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1、金属材料教学金属材料教学课件课件PPTPPT制作人：时间：2024年X月contents目目 录录第第1 1章章 简介简介第第2 2章章 金属材料的组成和结构金属材料的组成和结构第第3 3章章 铁系金属材料铁系金属材料第第4 4章章 非铁系金属材料非铁系金属材料第第5 5章章 合金材料合金材料第第6 6章章 总结总结 0101第第1章章 简简介介什么是金属材料？什么是金属材料？金属材料是指具有金属性质的材料，通常指具有金属性的工业材料。金属材料的组成和金属材料的组成和结构结构金属材料的组成主要是由金属元素和非金属元素组成，金属材料的结构通常是由晶粒、晶界、极化区等组成。金属材料的优点和金属材料
2、的优点和缺点缺点金属材料的优点包括强度高、硬度大、延展性好、导电性佳，缺点包括重量大、易受腐蚀等。铁系金属材料铁系金属材料低碳钢、中碳钢、高碳钢碳钢碳钢铬钼钢、铬钴钼钢等合金钢合金钢奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢等不锈钢不锈钢 非铁系金属材料非铁系金属材料黄铜、白铜铜铜纯铝、铝合金铝铝纯镁镁镁 合金材料合金材料镍基高温合金、钴基高温合金高温合金高温合金型钛合金、型钛合金钛合金钛合金超高强度铝合金、变形铝合金铝合金铝合金 是一种混合结构体系，同时发挥了钢和混凝土的优点钢筋混凝土桥梁钢筋混凝土桥梁0103金属容器广泛应用于食品、饮料、化妆品等领域中金属容器金属容器02钢结构建筑具有重量轻、抗震性好、施
3、工速度快等优点钢结构建筑钢结构建筑金属粉末是金属材料的一种细粉末，通常用于制造各种金属制品金属粉末金属粉末0103金属粉末冶金具有制造成本低、生产效率高、制品尺寸精度高等优点金属粉末冶金的优点金属粉末冶金的优点02金属粉末制品具有高强度、高硬度、高耐磨性等特点，广泛应用于航空、汽车、机械等领域金属粉末制品金属粉末制品切削加工切削加工切削加工切削加工车削车削铣削铣削钻削钻削磨削磨削焊接加工焊接加工焊接加工焊接加工电弧焊电弧焊气焊气焊激光焊激光焊等离子焊等离子焊热处理加工热处理加工热处理加工热处理加工淬火淬火回火回火退火退火正火正火金属材料加工的分类金属材料加工的分类变形加工变形加工变形加工变形加
4、工挤压挤压拉伸拉伸压缩压缩弯曲弯曲金属材料加工的方法金属材料加工的方法金属材料加工的方法金属材料加工的方法金属材料加工的主要方法包括变形加工、切削加工、焊接加工、热处理加工等。其中，金属材料加工的主要方法包括变形加工、切削加工、焊接加工、热处理加工等。其中，变形加工是指通过施加压力将金属材料变形成所需形状的加工方法，包括挤压、拉伸、变形加工是指通过施加压力将金属材料变形成所需形状的加工方法，包括挤压、拉伸、压缩、弯曲等；切削加工是指通过旋转刀具对金属材料进行加工的方法，包括车削、铣压缩、弯曲等；切削加工是指通过旋转刀具对金属材料进行加工的方法，包括车削、铣削、钻削、磨削等；焊接加工是通过热源将
5、金属材料加热熔化后连接在一起的加工方法，削、钻削、磨削等；焊接加工是通过热源将金属材料加热熔化后连接在一起的加工方法，包括电弧焊、气焊、激光焊、等离子焊等；热处理加工是通过加热和冷却的方式改变金包括电弧焊、气焊、激光焊、等离子焊等；热处理加工是通过加热和冷却的方式改变金属材料的结构和性能的加工方法，包括淬火、回火、退火、正火等。属材料的结构和性能的加工方法，包括淬火、回火、退火、正火等。0202第第2章章 金属材料的金属材料的组组成和成和结结构构金属材料的组成金属材料的组成金属材料是由多种元素通过化学键相互结合形成的。常见的金属材料有铁、铜、铝、镁等。铜类金属铜类金属铜类金属铜类金属铜铜青铜青
