jixiegongchengcailiao机械工程材料(卷名:机械工程)materialformechanicalengineering 用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械制造过程中所应用的工艺材料。 简史 人类在同自然界的斗争中,不
jixiego
ngchengcailiao
机械
工程材料(卷名:机械工程)
materialformechanicalengineering
用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械制造过程中所应用的
工艺
材料。
简史
人类在同自然界的斗争中,不断改进用以制造工具的材料。*早是用天然的
石
头和木材制作工具,以后逐步发现和使用
金属
。中国使用
金
属材料的历史悠久,在两千多年前的《考工记》中就有“金之
六齐
”的记载,这是关于青
铜合金
成
分配比
规律*早的阐述。人类虽早在公元前已了解金、
银
、
铜
、
汞
、
锡
、
铁
、
铅
等多种金属,但由于
采矿
和冶炼技术的限制,在相当长的历史时期内,很多器械仍用木材制造或采用铁木混合结构。直到1856年
英国
人H.
贝塞麦
发明
转炉
炼
钢
法,1856~1864年英国人K.W.
西门子
和法国人P.┵.
马丁
发明平炉炼钢以后,大规模炼钢工业兴起,
钢铁
才成为*主要的机械工程材料。到20世纪30年代,
铝
(见
铝合金
)、
镁
(见
镁合金
)等
轻金属
逐步得到应用。第二次世界大战后,科学技术的进步促进了新
型材
料的发展,
球墨
铸铁
、
合金
铸铁、
合金钢
、
耐热钢
、
不锈钢
、
镍合金
、
钛合金
和硬质合金等相继形成系列并扩大应用。同时,随着
石油
化学工业的发展,促进了合成材料的兴起,工程塑料、合成
橡胶
和胶粘剂等在机械工程材料中的比重逐步提高。另外,宝石、
玻璃
和特种
陶瓷
材料等也逐步扩大在机械工程中的应用。
分类
机械工程材料涉及面很广,按属性可分为金属材料和
非金属
材料两大类。金属材料包括黑色金属和有色金属。有色金属用量虽只占金属材料的5%,但因具有良好的
导热性
、
导电性
,以及优异的化学稳定性和高的比
强度
等,而在机械工程中占有重要的地位。非金属材料又可分为无机非金属材料和有机高分子材料。前者除传统的陶瓷、玻璃、
水泥
和耐火材料外,还包括氮化
硅
、
碳化硅
等新型材料以及
碳
素材料(见碳和
石墨
材料)等。后者除了天然有机材料如木材、橡胶等外,较重要的还有合成树脂(见工程塑料)。此外,还有由两种或多种不同材料组合而成的复合材料。这种材料由于复合效应,具有比单一材料优越的综合性能,成为一类新型的工程材料。
机械工程材料也可按用途分类,如结构材料(
结构钢
)。工
模具
材料(
工具钢
)。耐蚀材料(不锈钢)、耐
热
材料(耐热钢)、耐磨材料(
耐磨钢
)和减摩材料等。由于材料与工艺紧密联系,也可结合工艺特点来进行分类,如铸造合金材料、超塑性材料、粉末
冶金
材料等。粉末冶金可以制取用普通
熔炼
方法难以制取的特殊材料,也可直接制造各种精密机械零件,已发展成一类粉末冶金材料。
展望
机械
产品
的
可靠性
和先进性,除设计因素外,在很大程度上取决于所选用材料的质量和性能。新型材料的发展是发展新型产品和提高产
品质
量的物质
基础
。各种高强度材料的发展,为发展大型结构件和逐步提高材料的使用强度等级,减轻产品自重提供了条件;高性能的高温材料、耐
腐蚀
材料为开发和利用
新能源
开辟了新的途径。现代发展起来的新型材料有新型纤维材料、功能性高分子材料、非晶质材料、单晶体材料、精细陶瓷和新合金材料等,对于研制新一代的机械产品有重要意义。如
碳纤维
比玻璃纤维强度和弹性更高,用于制造飞机和
汽车
等结构件,能显著减轻自重而节约能源。精细陶瓷如
热压
氮化硅和部分稳定结晶
氧化锆
,有足够的强度,比合金材料有更高的耐热性,能大幅度提高热机的效率,是绝热发
动机
的关键材料。还有不少与能源利用和转换密切有关的功能材料的突破,将会引起机电产品的巨大变革。’
随着科学技术的发展,尤其是材料
测试
分析技术的不断提高,如电子显微技术、微区成分分析技术等的应用,材料的内部结构和性能间的关系不断被揭示,对于材料的认识也从
宏观
领域进入微观领域。在认识各种材料的共性基本规律的基础上,正在探索按指定性能来设计
新材料
的途径。