工程材料及成形技术基础工程材料的结构与性能.ppt

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1、工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 工程材料的结构与性能工程材料的结构与性能1.1.应重点掌握应重点掌握-金属的三种典型晶体结构金属的三种典型晶体结构;实际金属中的三类晶体缺陷实际金属中的三类晶体缺陷;合金的相结构合金的相结构2.2.认识表征材料的力学性能指标符号认识表征材料的力学性能指标符号-S S 、b b 、k k 、HB HB、HRCHRC学习重点学习重点：工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能机械工程材料的特点机械工程材料的特点（与生活材料比）（与生活材料比）性能指标高性能指标高 寿命长寿命长 加

2、工性能好加工性能好 一般都不是天然材料一般都不是天然材料应牢记应牢记：材料性能取决于组织材料性能取决于组织工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能离子键离子键：硬度高，强度大，导电性差，脆性大。：硬度高，强度大，导电性差，脆性大。许多陶瓷完全或部分通过离子键结合。许多陶瓷完全或部分通过离子键结合。1.1.1 1 金属的结构金属的结构范德华键范德华键：低熔点、低硬度，易压缩。：低熔点、低硬度，易压缩。石墨、塑料、橡胶通过范德华键结合石墨、塑料、橡胶通过范德华键结合。金属键金属键：良好的导电、导热性和塑性，有光泽。：良好的导电、导热性和塑性，有光泽。许多金属

3、均以金属键结合。许多金属均以金属键结合。共价键共价键：硬度高：硬度高,熔点高，强度大，导电性差。熔点高，强度大，导电性差。许多陶瓷是完全和部分通过共价键结合。许多陶瓷是完全和部分通过共价键结合。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能复合材料复合材料：两种或两种以上材料的组合两种或两种以上材料的组合四大类工程材料：四大类工程材料：金属材料金属材料：黑色金属黑色金属（铁、铬、锰（铁、铬、锰 及其合金）和及其合金）和 有色金属有色金属（铜，镁、钛、铝等及其合金）（铜，镁、钛、铝等及其合金）由金属由金属+金属或非金属组成金属或非金属组成高分子材料高分子材料：橡

4、胶、塑料、合成纤维橡胶、塑料、合成纤维 由碳氢化合物组成由碳氢化合物组成无机非金属材料无机非金属材料：陶瓷、特种陶瓷陶瓷、特种陶瓷 由（金属由（金属+非金属）化合物组成非金属）化合物组成工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能金属、陶瓷和高分子金属、陶瓷和高分子相互组成复合材料相互组成复合材料工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 我们见得最多的我们见得最多的我们见得最多的我们见得最多的复合材料复合材料复合材料复合材料 就是钢筋混凝土。混凝土由就是钢筋混凝土。混凝土由就是钢筋混凝土。混凝土由就是钢筋混凝土。混凝土

5、由碎石、水泥和砂组成，混凝土有较高的抗压强度，但抗碎石、水泥和砂组成，混凝土有较高的抗压强度，但抗碎石、水泥和砂组成，混凝土有较高的抗压强度，但抗碎石、水泥和砂组成，混凝土有较高的抗压强度，但抗拉和抗弯强度低，不能作为各种梁的材料。在混凝土中拉和抗弯强度低，不能作为各种梁的材料。在混凝土中拉和抗弯强度低，不能作为各种梁的材料。在混凝土中拉和抗弯强度低，不能作为各种梁的材料。在混凝土中加钢筋，提高了混凝土的抗拉和抗弯强度，因而才能在加钢筋，提高了混凝土的抗拉和抗弯强度，因而才能在加钢筋，提高了混凝土的抗拉和抗弯强度，因而才能在加钢筋，提高了混凝土的抗拉和抗弯强度，因而才能在建筑和桥梁结构中使用。