6、铜黄铜黄铜铝类金属铝类金属铝类金属铝类金属铝铝镁铝合金镁铝合金铝青铜铝青铜其他金属其他金属其他金属其他金属钛钛锌锌银银金属材料的元素金属材料的元素铁类金属铁类金属铁类金属铁类金属铁铁钢钢铸铁铸铁金属材料的原子结构金属材料的原子结构金属材料的原子结构金属材料的原子结构金属材料的原子结构是由金属离子核和周围自由电子共同构成的。这种结构决定了金属金属材料的原子结构是由金属离子核和周围自由电子共同构成的。这种结构决定了金属材料的许多特性，如导电性、延展性等。材料的许多特性，如导电性、延展性等。金属材料的晶体结构金属材料的晶体结构最常见的金属晶体结构之一面心立方结构面心立方结构另一种常见的金属晶体结构体
7、心立方结构体心立方结构用于高强度合金等材料六方最密堆积六方最密堆积结构结构 晶体结构影响材料的强度强度强度0103晶体结构影响材料的导电性和导热性导电性导电性02晶体结构影响材料的塑性和延展性塑性塑性空位空位空位空位可能导致材料的脆性可能导致材料的脆性可以通过热处理等方式减少空位可以通过热处理等方式减少空位气孔气孔气孔气孔影响材料的强度和塑性影响材料的强度和塑性可以通过预防和控制工艺减少气孔的生成可以通过预防和控制工艺减少气孔的生成夹杂物夹杂物夹杂物夹杂物可能导致材料的脆性可能导致材料的脆性可以通过提高材料的纯度等方式减少夹杂物可以通过提高材料的纯度等方式减少夹杂物缺陷对性能的影响缺陷对性能的
8、影响位错位错位错位错影响材料的强度和塑性影响材料的强度和塑性可以通过增加合金元素等方式进行强化可以通过增加合金元素等方式进行强化预防和控制缺陷的预防和控制缺陷的方法方法预防和控制缺陷是保证金属材料性能的关键。常用的方法包括提高材料的纯度、控制工艺参数、热处理等。金属材料的物理试验方法金属材料的物理试验方法用于测试材料的强度和塑性等性能拉伸试验拉伸试验用于测试材料的韧性冲击试验冲击试验用于测试材料的硬度硬度试验硬度试验 金属材料的化学试验方法金属材料的化学试验方法金属材料的化学试验方法金属材料的化学试验方法金属材料的化学试验方法包括腐蚀试验、电化学分析等。这些试验可以用于检测金属材金属材料的化学
9、试验方法包括腐蚀试验、电化学分析等。这些试验可以用于检测金属材料的化学性质和腐蚀性能等。料的化学性质和腐蚀性能等。压缩试验压缩试验压缩试验压缩试验用于测试材料的抗压性能用于测试材料的抗压性能剪切试验剪切试验剪切试验剪切试验用于测试材料的剪切性能用于测试材料的剪切性能疲劳试验疲劳试验疲劳试验疲劳试验用于测试材料的疲劳寿命和疲劳强度用于测试材料的疲劳寿命和疲劳强度金属材料的机械试验方法金属材料的机械试验方法弯曲试验弯曲试验弯曲试验弯曲试验用于测试材料的弯曲性能用于测试材料的弯曲性能 0303第第3章章 铁铁系金属材料系金属材料铁系金属材料介绍铁系金属材料介绍合金钢、低合金钢、高温合金钢、铸铁等铁系
10、金属材料铁系金属材料的分类的分类碳、硅、锰、磷、硫等元素铁系金属材料铁系金属材料的组成的组成晶格结构、力学性能、物理性能等铁系金属材料铁系金属材料的结构与性能的结构与性能 低碳钢低碳钢碳含量小于等于0.25%的钢低碳钢的组成低碳钢的组成强度高、韧性好、塑性好等低碳钢的性能低碳钢的性能汽车零部件、机械零部件、建筑结构等低碳钢的应用低碳钢的应用 铁、铬、镍、钼等元素不锈钢的组成不锈钢的组成0103厨具、化工设备、航空航天器等不锈钢的应用不锈钢的应用02耐腐蚀、耐高温、抗拉强度高等不锈钢的性能不锈钢的性能铸铁铸铁铸铁是一种含有大量碳和硅的铁素体材料，其铸造性能好、力学性能差、耐磨性好等特点，广泛应用
