材料科學(xué)與工程專業(yè)概論-wenkub.com
2025-01-03 03:08 本頁(yè)面
【正文】 目前研制出的可降解塑料，如生物降解塑料、化學(xué) 降解塑料、光降解塑料，就是利用微生物、化學(xué)或光照的作用把塑料降解掉， 變成無害物質(zhì)回歸自然。 展，材料科學(xué)家提出了綠色材料或環(huán) 境友好材料的概念。用現(xiàn)有簡(jiǎn)單而豐富 的原料，通過錯(cuò)綜復(fù)雜的生物過程制得高強(qiáng)度和多功能的新材料。 而使材料的性能產(chǎn)生根本性的飛躍。 的優(yōu)缺點(diǎn)，難以滿足當(dāng)代高技術(shù)中綜合性能的要求，因此現(xiàn)代材料科學(xué)正朝著 復(fù)合材料方向發(fā)展。智能材料是一種超功能材料， 這些功能往往能夠解決傳統(tǒng)材料難以解決的技術(shù)難題。高 性能結(jié)構(gòu)材料不斷出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，促進(jìn)新產(chǎn)品向體積小、重量輕、資源省、 能耗低、成本低、利潤(rùn)高的方向發(fā)展。③不同性質(zhì)的材料經(jīng)復(fù)合而構(gòu)成復(fù)合材料。特種無機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)是：①各具特色。 3） 材料性能： 普通無機(jī)非 金屬材料 的特點(diǎn)是：耐壓強(qiáng)度高、硬 度大、耐高溫、抗腐蝕。要求燒結(jié)后不變形、外觀美，但對(duì)強(qiáng)度要求不高。絕大多數(shù)陶瓷是一種或幾種金屬元素與非金屬元素組成的化合物。是除 有機(jī)高分子材料 和金屬材料以外 的所有材料的統(tǒng)稱。此外，還有裝飾作用。滲碳熱處理 +噴丸 。 g 表面復(fù)合處理。采用：電子束、激光束、太陽(yáng)能和高頻沖擊 表面感應(yīng)加熱等。表面鍍膜主要有物理氣相沉積（ PVD）、化學(xué)氣相沉積（ CVD）和分子外延技術(shù)等；化成處理主要有：化學(xué)鍍、電鍍、發(fā)藍(lán)、發(fā)黑、磷化和鋁的陽(yáng)極氧化等；面覆層主要為熱噴涂、熱堆焊覆層（襯）和用玻璃和地瀝清等覆襯于其表面，以達(dá)熱、耐蝕、防滑、修復(fù)尺寸和防腐等目的。其中，噴丸強(qiáng)化用得最普遍。 c 表面冷塑性變形強(qiáng)化。例如：鋼的滲碳、氮化、碳氮共滲、滲硼、熱浸滲和滲金屬等等。 ? 表面強(qiáng)化技術(shù) ? 分類 通常按表面強(qiáng)化技術(shù)的性質(zhì)分類，可以分為： a 化學(xué)熱處理表面強(qiáng)化； b 表面淬火強(qiáng)化； c 表面覆層（化成處理覆層、覆襯、 CVP、PVD薄 膜和熱浸滲）強(qiáng)化及裝飾； d表面冷塑性變形強(qiáng)化； e表面復(fù)合強(qiáng)化； f表面高能量密度改性與強(qiáng)化。在環(huán)境及周圍介質(zhì)作用下，對(duì)金屬材料及零件的腐蝕。原因是材料強(qiáng)度不足或過載使用； b 斷裂。金屬材料，特別是鋼鐵材料，目前仍舊是機(jī)械 ,設(shè)備和工程構(gòu)件的主要材料。 六、材料表面技術(shù) ? 定義 通過對(duì) 材料 基體 表面 加 涂層 或改變表面形貌 、化學(xué)組成、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)，達(dá)到提高材料抵御環(huán)境作用能力或賦予材料表面某種功能特性的 工藝技術(shù) 。 金屬制品行業(yè)在發(fā)展過程中也遇到一些困難，例如技術(shù)單一，技術(shù) 水平偏低，缺乏先進(jìn)的設(shè)備，人才短缺等，制約了金屬制品行業(yè)的發(fā)展。 3)可鑄性：反映金屬材料熔化澆鑄成為鑄件的難易程度，表現(xiàn)為熔化狀態(tài)時(shí)的 流動(dòng)性 、吸氣性、 氧化性 、 熔點(diǎn) ，鑄件顯微組織的均勻性 、致密性，以及冷縮率等。 4)磁性能吸引 鐵磁性 物體的性質(zhì)即為磁性，它反映在導(dǎo)磁率、磁滯損耗、剩余 磁感應(yīng)強(qiáng)度 、矯頑磁力等參數(shù)上，從而可以把金屬材 料分成順磁與逆磁、軟磁與 硬磁材料 。 2)熔點(diǎn) ：金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時(shí)的溫度，對(duì)金屬材料的熔煉、 熱加工 有直接影響，并與材料的高溫性能有很大關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中主要考慮金屬的抗蝕性、 抗氧化性 （又稱作氧化抗力，這是特別指金屬在高溫時(shí)對(duì)氧化作用的抵抗能力或者說穩(wěn)定性），以及不同金 屬之間、金屬與 非金屬 之間形成的 化合物 對(duì)機(jī)械性能的影響等等。 