工程材料导论优秀PPT.ppt

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1、工程材料导论工程材料导论你现在浏览的是第一页，共48页参考书n n金属材料学金属材料学戴起勋主编，化学工业出戴起勋主编，化学工业出版社版社n n工程材料学工程材料学王晓敏主编，机械工业出王晓敏主编，机械工业出版社版社你现在浏览的是第二页，共48页前言n n本课的内容、目的本课的内容、目的n n学习本课程的意义及重点学习本课程的意义及重点你现在浏览的是第三页，共48页本课的内容、目的n n材料是人类社会发展的基础和先导，是人材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料和能源、信息被称为人类社会的料和能源、信息被称为人类社会的“三大

2、三大支柱支柱”。n n第一次工业革命（第一次工业革命（18世纪）：制钢工业的世纪）：制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。础。n n第二次工业革命（第二次工业革命（20世纪中页以来）：单世纪中页以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。心作用。你现在浏览的是第四页，共48页本课的内容、目的n n核心课程核心课程专业知识结构中占很重要位专业知识结构中占很重要位专业知识结构中占很重要位专业知识结构中占很重要位n n置，是学生走上工作岗位使用知识最多最直置，是学生走上工作岗位使用知识最多最直n n接的课程

3、接的课程接的课程接的课程课程具有课程具有课程具有课程具有综合性、应用性和综合性、应用性和综合性、应用性和综合性、应用性和n n经验性经验性经验性经验性的特点。的特点。的特点。的特点。你现在浏览的是第五页，共48页本课的内容、目的n n综合性综合性是内容涉及知识面比较广，涉及所是内容涉及知识面比较广，涉及所有以前学过的专业知识；有以前学过的专业知识；n n应用性应用性是指课程的内容是生产或科研中正是指课程的内容是生产或科研中正在广泛使用的材料和技术；在广泛使用的材料和技术；n n经验性经验性是指某些内容是长期的经验总结，是指某些内容是长期的经验总结，在实际应用中可变性还比较大。在实际应用中可变性

4、还比较大。你现在浏览的是第六页，共48页本课的内容、目的n n目的是培养学生合理选材用材、目的是培养学生合理选材用材、n n开发新型材料的能力。开发新型材料的能力。你现在浏览的是第七页，共48页材材 料料 学学 科科金金属属材材料料与与热热处处理理钢钢铁铁冶冶金金有有色色金金属属冶冶金金冶冶金金物物理理化化学学金金属属压压力力加加工工无无机机非非金金属属材材料料硅硅酸酸盐盐工工程程高高分分子子材材料料与与工工程程粉粉末末冶冶金金复复合合材材料料腐腐蚀蚀与与防防护护材材料料科科学学与与工工程程复复合合材材料料铸铸造造焊焊接接你现在浏览的是第八页，共48页n n材料是人类社会发展的基础和先导，是人

5、材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料和能源、信息被称为人类社会的料和能源、信息被称为人类社会的“三大三大支柱支柱”。第一次工业革命（。第一次工业革命（18世纪）：制世纪）：制钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定钢工业的发展为蒸汽机的发明和应用奠定了物质基础。第二次工业革命（了物质基础。第二次工业革命（20世纪中世纪中页以来）：单晶硅材料对电子技术的发明页以来）：单晶硅材料对电子技术的发明和应用起了核心作用。和应用起了核心作用。你现在浏览的是第九页，共48页n n研究材料组分、结构、性能相互研究材料组分、结构、性能相互关系

6、和变化规律的科学，是一门关系和变化规律的科学，是一门基础应用学科。基础应用学科。使用性能使用性能成分与结构成分与结构性质性质制备与加工制备与加工n nMSEMSEMSEMSE四要素四要素四要素四要素n n使用性能使用性能使用性能使用性能n n材料的性质材料的性质材料的性质材料的性质n n结构与成分结构与成分结构与成分结构与成分n n合成与加工合成与加工合成与加工合成与加工材料的切削：车、铣、刨、磨、切、钻材料的切削：车、铣、刨、磨、切、钻材料的成型：铸造、拉、拔、挤、压锻材料的成型：铸造、拉、拔、挤、压锻材料的改性：合金化、热处理材料的改性：合金化、热处理材料的联接：焊接、粘接材料的联接：焊接