6、所以，在单一材料不能满足需建筑和桥梁结构中使用。所以，在单一材料不能满足需建筑和桥梁结构中使用。所以，在单一材料不能满足需建筑和桥梁结构中使用。所以，在单一材料不能满足需要时，人们常常把两种或两中以上的材料组合起来，使要时，人们常常把两种或两中以上的材料组合起来，使要时，人们常常把两种或两中以上的材料组合起来，使要时，人们常常把两种或两中以上的材料组合起来，使复合后的材料在强度、刚度等性能上有大幅度提高。随复合后的材料在强度、刚度等性能上有大幅度提高。随复合后的材料在强度、刚度等性能上有大幅度提高。随复合后的材料在强度、刚度等性能上有大幅度提高。随科学技术的进步，在高新技术领域里，复合材料的应

7、用科学技术的进步，在高新技术领域里，复合材料的应用科学技术的进步，在高新技术领域里，复合材料的应用科学技术的进步，在高新技术领域里，复合材料的应用就愈来愈多。所以我们应充分重视复合材料的应用。就愈来愈多。所以我们应充分重视复合材料的应用。就愈来愈多。所以我们应充分重视复合材料的应用。就愈来愈多。所以我们应充分重视复合材料的应用。船体采用了高强度复合材料，使船的重量减至船体采用了高强度复合材料，使船的重量减至船体采用了高强度复合材料，使船的重量减至船体采用了高强度复合材料，使船的重量减至5220522052205220公公公公斤，航速高达斤，航速高达斤，航速高达斤，航速高达44.544.544.

8、544.5公里公里公里公里/时（选自时（选自时（选自时（选自Popular Science Popular Science Popular Science Popular Science 中文中文中文中文版版版版1998199819981998年年年年6 6 6 6月）月）月）月）工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能按用途可将材料分为按用途可将材料分为结构材料和功能材料结构材料和功能材料 1.3 1.3 材料的分类材料的分类第1页第2页习 题种种 类类特特 点点用用 途途 举举 例例结构材料结构材料使用时主要考虑材使用时主要考虑材料的各种力学性能，料

9、的各种力学性能，如强度、硬度和韧如强度、硬度和韧性等。性等。房屋和桥梁用钢材和混凝土、房屋和桥梁用钢材和混凝土、汽车底盘、发动机材料，飞机汽车底盘、发动机材料，飞机机翼和机身用铝材，塑料座椅机翼和机身用铝材，塑料座椅等。等。功能材料功能材料使用时主要考虑材料的电学、磁学、光学和热学等物理和化学性能。信息技术的主体材料，如计算机硬盘的磁记录材料和芯片的硅基片和其上的各种薄膜材料，光缆的光导纤维，人工器官和各种保温材料等。第1页第2页习 题backtotop工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能1.2.1 1.2.1 理想晶体结构理想晶体结构 1.1.2

10、2 晶体材料的原子排列晶体材料的原子排列1.晶格晶格 晶格晶格 晶胞晶胞 晶格常数（晶格常数（a、b、c,、）工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能根据晶胞参数的特征，可将所有晶体分为七种晶系十四种晶格（三斜、单斜、正交、六交、菱方、四方、立方）工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能2.2.常见的金属晶体结构常见的金属晶体结构 （90%90%以上）以上）致密致密度度K：表示晶格中原子排列的紧密程度的参数，表示晶格中原子排列的紧密程度的参数，指晶胞中所包含的原子体积与晶胞体积之比指晶胞中所包含的原子体积与晶胞体积

11、之比.晶胞原子数：晶胞原子数：指一个晶胞内所含的原子数目指一个晶胞内所含的原子数目.原子半径：原子半径：指晶胞中原子密度最大方向上相邻两原子指晶胞中原子密度最大方向上相邻两原子 之间距离的一半之间距离的一半.晶格尺寸：晶格尺寸：晶格尺寸：晶格尺寸：立方晶系只用一个数值立方晶系只用一个数值立方晶系只用一个数值立方晶系只用一个数值a a a a即可表示即可表示即可表示即可表示.工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能（1 1 1 1）体心立方晶格（）体心立方晶格（）体心立方晶格（）体心立方晶格（bccbccbccbcc）工工工工程程程程材材材材料料料料的的的