4) 疲勞 前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在 靜載荷 作用下的機(jī)械性能指針。 2) 塑性 是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形 (永久變形 )而不破壞的能力。 常用的機(jī)械性能包括： 強(qiáng)度 、 塑性 、 硬度 、 沖擊韌性 、多次沖擊抗力和 疲勞極限 等。 機(jī)械性能 金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時(shí)，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的機(jī)械性能（也稱為力學(xué)性能）。工程上最重要的有色金屬是 A Cu、 Zn、 Sn、 Pb、 Mg、 Ni、 Ti 及其合金。鋼按照化學(xué)成分分為碳素鋼和合金鋼；按照品質(zhì)又分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼；按照冶煉方法可分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼和奧氏體鋼；按照用途又分為建筑及工程用鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊鋼及專用鋼。銅和鋅所形成的合金為黃銅等。 五、金屬材料 ? 定義 金屬材料一般是指工業(yè)應(yīng)用中的純金屬或合金。人們對(duì)材料本質(zhì)的認(rèn)識(shí)是表面的、膚淺的。材料工程為材料科學(xué)提出了豐富的研究課題，材料工程技術(shù)也為材料科學(xué)的 發(fā)展提供了客觀物質(zhì)基礎(chǔ)。并可以節(jié)省時(shí)間、提高可靠性、提高質(zhì)量、降低成本和能耗、減少對(duì)環(huán)境的污染等。一個(gè)國(guó)家保持強(qiáng)有力的材料加工技術(shù)研究能力，對(duì)各個(gè)工業(yè)部門實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率是至關(guān)重要的。合成的作用包括合成新材料、用新技術(shù)合成已知的材料或?qū)⒁阎牧虾铣蔀樾碌男问?、將已知材料按特殊用途的要求來合?3個(gè)方面。具有高強(qiáng)度特征的一維材料的有機(jī)纖維、光導(dǎo)纖維，作為二維材料的金剛石薄膜、超導(dǎo)薄膜等都具有特殊的物理性能。當(dāng)材料處于非晶態(tài)時(shí)，與晶體材料相比，性能差別也很大，如玻璃態(tài)的聚乙烯是透明的，而晶態(tài)的聚乙烯是半透明的。因此可以說，過程是理解性能和結(jié)構(gòu)的重要環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)是深入理解性能的核心，外界條件控制著結(jié)構(gòu)的形成和過程的進(jìn)行。因此，在各種尺度上對(duì)結(jié)構(gòu)與成分的深人了解是材料科學(xué)與工程的一個(gè)主要方面。因此，建立使用性能與材料基本性能相關(guān)聯(lián)的模型，了解失效模式，發(fā)展合理的仿真試驗(yàn)程序，開展可靠性、耐用性、預(yù)測(cè)壽命的研究，以最低代價(jià)延長(zhǎng)使用期，對(duì)先進(jìn)材料研制、設(shè)計(jì)和工藝是至關(guān)重要的。組成材料的原子結(jié)構(gòu)，電子圍繞著原子核的運(yùn)動(dòng)情況對(duì)材料的物理性能有重要影響，尤其是電子結(jié)構(gòu)會(huì)影響原子的鍵合，使材料表現(xiàn)出金屬、無機(jī)非金屬或高分子的固有屬性。材料的組成基元一般為原子、離子和分子等，材料的 排列方式在很大程度上受組元間結(jié)合類型的影響，如金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵、分子鍵等。利用金剛石的耀度和透明性，可制成光燦奪目的寶石和性能光學(xué)涂層 。它也具有延性，可以加工成導(dǎo) 線 或受力用線材 。同時(shí)，也使材料科技工作者可以識(shí)別和跟蹤材料科學(xué)與工程研究的主要發(fā)展趨勢(shì)。抓住了這 4個(gè)要
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