆包含有大量結構相同、相互連接的鏈節(jié)。有機物質主要以碳元素(通常還有氫)為其結構組成，在大多數(shù)情況下它構成大分子的主鏈。大分子內的原子之間由很強的共價鍵結合，而大分子與大分子之間的結合力為較弱的范特瓦爾斯力。工程上通常根據(jù)機械性能和使用狀態(tài)將其分為四大類：

塑料

合成纖維

橡膠

膠粘劑緒論

高分子材料

高分子材料制品

按分子鏈排列有序與否，高分子材料可分為：結晶聚合物：強度較高，結晶度決定于分子鏈排列的有序程度。無定形聚合物按機械性能和使用狀態(tài)分：塑料：強度、韌性和耐磨性較好的，可制造某些機器零件或構件的工程塑料，分為：熱塑性塑料和熱固性塑料橡膠：經(jīng)硫化處理的彈性特別優(yōu)良的聚合物，有通用橡膠和特種橡膠。合成纖維