第一章 工程材料基础知识
工程材料是科学技术和工农业发展的物质基础,也是人类社会现代文明的重要支柱。其发展历史与人类的文明同样悠久。历史学家曾用材料作为划分时代的标志,如石器时代、青铜器时代、铁器时代等,从中不难看出材料在人类文明发展进程中所起的巨大作用。
选材是材料科学与工程的重要使命之一,是材料器件化、产品化的必经之路,也是工程设计人员的基本要求。所谓选材,就是在众多材料中,选出既能满足工程应用要求,又能降低产品总成本,获得最大经济利益,同时还能符合使用环境条件要求且节能环保的材料。目前,世界上传统材料有几十万种,而新材料正以大约每年5%的速度增长。特别是近半个世纪以来,在近代科学技术的推动下,材料科学发展迅速,材料的种类日益增多,不同效能的新材料不断涌现,原有材料的性能也在不断改善和提高。因此,要在错综复杂的众多材料中作出正确的选择,首先需要了解材料,认识材料。
1.1 工程材料及其分类
解决不同工程用途所用的材料称为工程材料。工程材料种类繁多,数量巨大,从不同的角度有不同的分类方法。按用途可分为建筑材料、机械工程材料、航空航天材料、核材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、包装材料、电工电器材料等;按材料的状态可分为单晶体材料、多晶体材料和非晶体材料。
若从科学意义和工程实用角度综合考虑,工程材料最常用的分类方法有:按化学组成、结合键的特点,分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料(即有机非金属材料)和复合材料四大类,如图1-1所示,每一类材料又可以分为若干类;按主要使用功能分为结构材料和功能材料。
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