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词条 机械工程材料
释义 jixie gongcheng cailiao
机械工程材料(卷名:机械工程)
material for mechanical engineering
  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。最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最早的阐述。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,钢铁才成为最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。
  参考书目
 瞿家骅等:《谈谈材料科学技术》,上海科学技术出版社,上海,1979。
 A.E.Javitz, Materials Science Technology for Design Engineers,Hayden Book Co.,New York,1972.
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更新时间:2024/12/24 4:18:40