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1、1性质：必修课，专业基础课学时：6464学时本课程特点：概念术语多 理解记忆的知识多 涉及相关学科多（物理学、化学、热力学、矿物学、金属学、陶瓷学以及高分子学等）第1页/共30页2主要内容及学时安排第1章 金属的晶体结构（6学时）第2章 纯金属的结晶（6学时）第3章 二元合金的相结构与结晶（10学时）第4章 铁碳合金（4学时）第5章 三元合金相图（6学时）第6章 金属及合金的塑性变形与断裂（6学时）第7章 金属及合金的回复与再结晶（4学时）第8章 扩散（4学时）第9章 钢的热处理原理（8学时）第10章 钢的热处理工艺（6学时）第2页/共30页3考核方式平时成绩与考试相结合总成绩总成绩考勤考勤作
2、业作业考试考试100%100%10%10%30%30%60%60%第3页/共30页4主要参考书目 材料科学基础材料科学基础 蔡珣等编蔡珣等编 上海交通大学出版社上海交通大学出版社 热处理原理与工艺热处理原理与工艺 编编 西北工业大学出版社西北工业大学出版社课件信箱 信箱：信箱： 密码：密码：jinshuxue&rechulijinshuxue&rechuli第4页/共30页5绪绪 论论第5页/共30页6什么是材料?世界万物，凡于我有用者，皆谓之材料。材料具有一定性能，可以用来制作器件、构件、工具、装置等物品的物质。广义的材料包括人们的思想意识之外的所有物质 材料存在于我们的周围，与我们的生活、
3、我们的生命息息相关。材料是人类文明、社会进步、科技发展的物质基础。第6页/共30页7人类使用材料的七个时代的开始时间第7页/共30页81950196519551970197519601990198019952000198520053070504060100908020110120130座mile/Usgal 航空材料的发展年份Comet707-120707-120B880990727-100DC-9-30A320-200747-400MD112.5倍飞机燃油效率提高2.5倍 航空材料的发展第8页/共30页919501960197019801990200020102020900110015001
4、300材料的表面温度()1700单晶合金普通铸件定向凝固超级合金共晶合金弥散强化超级合金隔热涂层陶瓷复合材料碳-碳在发动机上应用的年份叶片材料的发展历程纤维增强超级合金第9页/共30页101490C3150C6490C10930C19270C飞机发动机温度飞机发动机温度一次大战水冷式30年代空冷式风扇喷气发动机蜗轮喷气发动机超音速燃烧冲压式喷气发动机温度（0C）第10页/共30页1130年代教练机二次大战战斗机80年代截击机航天飞机东方快车号10931649538490C93.30C4270C10930C16490C不同类型的飞行器蒙皮温度温度（0C）第11页/共30页12+175+390+5
5、95金属玻璃纤维 KavlarC/C复合材料km导弹射程火箭壳体材料与导弹射程第12页/共30页131200180010001200410950400飞船返回舱舱体温度情况第13页/共30页1418631863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。灰铸铁的显微组织灰铸铁的显微组织光学显微镜Pb-SnPb-Sn共晶组织共晶组织人类对材料的认识是逐步深入的。人类对材料的认识是逐步深入的。第14页/共30页1519121912年发现了X-X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。Si
6、表面的重构图象X-射线衍射仪第15页/共30页1619321932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次（1010-7-7m m）透射电子显微镜 扫描电子显微镜 光镜下电镜下第16页/共30页171934年位错理论的年位错理论的提出，解决了晶体理提出，解决了晶体理论计算强度与实验测论计算强度与实验测得的实际强度之间存得的实际强度之间存在的巨大差别的矛盾，在的巨大差别的矛盾，对于人们认识材料的对于人们认识材料的力学性能及设计高强力学性能及设计高强度材料具有划时代的度材料具有划时代的意义。意义。金属钛中的位错金属钛中的位错第17页/共30页18 构成材料科学与工程的四要素构成材料科学与
7、工程的四要素合成与工艺成分Compositions性能/应用Performance/Application 结构MicrostructureSynthesis+processing第18页/共30页19 化学成分：组成材料各元素在材料中的浓度。组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍组织或宏观组织。放大100100 20002000倍的组织称高倍组织或显微组织。在电子显微镜下放大几千 几十万倍的组织称精细组织或电镜组织。第19页/共30页20钢的宏观组织、显微组织和电镜组织钢锭的宏观组织显微组织电镜组织第20页/共30页2
8、1 结构：材料中各原子的具体组合状态。一般通过X-X-射线衍射或透射电镜研究。Al的高分辨透射电镜象纯铁晶体的X-射线衍射谱透射电镜衍射斑点透射电镜衍射斑点第21页/共30页22SEM5 nmXRD,TEM Optical 第22页/共30页23性能使使用用性性能能工工艺艺性性能能 指在服役条件下，能保证安全可靠工作所必备的性能。力学性能力学性能 物理性能物理性能 化学性能化学性能 强度、硬度、塑性、韧性、蠕变和疲劳 熔点、密度以及电、磁、光和热 耐腐蚀和抗老化 第23页/共30页24性能使使用用性性能能工工艺艺性性能能 铸造铸造 塑性加工塑性加工焊接焊接 液固；流动性指材料的可加工性。热处理
9、热处理 粉末冶金粉末冶金 机械加工机械加工 第24页/共30页25性能使使用用性性能能工工艺艺性性能能 铸造铸造 塑性加工塑性加工焊接焊接 液固；流动性锻、拉、挤、轧、弯；延展性；变形抗力、变形开裂倾向热处理热处理 粉末冶金粉末冶金 机械加工机械加工 第25页/共30页26性能使使用用性性能能工工艺艺性性能能 铸造铸造 塑性加工塑性加工焊接焊接 液固；流动性锻、拉、挤、轧、弯；延展性；变形抗力、变形开裂倾向可焊性 热处理热处理 粉末冶金粉末冶金 机械加工机械加工 第26页/共30页27性能使使用用性性能能工工艺艺性性能能 铸造铸造 塑性加工塑性加工焊接焊接 液固；流动性锻、拉、挤、轧、弯；延展性；变形抗力、变形开裂倾向可焊性 热处理热处理 粉末冶金粉末冶金 机械加工机械加工 热诱发组织转变；经压制、烧结成固体 切削加工第27页/共30页28工艺-组织-性能之间关系的例子Steel with 0.4%C 第28页/共30页29第29页/共30页30感谢您的观看！第30页/共30页