7、、粘接你现在浏览的是第十页，共48页材料的分类材料的分类n n凡与工程相关的材料均可称为工程材料。凡与工程相关的材料均可称为工程材料。按性能可分为结构材料和功能材料；按化按性能可分为结构材料和功能材料；按化学方法分为金属材料，陶瓷材料，高分子学方法分为金属材料，陶瓷材料，高分子材料和复合材料。材料和复合材料。你现在浏览的是第十一页，共48页金属元素在周期表中的位置和金属的分类金属元素在周期表中的位置和金属的分类轻金属贵金属低熔金属黑色金属稀有金属重金属重金属你现在浏览的是第十二页，共48页n n钢铁是怎样炼成的？钢铁是怎样炼成的？n n金属会得哪些病？氢病、中毒、冷脆、疲劳、磨损、腐蚀、金属会

8、得哪些病？氢病、中毒、冷脆、疲劳、磨损、腐蚀、断裂等断裂等n n一颗螺丝钉使泰塔尼克号沉没。一颗螺丝钉使泰塔尼克号沉没。n n能给人体治病的金属能给人体治病的金属TiTin n空间金属空间金属TiTin n绿色环保金属绿色环保金属MgMgn n会飞的金属会飞的金属AlAln n中国能造宇宙飞船而造不了航空飞机。中国能造宇宙飞船而造不了航空飞机。n n中国为何不能造航空母舰。中国为何不能造航空母舰。你现在浏览的是第十三页，共48页金金 属属 之之 最最 密度最大的金属密度最大的金属密度最大的金属密度最大的金属锇锇锇锇(22.48 22.48 克克克克/立方厘米立方厘米立方厘米立方厘米,1,1立方

9、米的锇立方米的锇立方米的锇立方米的锇 就有就有就有就有22.4822.48吨重吨重吨重吨重)地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素地壳中含量最高的金属元素铝铝铝铝目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属目前世界年产量最高的金属铁铁铁铁导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属导电、导热性最好的金属银银银银人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素人体中含量最高的金属元素钙钙钙钙硬度最高的金属硬度最高的金属铬铬熔点最高的金属熔点最高的金属熔点最高的金属熔点最高的金属钨钨钨钨(3

10、3803380)熔点最低的金属熔点最低的金属汞汞（-38.87-38.87)密度最小的金属密度最小的金属密度最小的金属密度最小的金属锂锂锂锂(0.5340.534克克克克/厘米厘米厘米厘米3)你现在浏览的是第十四页，共48页n n新材料：相对于传统的材料而言。经过新工艺新技术制造的整合原有材料的功能的材料。n n新材料：对高科技和新技术的发展具有非常关键的作用；是发展高科技的物质基础；是国家在科技领域处于领先地位的标志之一。你现在浏览的是第十五页，共48页钢铁材料钢铁材料:钢的合金化原理，工程结构钢，机器钢的合金化原理，工程结构钢，机器零件用钢，工模具钢，不锈钢，耐热钢，铸铁。零件用钢，工模具

11、钢，不锈钢，耐热钢，铸铁。有色金属合金有色金属合金:铝合金，铜合金，钛合金，其他有铝合金，铜合金，钛合金，其他有色金属合金。色金属合金。新型金属材料新型金属材料:金属功能材料，金属间化合物结构金属功能材料，金属间化合物结构材料，金属基复合材料。材料，金属基复合材料。你现在浏览的是第十六页，共48页灰铁发动灰铁发动机机飞轮飞轮球铁管道球铁管道接口接口铝合金轮毂铝合金轮毂铝合金轮毂铝合金轮毂镁合金外壳铜合金轴承部件钛合金人造骨和心脏支架铁铜铝镁钛你现在浏览的是第十七页，共48页绪论绪论金属材料的过去、现在和将来金属材料的过去、现在和将来n n0.1金属材料发展简史金属材料发展简史 0.2现代金属材