12、的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能致致 密密 度：度：K=2 (4 3 r3)a 3=0.68原原 子子 数：数：n=818+1=2原子半径：原子半径：晶晶 格：格：a金金金金 属：属：属：属：-Fe-Fe-Fe-Fe（912912912912以下的纯铁）、以下的纯铁）、以下的纯铁）、以下的纯铁）、Cr Cr Cr Cr、W W W W、MoMoMoMo、V V V V 等等等等 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能（2 2 2 2）面心立方晶格（）面心立方晶格（）面心立方晶格（）面心立方晶格（fccfccfccfcc）工工工工程程程程材材材

13、材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能致致 密密 度度：K=4(43r3)a 3=0.74原原 子子 数数：n=818+612=4原子半径：原子半径：晶晶 格格：a金金 属属：-Fe-Fe（9129121394 1394 的纯铁）、的纯铁）、Cu Cu、Al Al、Ni Ni、Au Au 等等 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能（3 3）密排六方晶格（）密排六方晶格（）密排六方晶格（）密排六方晶格（hcphcp）工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 金金 属：属：Mg、Zn、Be、Ca

14、等等 晶晶 格：格：正六边形正六边形 a，高高 c，轴比轴比 c/a=1.633 原子半径：原子半径：r =a/2 原原 子子 数：数：n=121/6+3+21/2=6 致致 密密 度：度：K=6（4/3r3）/=0.74工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能晶面指数晶面指数晶向指数晶向指数3.3.晶面和晶向的表示方法晶面和晶向的表示方法晶面和晶向的表示方法晶面和晶向的表示方法工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 体心立方体心立方 面心立方面心立方 密排面密排面 （110）（111）密排方向密排方向 111

15、110各向异性各向异性：由于不同晶面和晶向上原子排列的：由于不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，因而在同一晶体（单晶体）方式和密度不同，因而在同一晶体（单晶体）的不同晶面和晶向上各种性能也会不同的现象的不同晶面和晶向上各种性能也会不同的现象 如：如：-Fe-Fe 在在111111方向上方向上 E=290 000MPa E=290 000MPa 在在 001001方向上方向上 E=135 000MPa E=135 000MPa 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能1.1.3.2 3.2 实际晶体结构实际晶体结构实际晶体结构实际晶体结构1.1.单晶

16、体与多晶体单晶体与多晶体单晶体与多晶体单晶体与多晶体 :多晶体具有多晶体具有多晶体具有多晶体具有晶界晶界晶界晶界工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 晶粒的大小与制造、处理方法有关，且对晶粒的大小与制造、处理方法有关，且对材料的性能影响很大，材料的性能影响很大，在常温下，晶粒愈小，在常温下，晶粒愈小，材料的强度愈高，塑性、韧性就愈好。材料的强度愈高，塑性、韧性就愈好。多晶体多晶体：由于各个晶粒的位向紊乱，其各向异性显示由于各个晶粒的位向紊乱，其各向异性显示不出来，结果使多晶体呈现不出来，结果使多晶体呈现各向同性各向同性(伪无向性伪无向性)单晶体单晶体

17、：各向异性各向异性。它具有较高的强度、抗蚀性、导它具有较高的强度、抗蚀性、导电性等，在半导体、磁性材料、高温合金材料等方面电性等，在半导体、磁性材料、高温合金材料等方面得到应用，得到应用，是今后材料的发展方向之一是今后材料的发展方向之一。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能2.2.晶体缺陷晶体缺陷(1)(1)点缺陷：点缺陷：空位空位、间隙原子和置换原子等。间隙原子和置换原子等。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能(2)(2)(2

18、)(2)线缺陷线缺陷线缺陷线缺陷 ：刃型位错模型 主要是位错，位错是一种极为重要的晶体缺陷，对主要是位错，位错是一种极为重要的晶体缺陷，对金属强度、塑性变形、扩散和相变等有显著影响。金属强度、塑性变形、扩散和相变等有显著影响。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 刃型位错会吸引间隙刃型位错会吸引间隙原子和置换原子向位错区原子和置换原子向位错区聚集。使位错难以运动，聚集。使位错难以运动，结果可以使晶体的强度、结果可以使晶体的强度、硬度提高。硬度提高。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能工工工工程程程程材材材材

