程
材 料
功能材料 以物理性能（点、磁、热、光、声等）及生物功能为指标 用以制造各种功能材料
分类：电学材料磁学材料光学材料④声学材料⑤热学材料⑥生物材料
按工作时的主要指标分 （按性能分）
分类：功能金属材料功能陶瓷材料功能聚合材料④功能复合材料
（按结构分）
金属材料工程基础知识 二、材料科学与工程的四要素
金属材料工程第五讲
胡燕燕
金属材料工程基础知识 一、材料的分类
按物理化学属性
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
金属材料工程基础知识
工 程 材 料
金属材料 黑色金属：钢铁、其他以铁为基的合金以及铬、锰及其合金 有色金属：其他金属为基的合金，非铁合金
陶瓷材料 陶瓷粉料经成形、高温烧结制成的一类无机非金属（硅酸盐）
常见:玻璃纤维树脂复合材料----玻璃钢 碳纤维树脂复合材料
应用最早 用量最大
金属材料工程基础知识 一、材料的分类
按物理化学属性
金属材料 陶瓷材料 高分子材料 复合材料
按工作时的主要指工
结构材料
以力学性能（强度、塑性）为主要指标 用于承力、磨蚀或腐蚀等工作环境
金属材料工程基础知识 3、性能（性质）
又称材料的固有性能，是材料功能特性和效用的定量度量和描述 由组成得原子及其排列（结构）决定的
材料本身具有的力学性能 物理性能 化学性能
强度、韧性、塑性
电、磁、光、热性能 抗氧化性和抗腐蚀性， 高聚物讲解
性能赋予材料价值和可用性
金属材料工程基础知识
材料
性能
用途
成分与结构 制备与加工
性能
使用性能
金属材料工程基础知识
1、成分与结构
决定材料性质和使用性能 的原子类型和排列方式
成分： 指材料的化学组成及其所占比例
结构： 指组成材料的原子或离子在不同尺度上的排列
金属材料工程基础知识
2、制备与加工
制备：
合成新材料 用新技术合成已知的材料或将已知的材料合成新的形式 已知的材料按特殊用途的要求合成
区别： 性能是在实验室条件下的简单性能。使用性能是在实际使用环境或工
况下元器件、零件或设备的复杂性能。
故需考虑材料的初始性能， 还应考虑会导致材料内部结 构发生变化的使用条件
金属材料工程基础知识
一、材料的分类
二、材料科学与工程的四要素 成分与结构
加工与制备 性能 使用性能
器件或车辆 机器或运载工具
能量转换率 灵敏度 成本及寿命、费用
太阳能电池 传感元件
金属材料工程基础知识 性能和使用性能联系与区别
联系： ①性能是使用性能的基础，性能是元器件或零件组装的设备的使用性能 实现后而利用的。 ②元器件、零件或设备在使用过程中材料内部组织和性能变化会影响使 用性能。如橡胶老化，铝不能使用在超音速飞机。
分类：传统陶瓷材料新型陶瓷材料 应用: 用于高温、磨蚀、腐蚀等工作环境
加工钢制刀具无法加工的硬质工件材料
高分子材料
由基本结构单元或单体经聚合 反应合成
五大类聚合材料: 塑料、橡胶、合成纤维、胶黏剂、涂料。
按物理化学属性
复合材料 两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的
（基体+增强剂） 一组多组分固体材料
加工： 指将材料成形为有用的产品或改变其性能 包括一系列各不相同的技术和工艺
常见加工方式:钢板轧制、锻选、挤压、冲压成型
机械加工或切削成型
材料热处理或表面改性
加工技术对工业部门 实现高质量、高效率 至关重要
陶瓷粉末的压制和烧结成型，粗细陶瓷粉末的溶胶-凝胶生产 半导体材料砷化镓晶体的生长 聚合物改性、聚合物的化学反应制备以及层叠式复合材料的辅层
金属材料工程基础知识
又称效能或服役性能。
是在考虑经济、社会成本效益的基础上，材料在实际使用中的有用性的度量。 是指材料做成零件或产品后在最终的使用状态的行为。
固有性质与产品设计
工程应用能力
人类需要
使用性能是材料的这三个方面相联系、相融合在一起的一个要素
金属材料工程基础知识
有效使用寿命 速度 使用性能的度量指标 能量利用率 安全可靠程度
金属材料 合金 陶瓷
金刚石
刚性、强度和硬度
延展性
不锈钢 形状记忆合金
超导合金 高熔点、高硬度和化学惰性 压电、介电、电导、半导体、磁学
耀度和透明度 硬度 导热性
各种结构件
加工成导电或受力用的线材
耐腐蚀 智能材料 超导合金 高温发动机、金属切削工具
宝石、高性能光学涂层 切削工具 传导材料
4、使用性能