12、料现代金属材料 0.3金属材料的可持续发展与趋势金属材料的可持续发展与趋势你现在浏览的是第十八页，共48页石器时代石器时代高分子时代高分子时代陶器时代陶器时代青铜时代青铜时代铁器时代铁器时代陶瓷时代陶瓷时代复合材料时代复合材料时代01金属材料发展简史冶金史也就是金属材料史，几乎与人类文明史并进。冶金史也就是金属材料史，几乎与人类文明史并进。冶金史也就是金属材料史，几乎与人类文明史并进。冶金史也就是金属材料史，几乎与人类文明史并进。你现在浏览的是第十九页，共48页01金属材料发展简史n n0.1.1第一阶段第一阶段原始钢铁生产原始钢铁生产n n0.1.2第二阶段第二阶段金属材料学科的基础金属材料

13、学科的基础n n0.1.3第三阶段第三阶段微观理论大发展微观理论大发展n n0.1.4第四阶段第四阶段微观理论的深入研究微观理论的深入研究你现在浏览的是第二十页，共48页古希腊大约在公元前古希腊大约在公元前3000年以前，埃及是公元前年以前，埃及是公元前2500年前，中国是夏年前，中国是夏 代（公元前代（公元前2000年左右），年左右），编钟就是当时辉煌成就之一；公元前金铜存在编钟就是当时辉煌成就之一；公元前金铜存在编钟就是当时辉煌成就之一；公元前金铜存在编钟就是当时辉煌成就之一；公元前金铜存在锻打、热加工。锻打、热加工。锻打、热加工。锻打、热加工。欧洲是公元前欧洲是公元前1800年前后进入青

14、铜器时代。这是人类大量利用金属的年前后进入青铜器时代。这是人类大量利用金属的 开始，是人类文明发展的重要里程碑。开始，是人类文明发展的重要里程碑。0.1.1第一阶段第一阶段原始钢铁生产原始钢铁生产你现在浏览的是第二十一页，共48页世界上最早使用铁是小亚细亚的赫梯人在公元前世界上最早使用铁是小亚细亚的赫梯人在公元前世界上最早使用铁是小亚细亚的赫梯人在公元前世界上最早使用铁是小亚细亚的赫梯人在公元前1400140014001400年左年左年左年左右。右。右。右。古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000100010001000年。年。年。年。中国最早在春秋战国晋国

15、（大致公元前中国最早在春秋战国晋国（大致公元前中国最早在春秋战国晋国（大致公元前中国最早在春秋战国晋国（大致公元前700700700700年）。年）。年）。年）。铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。域，生产力得到极大的提高。域，生产力得到极大的提高。域，生产力得到极大的提高。铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始

16、社会发展到铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进入了封建社会。进入了封建社会。进入了封建社会。进入了封建社会。东汉时期出现锻打东汉时期出现锻打东汉时期出现锻打东汉时期出现锻打原始形变热处理，原始形变热处理，原始形变热处理，原始形变热处理，“浴以五牲之溺，浴以五牲之溺，浴以五牲之溺，浴以五牲之溺，淬以五牲之脂淬以五牲之脂淬以五牲之脂淬以五牲之脂”水淬和油淬水淬和油淬水淬和油淬水淬和油淬你现在浏览的是第二

17、十二页，共48页金金n n金之所以那么早就被人们发现，主要是由于在大自然中金之所以那么早就被人们发现，主要是由于在大自然中金矿就是纯金金矿就是纯金(也有极少数是碲化金)，再加上金子金，再加上金子金光灿烂，很容易被人们找到。在古代，欧洲的炼丹家光灿烂，很容易被人们找到。在古代，欧洲的炼丹家们用太阳来表示金，因为金子象太阳一样，闪耀着金们用太阳来表示金，因为金子象太阳一样，闪耀着金色的光辉。在我国古代，则用黄金、白银、赤铜、青色的光辉。在我国古代，则用黄金、白银、赤铜、青铅、黑铁这样的名字，鲜明地区别各种金属在外观上铅、黑铁这样的名字，鲜明地区别各种金属在外观上的不同。的不同。n n不过，虽然说金