19、料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能晶粒（单晶体）晶粒（单晶体）晶晶 界界（3 3）面缺陷）面缺陷）面缺陷）面缺陷:有有晶界晶界、亚晶界、亚晶界工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 亚亚亚亚 晶晶晶晶 界界界界亚晶界亚晶界工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能1.4.1 1.4.1 1.4.1 1.4.1 合金合金合金合金的相、组织及其关系的相、组织及其关系的相、组织及其关系的相、组织及其关系 相相相相是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成是合

20、金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分 1.4 1.4 合金的晶体结构合金的晶体结构 合金组织合金组织是用金相显微镜观察法，在金属及合金是用金相显微镜观察法，在金属及合金内部看到的涉及各相大小、方向、形状、排列状况等内部看到的涉及各相大小、方向、形状、排列状况等组成关系和构造情况。组成关系和构造情况。相相(形貌、多少、大小、分布）形貌、多少、大小、分布）构成构成 组织组织 决定决定 合金性能合金

21、性能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能光学显微镜光学显微镜扫描电镜扫描电镜工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 间隙固溶体间隙固溶体1.4.2 1.4.2 固溶体固溶体 ABC,但但C与与A或或B的晶格类型、性能很相似的晶格类型、性能很相似置换固溶体置换固溶体工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能晶格畸变晶格畸变固溶强化，固溶强化，即合金的强度、硬度增加，塑性、韧性下降即合金的强度、硬度增加，塑性、韧性下降工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与

22、与与与性性性性能能能能3.3.3.3.间隙化合物：间隙化合物：间隙化合物：间隙化合物：1.正常价化合物：常见于陶瓷材料。正常价化合物：常见于陶瓷材料。2.电子化合物：熔点和硬度都很高，而塑性较差，电子化合物：熔点和硬度都很高，而塑性较差，是有色金属中的重要强化相。是有色金属中的重要强化相。间隙相间隙相简单晶格，如简单晶格，如VC、W2C，具有极高的熔具有极高的熔 点和硬度，同时脆性也很大，点和硬度，同时脆性也很大，是高速钢和硬是高速钢和硬 质合金中的重要强化相质合金中的重要强化相 间隙化合物间隙化合物复杂结构，如复杂结构，如Fe3C（渗碳体）（渗碳体）是铁是铁 碳合金中重要组成相，具有很高的熔

23、点和硬度，碳合金中重要组成相，具有很高的熔点和硬度，脆性较大也是钢中重要的强化相之一。脆性较大也是钢中重要的强化相之一。但效果稍但效果稍 弱于间隙相弱于间隙相1.4.3 1.4.3 1.4.3 1.4.3 金属间化合物（中间相）金属间化合物（中间相）金属间化合物（中间相）金属间化合物（中间相）A AB B C C，但，但 C C完全不同于完全不同于 A A或或B B 组元组元 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能1.1.1.1.固溶体与固溶体与固溶体与固溶体与固溶强化固溶强化固溶强化固溶强化固溶体固溶体固溶体固溶体:在提高强度同时仍保持其良好的塑性和

24、韧性在提高强度同时仍保持其良好的塑性和韧性在提高强度同时仍保持其良好的塑性和韧性在提高强度同时仍保持其良好的塑性和韧性。可常用于制造各种冷成形件。可常用于制造各种冷成形件。可常用于制造各种冷成形件。可常用于制造各种冷成形件。1.4.4 1.4.4 合金性能合金性能2.化合物与化合物与第二相强化第二相强化 化合物为高熔点、高硬度和高脆性，因此是作为化合物为高熔点、高硬度和高脆性，因此是作为第二相与固溶体组成复相合金材料，称此为第二相与固溶体组成复相合金材料，称此为第二相强第二相强化化。希望其呈细小颗粒状均匀分布，希望其呈细小颗粒状均匀分布，工具钢中常用。工具钢中常用。工工工工程程程程材材材材料料