11、于机械、建筑、航空等领域。球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁铁素体铁素体球化剂球化剂石墨球石墨球白口铸铁白口铸铁白口铸铁白口铸铁铁素体铁素体渗碳体渗碳体铁碳化合物铁碳化合物合金铸铁合金铸铁合金铸铁合金铸铁铁素体铁素体碳化物碳化物合金元素合金元素铸铁的组成铸铁的组成灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁铁素体铁素体珠光体珠光体石墨石墨低碳钢的应用低碳钢的应用低碳钢的应用低碳钢的应用低碳钢由于其良好的机械性能和加工性能，在汽车零部件、机械零部件、建筑结构等领低碳钢由于其良好的机械性能和加工性能，在汽车零部件、机械零部件、建筑结构等领域得到广泛应用。域得到广泛应用。铸铁的性能铸铁的性能抗拉强度、屈服强度、冲击韧性等
12、铸铁的强度铸铁的强度磨损量、摩擦性能、表面硬度等铸铁的耐磨性铸铁的耐磨性热传导系数、热膨胀系数等铸铁的导热性铸铁的导热性 铸铁的应用铸铁的应用铸铁的良好铸造性能和优异耐磨性能，在各个领域都得到了广泛应用。如机床床身、汽车零部件、管道、壳体、模具、机器人等。0404第第4章章 非非铁铁系金属材料系金属材料非铁系金属材料介非铁系金属材料介绍绍非铁系金属材料是指除了铁元素以外的金属材料，包括铝合金、镁合金、铜合金等。这些材料广泛应用于各个领域，是现代工业不可或缺的重要材料。根据组成元素分类根据组成元素分类根据组成元素分类根据组成元素分类铜合金铜合金铝合金铝合金镁合金镁合金根据应用领域分类根据应用领域
13、分类根据应用领域分类根据应用领域分类航空航天航空航天汽车制造汽车制造电子电子建筑建筑根据生产工艺分类根据生产工艺分类根据生产工艺分类根据生产工艺分类铸造铸造锻造锻造挤压挤压非铁系金属材料的分类非铁系金属材料的分类常常常常见见见见的的的的非非非非铁铁铁铁系系系系金金金金属属属属材料材料材料材料铝合金铝合金镁合金镁合金铜合金铜合金比重小，拉伸强度高于结构钢轻质高强轻质高强0103加工性能好，可制作成各种形状成型性好成型性好02具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性耐腐蚀耐腐蚀镁合金镁合金镁合金镁合金镁合金的密度小，比强度高，热膨胀系数小，具有良好的抗震性和耐腐蚀性。广泛应用镁合金的密度小，比强度高，热膨胀系
14、数小，具有良好的抗震性和耐腐蚀性。广泛应用于航空航天、汽车制造、电子等领域。于航空航天、汽车制造、电子等领域。镁合金的性能镁合金的性能比重小，比强度高于其他结构材料比强度高比强度高与铝、锌等金属相比，耐腐蚀性更强防腐蚀防腐蚀容易成型、加工，可制作各种形状和尺寸的零件加工性能好加工性能好具有优异的抗热膨胀性和机械性能稳定性良好的稳定性良好的稳定性铜合金铜合金铜合金铜合金铜合金是以铜为基础的合金，通常包含铝、镍、锡等元素。铜合金具有高强度、高导电铜合金是以铜为基础的合金，通常包含铝、镍、锡等元素。铜合金具有高强度、高导电性、高热传导性等优点，广泛应用于电子、航空航天、船舶制造等领域。性、高热传导性
15、等优点，广泛应用于电子、航空航天、船舶制造等领域。铜合金的性能铜合金的性能强度高于普通铜和黄铜等合金高强度高强度良好的导电性能，广泛应用于电子领域高导电性高导电性具有良好的热传导性能，常用于制作散热器等部件高热传导性高热传导性耐磨损、耐腐蚀，适用于海洋、化工等恶劣环境耐磨性好耐磨性好 0505第第5章章 合金材料合金材料合金材料介绍合金材料介绍金属合金、非金属合金合金材料的分合金材料的分类类金属原子和非金属原子的混合物合金材料的组合金材料的组成成晶体结构、力学性能、耐蚀性能合金材料的结合金材料的结构与性能构与性能 高温合金高温合金镍基、钴基、铁基高温合金的组高温合金的组成成高温强度、耐腐蚀性、