18、的自然状态大都是游离状的纯金，但自不过，虽然说金的自然状态大都是游离状的纯金，但自然界中的纯金却很少是真正纯净的，它们大都含金达然界中的纯金却很少是真正纯净的，它们大都含金达9999以上，但总含有少量银，另外还含有微量的钯、铂、以上，但总含有少量银，另外还含有微量的钯、铂、汞、铜、铅等。汞、铜、铅等。你现在浏览的是第二十三页，共48页铜铜n n炼铜的原料是铜矿石。铜矿石可分为三类：n n（1）硫化矿，如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜矿(Cu2S)等。（2）氧化矿，如赤铜矿(Cu2O)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2、蓝铜矿2CuCO3Cu(OH)2、硅孔雀石(CuSiO

19、32H2O)等。（3）自然铜。n na.火法炼铜：通过熔融冶炼和电解精炼生产出阴极铜，也即电解铜，一般适于高品位的硫化铜矿。b.湿法炼铜：一般适于低品位的氧化铜，生产出的精铜称为电积铜。你现在浏览的是第二十四页，共48页铁铁n n炼铁过程实质上是将铁从其自然形态矿石等含铁化合物中还原出来的过程。炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等，其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C；适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料。高炉冶炼用的原料主要由铁矿石、燃料（焦炭）和熔剂（石灰石）三部分组成。你现在浏览的是第二十五页，共48页n n1

20、8251825年，丹麦的年，丹麦的奥斯特奥斯特分离出少量的纯铝。18271827年，年，德国化学家德国化学家维勒用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。用金属钾与无水氯化铝反应而制得了铝。又过了又过了2727年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化年，法国化学家德维尔用金属钠与无水氯化铝一起加热而获得闪耀金属光泽的小铝球。铝一起加热而获得闪耀金属光泽的小铝球。18841884年，年，在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做在美国奥伯林学院化学系，有一位叫做查尔斯查尔斯 马丁马丁 霍霍尔尔的青年学生发明了电解铝技术。的青年学生发明了电解铝技术。n n电解铝工艺：采用冰晶石氧化铝融盐电解法。熔氧化铝融盐电解法

21、。熔融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质被溶解，以碳素作为融冰晶石是溶剂，氧化铝是溶质被溶解，以碳素作为阳极（预焙阳极块），铝液作为阴极，通入直流电流阳极（预焙阳极块），铝液作为阴极，通入直流电流后，在后，在940940970970下，电解槽两极上进行电化学反应，下，电解槽两极上进行电化学反应，即电解。即电解。铝铝你现在浏览的是第二十六页，共48页镁镁n n原镁的冶炼方法主要分为两种：一是硅热还原法原镁的冶炼方法主要分为两种：一是硅热还原法;二是二是电解法。电解法。n n目前国内的原镁厂家大都采用硅热还原法中的皮江法，目前国内的原镁厂家大都采用硅热还原法中的皮江法，皮江法生产金属镁是以煅烧白云石或菱镁

22、矿石为原料、皮江法生产金属镁是以煅烧白云石或菱镁矿石为原料、硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。硅铁为还原剂、萤石为催化剂，进行计量配料。n n粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，粉磨后压制成球，称为球团。将球团装入还原罐中，加热到加热到12001200，内部抽真空至13.3Pa或更高，则产或更高，则产生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结生镁蒸气。镁蒸气在还原罐前端的冷凝器中形成结晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，晶镁，亦称粗镁。再经加熔剂精炼，产出商品镁锭，即精镁。即精镁。你现在浏览的是第二十七页，共48页钛钛n n钛在钛在17911791年被发现，而第一

23、次制得纯净的钛却是在年被发现，而第一次制得纯净的钛却是在1910年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下年，中间经历了一百余年。原因在于：钛在高温下性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼性质十分活泼，很易和氧、氮、碳等元素化合，要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。出纯钛需要十分苛刻的条件。n n工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。工业上制金属钛采用金再由二氧化钛制取金属钛。工业上制金属钛采用金属热还原法还原成四氯化钛。然后用熔融的镁在氩属热还原法还原成四氯化钛。然后用熔融的镁在氩气中还原气中还原TiClTiC