25、料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能1.1.7 7 工程材料的性能工程材料的性能 近年分析了近年分析了1912年泰坦尼克号冰海沉船事件后年泰坦尼克号冰海沉船事件后证实，是钢材的证实，是钢材的脆性断裂脆性断裂导致她的迅速沉没。导致她的迅速沉没。象汽车弹簧这样受到反复载荷的零件，会在长期象汽车弹簧这样受到反复载荷的零件，会在长期使用后失效或断裂。这是材料的使用后失效或断裂。这是材料的疲劳疲劳现象。现象。这种材料能承受多大载荷；在承载时会产生多大这种材料能承受多大载荷；在承载时会产生多大的变形。这就涉及材料的的变形。这就涉及材料的强度强度问题。问题。有一些材料，如钢、铝、塑料等，常常

26、用来制作有一些材料，如钢、铝、塑料等，常常用来制作一些结构件，如：桥梁、汽车车轴和飞机机翼等。一些结构件，如：桥梁、汽车车轴和飞机机翼等。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 材料的性能材料的性能:包括包括包括包括 使用性能使用性能使用性能使用性能 和和和和 工艺性能工艺性能工艺性能工艺性能 使用性能使用性能:力学力学力学力学(机械机械机械机械)性能、性能、性能、性能、物理性能物理性能物理性能物理性能 化学性能化学性能化学性能化学性能 工艺性能工艺性能:切削加工、铸造、锻压、切削加工、铸造、锻压、切削加工、铸造、锻压、切削加工、铸造、锻压、焊接焊接焊

27、接焊接 和热处理性能和热处理性能和热处理性能和热处理性能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能1.7.1 力学性能力学性能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 E为材料的刚度，主要取决于材料成分为材料的刚度，主要取决于材料成分，反映了，反映了材料内部原子间结合键的强弱材料内部原子间结合键的强弱,而材料的组织变化对其而材料的组织变化对其无明显影响。无明显影响。1.强度强度（1）弹性和刚度：弹性和刚度：e 弹性极限弹性极限 E=/工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能（2

28、）s 是要求材料不发生明显塑性变形时的是要求材料不发生明显塑性变形时的 设计参数设计参数（3）b是要求材料不发生断裂时的设计参数是要求材料不发生断裂时的设计参数s、b-对组织敏感的参数，合金化、热处理、对组织敏感的参数，合金化、热处理、冷冷(热热)加工对其会产生很大的影响。加工对其会产生很大的影响。2.塑性塑性-延伸率延伸率 断面收缩率断面收缩率 压力加工的前提压力加工的前提提高零件使用的可靠性提高零件使用的可靠性,防止突然断裂防止突然断裂工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 3.硬度硬度是材料抵抗局部变形的能力是材料抵抗局部变形的能力1）布氏硬度布

29、氏硬度 H B工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 2 2 2 2）洛氏硬度）洛氏硬度）洛氏硬度）洛氏硬度 HRCHRCHRCHRC 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能3)3)维氏硬度维氏硬度 HVHV 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能HRC：HB：HBS适于测定退火、正火、调质钢、铸铁适于测定退火、正火、调质钢、铸铁 及有色金属及有色金属 HBW适于测定淬火钢件适于测定淬火钢件 优点：准确；优点：准确；b=K HBS缺点：不适于成品件和薄件；麻烦缺点：不适

30、于成品件和薄件；麻烦优点：方便；可软、硬金属，也可薄件；压痕小优点：方便；可软、硬金属，也可薄件；压痕小;适于成品件适于成品件 缺点：重复性差缺点：重复性差工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 韧韧 性性工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 1912 1912年当年最为豪华、号称永不沉没的泰坦尼克号首航年当年最为豪华、号称永不沉没的泰坦尼克号首航年当年最为豪华、号称永不沉没的泰坦尼克号首航年当年最为豪华、号称永不沉没的泰坦尼克号首航沉没于冰海，成了沉没于冰海，成了沉没于冰海，成了沉没于冰海，成了2020世纪

