工程材料及成形技术课件.pptx
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工程材料及成形技术课件
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目录
壹
工程材料基础
陆
材料测试与评估
贰
金属材料特性
叁
非金属材料应用
肆
材料成形技术
伍
材料加工与处理
工程材料基础
壹
材料的分类
工程材料可按来源分为天然材料和合成材料，如天然石材与合成塑料。
按材料来源分类
工程材料按用途可分为结构材料、功能材料和复合材料，如钢筋用于结构，半导体用于电子器件。
按材料用途分类
根据物理和化学性质，材料可分为金属、陶瓷、高分子和复合材料等。
按材料性质分类
01
02
03
材料的性能
力学性能
材料的抗拉强度、硬度和韧性等力学性能决定了其在不同应力条件下的应用范围。
热性能
材料的导热系数、热膨胀系数等热性能影响其在高温或低温环境下的稳定性和适用性。
电性能
材料的电阻率、介电常数等电性能决定了其在电子和电气工程中的应用潜力。
化学性能
材料的耐腐蚀性、抗氧化性等化学性能是评估其在特定化学环境下的耐久性和可靠性的重要指标。
材料的选择标准
选择材料时需考虑其承受载荷的能力和长期使用的耐久性，如航空用钛合金。
强度与耐久性
01
评估材料成本与预期使用寿命，确保经济效益，例如在汽车制造中使用复合材料。
成本效益分析
02
考虑材料的可加工性，如易于锻造、铸造或机加工，以降低生产成本，如铝合金在汽车工业的应用。
加工性能
03
材料的选择标准
环境适应性
材料需适应特定环境条件，如耐高温、耐腐蚀，例如不锈钢在化工设备中的应用。
安全与健康
确保材料在使用过程中对人体无害，符合安全标准，如食品级塑料包装材料。
金属材料特性
贰
金属材料的种类
稀有金属如钨、钼、钴等，因其独特的物理化学性质，在高科技领域如核工业、精密仪器中不可或缺。
稀有金属
有色金属如铜、铝、钛等，因其良好的导电、导热性能和耐腐蚀性，在电子、航空航天等行业中应用广泛。
有色金属
钢铁材料包括碳钢、合金钢等，广泛应用于建筑、机械制造等领域，具有良好的强度和韧性。
钢铁材料
金属的微观结构
金属通常具有晶体结构，如面心立方、体心立方，决定了其物理和化学性质。
晶体结构
01
02
03
04
晶粒大小影响金属的强度和韧性，细晶粒通常能提高材料的力学性能。
晶粒尺寸
位错是金属内部的线性缺陷，其密度和分布对金属的塑性变形和强度有显著影响。
位错密度
金属在不同温度和压力下会发生相变，形成不同的微观组织结构，如马氏体、奥氏体等。
相变与微观组织
金属的力学性能
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
屈服强度指金属在永久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极高。
屈服强度
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削性能。
硬度
韧性表示材料在断裂前能吸收多少能量，例如桥梁用钢需要具备良好的韧性以抵抗冲击载荷。
韧性
非金属材料应用
叁
塑料与橡胶
塑料分为热固性和热塑性两大类，具有轻质、耐腐蚀、易加工等特性，广泛应用于包装、建筑等行业。
塑料的分类与特性
01、
橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，因其良好的弹性和耐磨性，被广泛用于轮胎、密封件等产品的制造。
橡胶的种类与应用
02、
塑料与橡胶
塑料与橡胶的加工技术
塑料和橡胶的加工技术包括注塑、挤出、压延等，这些技术决定了材料的最终应用形态和性能。
01
02
塑料与橡胶的环境影响
塑料和橡胶的回收利用及降解问题日益受到关注，研究开发可降解塑料和橡胶是当前环保的重要方向。
陶瓷材料
陶瓷材料按用途可分为传统陶瓷和先进陶瓷，如瓷器、耐火材料和电子陶瓷。
陶瓷材料的分类
01
陶瓷具有高硬度、耐高温、绝缘性好等特点，广泛应用于航空航天和电子领域。
陶瓷材料的特性
02
常见的陶瓷成形技术包括干压成型、注浆成型和热压铸成型，各有其适用范围和优势。
陶瓷材料的成形技术
03
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
04
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
01
复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域，如波音飞机大量使用碳纤维复合材料。
应用领域
02
复合材料
复合材料具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点，例如玻璃纤维复合材料在船舶制造中提供优异的耐久性。
性能优势
复合材料的制造工艺包括层压、缠绕、注射成型等，如风力发电机叶片的制造采用真空辅助树脂传递模塑工艺。
制造工艺
材料成形技术
肆
成形技术概述
金属成形技术包括锻造、轧制、挤压等，广泛应用于汽车、航空等工业领域。
金属成形技术
塑料成形技术如注塑成型、吹塑成型，是制造塑料制品的主要方法。
塑料成形技术
陶瓷成形技术包括压制成型、挤出成型等