24、l4 4可得多孔的海绵钛，这种海绵钛经过可得多孔的海绵钛，这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。粉碎、放入真空电弧炉里熔炼，最后制成各种钛材。你现在浏览的是第二十八页，共48页锌锌n n现代炼锌方法分为火法炼锌与湿法炼锌两大类，以湿法现代炼锌方法分为火法炼锌与湿法炼锌两大类，以湿法冶炼为主，约占世界锌总产量的冶炼为主，约占世界锌总产量的80%80%。n n火法炼锌包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个主要过程，火法炼锌包括焙烧、还原蒸馏和精炼三个主要过程，主要有平罐炼锌、竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌及电热主要有平罐炼锌、竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌及电热法炼锌。法炼锌。n n湿法炼锌包括传

25、统的湿法炼锌和全湿法炼锌两类。传统的湿法炼锌实际上是火法与湿法的联合流程。n n全湿法炼锌是在硫化锌精矿直接加压浸出的技术基础全湿法炼锌是在硫化锌精矿直接加压浸出的技术基础上形成的，该工艺省去了传统湿法炼锌工艺中的焙烧上形成的，该工艺省去了传统湿法炼锌工艺中的焙烧和制酸工序。和制酸工序。你现在浏览的是第二十九页，共48页 长沙战国凹形铁锄长沙战国凹形铁锄 湖北当阳宋代铁塔湖北当阳宋代铁塔 沧州铁沧州铁狮狮n n高分子时代高分子时代高分子时代高分子时代2020世纪初，人工合成高分子材料问世，如世纪初，人工合成高分子材料问世，如19091909年的酚醛树脂（胶木），年的酚醛树脂（胶木），19251

26、925年的聚苯乙烯，以及年的聚苯乙烯，以及19411941年年的尼龙等，并发展十分迅速。如今，世界年产量已超过钢的尼龙等，并发展十分迅速。如今，世界年产量已超过钢n n陶瓷时代陶瓷时代陶瓷时代陶瓷时代2020世纪世纪5050年代后，通过一些特殊制备方法，制年代后，通过一些特殊制备方法，制造出一系列先进陶瓷，由于其资源丰富、比重小、耐高温、造出一系列先进陶瓷，由于其资源丰富、比重小、耐高温、耐磨等优点，很有发展前途，用途在不断扩展。耐磨等优点，很有发展前途，用途在不断扩展。n n复合材料时代复合材料时代复合材料时代复合材料时代 最具有发展前途的是复合材料，因为这类最具有发展前途的是复合材料，因为

27、这类材料具有每种单质材料所不具备的性能。材料具有每种单质材料所不具备的性能。你现在浏览的是第三十页，共48页n n材材 料料 的的 分分 类类n n材料的组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料材料的组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料材料的组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料材料的组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料和复合材料和复合材料和复合材料.n n材料的特性和用途：结构材料、功能材料材料的特性和用途：结构材料、功能材料材料的特性和用途：结构材料、功能材料材料的特性和用途：结构材料、功能材料n n 结构材料：利用力学性能结构材料：利用力学性能

28、结构材料：利用力学性能结构材料：利用力学性能承受载荷承受载荷承受载荷承受载荷n n 功能材料：利用特殊的物理性能（电、热、磁等）功能材料：利用特殊的物理性能（电、热、磁等）功能材料：利用特殊的物理性能（电、热、磁等）功能材料：利用特殊的物理性能（电、热、磁等）n n材料尺寸：一维、二维、三维材料尺寸：一维、二维、三维材料尺寸：一维、二维、三维材料尺寸：一维、二维、三维n n材料内部原子排布：晶态与非晶态材料内部原子排布：晶态与非晶态材料内部原子排布：晶态与非晶态材料内部原子排布：晶态与非晶态n n材料热力学状态：稳态与亚稳态材料热力学状态：稳态与亚稳态材料热力学状态：稳态与亚稳态材料热力学状态