16、抗疲劳性高温合金的性高温合金的性能能航空航天、发电、化工高温合金的应高温合金的应用用 磁性合金磁性合金Fe、Co、Ni、Al、Cu等磁性合金的组磁性合金的组成成磁导率、饱和磁感应强度、矫顽力、铁磁晶畴大小磁性合金的性磁性合金的性能能电子信息、磁记录材料、自动控制、医疗器械磁性合金的应磁性合金的应用用 新型合金材料新型合金材料非晶态合金、纳米晶合金、超塑性合金新型合金材料新型合金材料的分类的分类晶粒大小、成分比例、添加元素新型合金材料新型合金材料的组成的组成汽车工业、航空航天、生物医学、能源领域新型合金材料新型合金材料的应用的应用 晶体结构晶体结构晶体结构晶体结构晶体是由具有规则排列方式的原子、
17、离子、分子组成的，在宏观上呈现出有规律、规则晶体是由具有规则排列方式的原子、离子、分子组成的，在宏观上呈现出有规律、规则的形态。晶体结构是指晶体内原子、离子、分子组成的排列方式和几何形态。晶体结构的形态。晶体结构是指晶体内原子、离子、分子组成的排列方式和几何形态。晶体结构与晶体的物理性质、化学性质有密切关系，对于人们了解晶体的性质、探索新材料具有与晶体的物理性质、化学性质有密切关系，对于人们了解晶体的性质、探索新材料具有重要意义。重要意义。航空发动机、核电站高温轴承高温轴承0103航空发动机、燃气轮机、燃气轮机发电高温合金涡轮叶片高温合金涡轮叶片02切削加工、锻造、涂层技术高温合金加工高温合金
18、加工纳米晶合金纳米晶合金纳米晶合金纳米晶合金纳米晶的特点纳米晶的特点纳米晶形成的方法纳米晶形成的方法纳米晶合金的结构与性能纳米晶合金的结构与性能超塑性合金超塑性合金超塑性合金超塑性合金超塑形变的概念超塑形变的概念超塑性合金的组成超塑性合金的组成超塑性合金的应用超塑性合金的应用 新型合金材料的分类新型合金材料的分类非晶态合金非晶态合金非晶态合金非晶态合金无定形金属合金无定形金属合金非晶态合金的结构特点非晶态合金的结构特点非晶态合金的制备方法非晶态合金的制备方法磁性合金的组成磁性合金的组成磁性合金是由铁、钴、镍及其合金化元素组成的，通常包括磁性主相和非磁性主相两部分。其中，主要磁性相的含量在60-
19、90%之间，非磁性相用于调节磁性相的特性。磁性合金的组成不仅决定了材料的物理和化学性质，还影响材料的微观结构和加工性能。0606第第6章章 总结总结金属材料教学的目标金属材料教学的目标包括金属的组织结构、性能、加工、应用等方面金属材料教学金属材料教学的知识点的知识点培养学生的实际操作能力、解决问题的能力和创新思维能力金属材料教学金属材料教学的能力培养目的能力培养目标标通过实验，让学生了解工程实践中金属材料的应用和实际问题的解决金属材料教学金属材料教学的实验环节的实验环节 金属材料教学的方法金属材料教学的方法包括理论课、实验课、案例分析等金属材料教学金属材料教学的授课方法的授课方法通过练习题、实
20、验、课程设计等，巩固学生的知识和能力金属材料教学金属材料教学的练习方法的练习方法通过考试、作业、实验报告等，评估学生的学习成果金属材料教学金属材料教学的评估方法的评估方法 高强度、高温材料研究航空航天航空航天0103导电、热导材料研究电子产品电子产品02轻量化、高强度材料研究汽车制造汽车制造非金属材料非金属材料非金属材料非金属材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料复合材料复合材料复合材料复合材料金属基复合材料金属基复合材料非金属基复合材料非金属基复合材料 金属材料的分类金属材料的分类金属材料金属材料金属材料金属材料铁系金属铁系金属有色金属有色金属金属材料教学的未金属材料教学的未来发展来发展随着科技的不断进步，金属材料的研究和应用将会更加广泛和深入，未来金属材料教学也会越来越重要，需要不断改进和创新教学方法，培养具有创新能力和实践能力的高素质人才。THANKS