31、令人难以忘怀的悲惨海难。世纪令人难以忘怀的悲惨海难。世纪令人难以忘怀的悲惨海难。世纪令人难以忘怀的悲惨海难。1985 1985年以后，探险家们数次深潜到年以后，探险家们数次深潜到年以后，探险家们数次深潜到年以后，探险家们数次深潜到12,61212,612英尺深的海底英尺深的海底英尺深的海底英尺深的海底研究沉船，起出遗物。研究沉船，起出遗物。研究沉船，起出遗物。研究沉船，起出遗物。1995 1995年年年年2 2月美国科学大众杂志发表了文章，标题是月美国科学大众杂志发表了文章，标题是月美国科学大众杂志发表了文章，标题是月美国科学大众杂志发表了文章，标题是What Really Sank TheW

32、hat Really Sank The TitanicTitanic付标题是付标题是付标题是付标题是“为什么为什么为什么为什么 不会沉不会沉不会沉不会沉没的没的没的没的 船在撞上一个冰山后船在撞上一个冰山后船在撞上一个冰山后船在撞上一个冰山后3 3小时就沉没了？一项新的科学研小时就沉没了？一项新的科学研小时就沉没了？一项新的科学研小时就沉没了？一项新的科学研究回答了究回答了究回答了究回答了8080年未解之谜年未解之谜年未解之谜年未解之谜“。作者出示了两个冲击试验结果。左面的试样取自海底的作者出示了两个冲击试验结果。左面的试样取自海底的作者出示了两个冲击试验结果。左面的试样取自海底的作者出示了两

33、个冲击试验结果。左面的试样取自海底的TitanicTitanic号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于早年的号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于早年的号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于早年的号，右面的是近代船用钢板的冲击试样。由于早年的Titanic Titanic 号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈号采用了含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。所以，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲脆性。所以，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲脆性。所以，冲击试样是典型的

34、脆性断口。近代船用钢板的冲脆性。所以，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性。击试样则具有相当好的韧性。击试样则具有相当好的韧性。击试样则具有相当好的韧性。工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 这是建造中的这是建造中的Titanic 号，由号，由10 张张30 英尺长的高含硫量脆性钢板焊接英尺长的高含硫量脆性钢板焊接成成300英尺的船体。船体上可见长长的焊缝。船在冰水中撞击冰山而裂

35、开时，英尺的船体。船体上可见长长的焊缝。船在冰水中撞击冰山而裂开时，脆性的焊缝无异于一条脆性的焊缝无异于一条300英尺长的大拉链，使船体产生很长的裂纹，海水英尺长的大拉链，使船体产生很长的裂纹，海水大量涌入使船迅速沉没。这是钢材韧性与人身安全的一个突出例证大量涌入使船迅速沉没。这是钢材韧性与人身安全的一个突出例证工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能物化性能物化性能物化性能物化性能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能比强度比强度：

36、飞机常选用铝合金作为结构材料；：飞机常选用铝合金作为结构材料；子弹头灌铅以增加惯性（铅的密度子弹头灌铅以增加惯性（铅的密度1212）熔熔 点点：铅的熔点为铅的熔点为600600K K做保险丝做保险丝 镍的熔点为镍的熔点为17261726K K做高温合金做高温合金 钨的熔点为钨的熔点为36803680K K做电极材料做电极材料热膨胀系数热膨胀系数：精密机械要求热膨胀系数小：精密机械要求热膨胀系数小导电性导电性：长距离传输电流的金属导线能使电功率：长距离传输电流的金属导线能使电功率 损耗降到最小；损耗降到最小；陶瓷绝缘体必须能防止导体之间产生电弧陶瓷绝缘体必须能防止导体之间产生电弧 工工工工程程程

37、程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能 高温抗氧化性高温抗氧化性高温抗氧化性高温抗氧化性：陶瓷比金属好陶瓷比金属好陶瓷比金属好陶瓷比金属好工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能工艺性能工艺性能工艺性能工艺性能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能铸造性能铸造性能铸造性能铸造性能 工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能锻压性能锻压性能锻压性能锻压性能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能焊焊焊焊 接接接接 性性性性 能能能能工工工工程程程程材材材材料料料料的的的的结结结结构构构构与与与与性性性性能能能能切切切切 削削削削 性性性性 能能能能