29、：稳态与亚稳态你现在浏览的是第三十一页，共48页 0.1.2第二阶段第二阶段金属材料学科的基础金属材料学科的基础n n 17881788年铁桥年铁桥n n 18181818年铁船年铁船年铁船年铁船n n 18251825年铁路年铁路年铁路年铁路n n 1830年年年年3232中晶体类型中晶体类型中晶体类型中晶体类型n n 1839年年年年MillerMiller指数指数指数指数n n 18611861年钢的临界转变温度年钢的临界转变温度年钢的临界转变温度年钢的临界转变温度n n 18641864年金相照片年金相照片年金相照片年金相照片n n 18881888年渗碳体年渗碳体年渗碳体年渗碳体n

30、n 18911891年点阵理论年点阵理论年点阵理论年点阵理论n n 19001900年相律、固溶体、平衡相图年相律、固溶体、平衡相图你现在浏览的是第三十二页，共48页 0.1.30.1.3第三阶段第三阶段微观理论大发展微观理论大发展 1900190019401940年年年年TammannTammann建立相图，建立相图，Von laue 发发发发 现现现现X射线，射线，射线，射线，BraggBragg证实证实证实证实、相的存在，相的存在，相的存在，相的存在，WeverWever发现扩大缩小奥氏体区元素，发现扩大缩小奥氏体区元素，发现扩大缩小奥氏体区元素，发现扩大缩小奥氏体区元素，LavesLa

31、ves发现金发现金发现金发现金 属间化合物。属间化合物。属间化合物。属间化合物。StraussStrauss发现了不锈钢，发现了不锈钢，发现了不锈钢，发现了不锈钢，BrinellBrinell布氏布氏布氏布氏 硬度计，硬度计，硬度计，硬度计，GriffithGriffith断裂理论等。断裂理论等。断裂理论等。断裂理论等。AusteniteAusteniteBainiteBainiteSorbiteSorbiteMartensiteMartensiteTroostiteTroostiteLedeburiteLedeburite英英英英美美英英德德法法德德你现在浏览的是第三十三页，共48页0.1.

32、4第四阶段微观理论的深入研究n n1938年发明电子显微镜，提出TTT曲线、扩散、位错滑移、第二相沉淀析出理论，Cottrell气团。n n发明了TEM、SEM、STM（扫描隧道显微镜）、AFM（原子力显微镜）、EPMA等。你现在浏览的是第三十四页，共48页绪论绪论金属材料的过去、现在和将来金属材料的过去、现在和将来 0.1金属材料发展简史金属材料发展简史n n0.2现代金属材料现代金属材料 0.3金属材料的可持续发展与趋势金属材料的可持续发展与趋势你现在浏览的是第三十五页，共48页0.2现代金属材料n n传统金属材料传统金属材料:Fe:Fe、CuCu、AlAl、Ni、MgMg、TiTi。n

33、n金属间化合物金属间化合物金属间化合物金属间化合物:NiAl:NiAl、AlNiAlNi3 3、AlFeAlFe3 3、AlFeAlFe、Al3TiTi、AlTiAlTi、AlTiAlTi3 3等。等。n n现代金属材料现代金属材料现代金属材料现代金属材料:（1 1）先进结构材料）先进结构材料）先进结构材料）先进结构材料（2 2）高温合金材料）高温合金材料）高温合金材料）高温合金材料（3 3）低温钢）低温钢）低温钢）低温钢（4 4）新型工具钢）新型工具钢）新型工具钢）新型工具钢你现在浏览的是第三十六页，共48页（1 1）先进结构材料）先进结构材料）先进结构材料）先进结构材料n n我国钢铁世界第

34、一，但我国钢铁世界第一，但我国钢铁世界第一，但我国钢铁世界第一，但2727依赖进口，依赖进口，依赖进口，依赖进口，8 8不能生产。能耗高，不能生产。能耗高，不能生产。能耗高，不能生产。能耗高，污染环境。污染环境。污染环境。污染环境。n n万元万元万元万元GDPGDP能耗能耗能耗能耗20.5t20.5t标准煤，是西方的标准煤，是西方的标准煤，是西方的标准煤，是西方的1010倍。倍。倍。倍。20032003年中国年中国年中国年中国 消耗全球消耗全球消耗全球消耗全球30%30%原材料和能源，原材料和能源，原材料和能源，原材料和能源，GDPGDP占世界占世界占世界占世界4 4。需要高比。需要高比。需要

35、高比。需要高比 强度、比刚度、耐磨、耐蚀、抗疲劳、抗老化的钢，超细钢、强度、比刚度、耐磨、耐蚀、抗疲劳、抗老化的钢，超细钢、强度、比刚度、耐磨、耐蚀、抗疲劳、抗老化的钢，超细钢、强度、比刚度、耐磨、耐蚀、抗疲劳、抗老化的钢，超细钢、纯、均、纯、均、纯、均、纯、均、细组织。细组织。细组织。细组织。低合金高强度钢、耐磨钢、耐蚀钢、抗氧化钢、不锈钢、硬质低合金高强度钢、耐磨钢、耐蚀钢、抗氧化钢、不锈钢、硬质低合金高强度钢、耐磨钢、耐蚀钢、抗氧化钢、不锈钢、硬质低合金高强度钢、耐磨钢、耐蚀钢、抗氧化钢、不锈钢、硬质合金。合金。合金。合金。n n9.119.11之后耐热耐候钢引起关注。之后耐热耐候钢引起

36、关注。之后耐热耐候钢引起关注。之后耐热耐候钢引起关注。你现在浏览的是第三十七页，共48页（2）高温合金材料）高温合金材料n n汽车节油汽车节油3737靠轻量化，靠轻量化，4040发动机改进发动机改进发动机改进发动机改进n nAlAl3 3TiTi、AlTiAlTi、AlTi3 3等金属间化合物。等金属间化合物。MMS、C Cf f碳碳碳碳复合材料。复合材料。复合材料。复合材料。（3 3）低温钢）低温钢）低温钢）低温钢 高氮奥氏体不锈钢、高性能钢，泰特尼克号的启事。高氮奥氏体不锈钢、高性能钢，泰特尼克号的启事。高氮奥氏体不锈钢、高性能钢，泰特尼克号的启事。高氮奥氏体不锈钢、高性能钢，泰特尼克号的

37、启事。（4 4）新型工具钢）新型工具钢）新型工具钢）新型工具钢 HIP（热等静压），（热等静压），CPM（坩埚粉末冶金法），（坩埚粉末冶金法），（坩埚粉末冶金法），（坩埚粉末冶金法），CVD、PVDPVD、离子渗入法涂覆、离子渗入法涂覆TiCTiC、TiN、TiCN TiCN、AlAl2OO3等高速钢。等高速钢。等高速钢。等高速钢。你现在浏览的是第三十八页，共48页绪论绪论金属材料的过去、现在和将来金属材料的过去、现在和将来 0.1金属材料发展简史金属材料发展简史 0.2现代金属材料现代金属材料n n0.3金属材料的可持续发展与趋势金属材料的可持续发展与趋势你现在浏览的是第三十九页，共48页0

38、3金属材料的可持续发展与趋势钢铁工业，在发达国家已进入衰退阶段，原因就是钢铁工业，在发达国家已进入衰退阶段，原因就是有许多新材料来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，有许多新材料来代替钢铁，并且钢铁生产污染环境，他们往往把这些企业放在第三世界国家。他们往往把这些企业放在第三世界国家。而钢铁在而钢铁在我国还在成熟阶段，我国还在成熟阶段，2005年我国的粗钢产量已经突破年我国的粗钢产量已经突破3亿吨，在全世界总产量中所占的比例由亿吨，在全世界总产量中所占的比例由2004年的年的26.3%上升到上升到2005年的年的30.9%。你现在浏览的是第四十页，共48页我们仍然面临诸多问题，最明显的有我们仍然面临

39、诸多问题，最明显的有三个三个一，每年我们需要进口优质钢一，每年我们需要进口优质钢一，每年我们需要进口优质钢一，每年我们需要进口优质钢2000200020002000万吨以上。万吨以上。万吨以上。万吨以上。二、每年铁矿石价格定价上，中国缺乏二、每年铁矿石价格定价上，中国缺乏二、每年铁矿石价格定价上，中国缺乏二、每年铁矿石价格定价上，中国缺乏发言权。发言权。发言权。发言权。三、资源消耗使得环境压力增大三、资源消耗使得环境压力增大三、资源消耗使得环境压力增大三、资源消耗使得环境压力增大。我国每万元的工业增加值中取水我国每万元的工业增加值中取水量是量是9090立方，是发达国家的立方，是发达国家的3 3

40、7 7倍；工业用水重复利用率为倍；工业用水重复利用率为5252，比，比发达国家低发达国家低3535，矿产资源总回收率，矿产资源总回收率为为3030，比发达国家低，比发达国家低2020；单位；单位GDPGDP的废水、固体废弃物的排放大的废水、固体废弃物的排放大大高于发达国家水平（大高于发达国家水平（COCO2 2 世界第世界第二；有机污水全球第一）二；有机污水全球第一）每百万美元每百万美元GDP的能耗的能耗你现在浏览的是第四十一页，共48页n n2004年北京：“国际新材料与加工、应用博览会曁研讨会，主题：循环型社会的材料产业材料产业的可持续发展”。n nFe、Mn、Cr、Cu、Ni、Al短缺，

41、资源利用率低，资源浪费严重。n n矿产资源总回收率3050，比西方低20。n n环境恶化:材料经历了采矿、提取、制备、生产加工、使用和废弃。你现在浏览的是第四十二页，共48页n n（1）开发高质量、高附加值、高技术难度、高使用要求的钢材，如轿车用面板、家电外用板、彩电电子仪器用板、不锈钢光亮板、石化用板、国防军工用板、桥梁用板、耐候钢板、海洋与石油用板。n n(2)尽量采用地球储量丰富或对生态环境影响小的元素。你现在浏览的是第四十三页，共48页n n(3)尽量降低强韧化元素的含量或减少合金元素种类，尽量采用同类元素，作为强韧化的元素n n(4)开发通用型、简单型及节约型合金钢。微合金调质钢。n

42、 n(5)空间金属Ti合金比强度高、高低温强度高、耐蚀性高。TiAl、Ti3Al金属间化合物代替Ni、Nb基高温合金。你现在浏览的是第四十四页，共48页n n(6)功能材料：永磁材料Al-NiCo、稀土Nd-FeB、形状记忆合金、超导、磁致伸缩材料。电子、磁、光、热、声相互转换。n n(7)新工艺：快速凝固、粉末冶金、电磁冶金。半固态加工技术21世纪最有前途的材料制备技术之一。开展半固态加工技术的研究对显著改善和提高材料的质量、缩短工艺流程、降低成本、合理利用资源等都具有重要意义。你现在浏览的是第四十五页，共48页应该重点应该重点支持的中支持的中国制造产国制造产业领域与业领域与对应的新对应的新

43、材料领域材料领域汽车配件汽车配件电子计算机电子计算机家用电器家用电器通讯设备通讯设备机电设备机电设备服装加工服装加工照明器材照明器材小家电小家电铁路运输设备铁路运输设备摩托车摩托车工程塑料工程塑料高温结构陶瓷高温结构陶瓷半导体材料半导体材料特种钢特种钢特种纤维特种纤维天然橡胶天然橡胶轻合金轻合金超硬材料超硬材料磁性材料磁性材料电子化学品电子化学品复合材料复合材料集热制冷材料集热制冷材料光存储显示材料光存储显示材料太阳能电池材料太阳能电池材料贮氢电池材料贮氢电池材料高温合金高温合金生态材料生态材料纳米材料纳米材料环境替代材料环境替代材料中国制造中国制造新材料新材料任重道远任重道远你现在浏览的是第四十六页，共48页你现在浏览的是第四十七页，共48页你现在浏览的是第四十八页，共48页