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文檔簡(jiǎn)介
1、第一章第一章TypesTypesofofMaterialsMaterials材料的類(lèi)型Materialsmaybegroupedinseveralways.Scientistsoftenclassifymaterialsbytheirstate:solidliquidgas.Theyalsoseparatethemintoganic(onceliving)inganic(neverliving)materials.材料可以按多種方法分類(lèi)
2、??茖W(xué)家常根據(jù)狀態(tài)將材料分為:固體、液體或氣體。他們也把材料分為有機(jī)材料(曾經(jīng)有生命的)和無(wú)機(jī)材料(從未有生命的)。Findustrialpurposesmaterialsaredividedintoengineeringmaterialsnonengineeringmaterials.Engineeringmaterialsarethoseusedinmanufacturebecomepartsofproducts.就工業(yè)效用而言,材
3、料被分為工程材料和非工程材料。那些用于加工制造并成為產(chǎn)品組成部分的就是工程材料。Nonengineeringmaterialsarethechemicalsfuelslubricantsothermaterialsusedinthemanufacturingprocesswhichdonotbecomepartoftheproduct.非工程材料則是化學(xué)品、燃料、潤(rùn)滑劑以及其它用于加工制造過(guò)程但不成為產(chǎn)品組成部分的材料。Engineer
4、ingmaterialsmaybefurthersubdividedinto:①M(fèi)etal②Ceramics③Composite④Polymersetc.工程材料還能進(jìn)一步細(xì)分為:①金屬材料②陶瓷材料③復(fù)合材料④聚合材料,等等。MetalsMetalsMetalMetalAlloysAlloys金屬和金屬合金金屬和金屬合金Metalsareelementsthatgenerallyhavegoodelectricalthermalcon
5、ductivity.Manymetalshavehighstrengthhighstiffnesshavegoodductility.金屬就是通常具有良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的元素。許多金屬具有高強(qiáng)度、高硬度以及良好的延展性。Somemetalssuchasironcobaltnickelaremagic.Atlowtemperaturessomemetalsintermetalliccompoundsbecomesuperconducts.
6、某些金屬能被磁化,例如鐵、鈷和鎳。在極低的溫度下,某些金屬和金屬化合物能轉(zhuǎn)變成超導(dǎo)體。WhatisthedifferencebetweenanalloyapuremetalPuremetalsareelementswhichcomefromaparticularareaoftheperiodictable.Examplesofpuremetalsincludecopperinelectricalwiresaluminumincookin
7、gfoilbeveragecans.合金與純金屬的區(qū)別是什么?純金屬是在元素周期表中占據(jù)特定位置的元素。例如電線中的銅和制造烹飪箔及飲料罐的鋁。Alloyscontainmethanonemetallicelement.Theirpropertiescanbechangedbychangingtheelementspresentinthealloy.Examplesofmetalalloysincludestainlesssteelwh
8、ichisanalloyofironnickelchromiumgoldjewelrywhichusuallycontainsanalloyofgoldnickel.合金包含不止一種金屬元素。合金的性質(zhì)能通過(guò)改變其中存在的元素而改變。金屬合金的例子有:不銹鋼是一種鐵、鎳、鉻的合金,以及金飾品通常含有金鎳合金。WhyaremetalsalloysusedManymetalsalloyshavehighdensitiesareusedina
9、pplicationswhichrequireahighmasstovolumeratio.為什么要使用金屬和合金?許多金屬和合金具有高密度,因此被用在需要較高質(zhì)量體積比的場(chǎng)合。Somemetalalloyssuchasthosebasedonaluminumhavelowdensitiesareusedinaerospaceapplicationsffueleconomy.Manyalloysalsohavehighfracturet
10、oughnesswhichmeanstheycanwithstimpactaredurable.某些金屬合金,例如鋁基合金,其密度低,可用于航空航天以節(jié)約燃料。許多合金還具有高斷裂韌性,這意味著它們能經(jīng)得起沖擊并且是耐用的。WhataresomeimptantpropertiesofmetalsDensityisdefinedasamaterial’smassdividedbyitsvolume.Mostmetalshaverelati
11、velyhighdensitiesespeciallyamphous.玻璃是沒(méi)有晶體狀結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)非金屬材料。這種材料被稱(chēng)為非結(jié)晶質(zhì)材料。PropertiesofCeramicsGlassesSomeoftheusefulpropertiesofceramicsglassesincludehighmeltingtemperaturelowdensityhighstrengthstiffnesshardnesswearresistancec
12、rosionresistance.陶瓷和玻璃的特性高熔點(diǎn)、低密度、高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、高耐磨性和抗腐蝕性是陶瓷和玻璃的一些有用特性。Manyceramicsaregoodelectricalthermalinsulats.Someceramicshavespecialproperties:someceramicsaremagicmaterialssomearepiezoelectricmaterialsafewspecialcera
13、micsaresuperconductsatverylowtemperatures.Ceramicsglasseshaveonemajdrawback:theyarebrittle.許多陶瓷都是電和熱的良絕緣體。某些陶瓷還具有一些特殊性能:有些是磁性材料,有些是壓電材料,還有些特殊陶瓷在極低溫度下是超導(dǎo)體。陶瓷和玻璃都有一個(gè)主要的缺點(diǎn):它們?nèi)菀灼扑椤eramicsarenottypicallyfmedfromthemelt.Thisi
14、sbecausemostceramicswillcrackextensively(i.e.fmapowder)uponcoolingfromtheliquidstate.陶瓷一般不是由熔化形成的。因?yàn)榇蠖鄶?shù)陶瓷在從液態(tài)冷卻時(shí)將會(huì)完全破碎(即形成粉末)。Henceallthesimpleefficientmanufacturingtechniquesusedfglassproductionsuchascastingblowingwhich
15、involvethemoltenstatecannotbeusedftheproductionofcrystallineceramics.Instead“sintering”“firing”istheprocesstypicallyused.因此,所有用于玻璃生產(chǎn)的簡(jiǎn)單有效的—諸如澆鑄和吹制這些涉及熔化的技術(shù)都不能用于由晶體物組成的陶瓷的生產(chǎn)。作為替代,一般采用“燒結(jié)”或“焙燒”工藝。Insinteringceramicpowdersa
16、reprocessedintocompactedshapesthenheatedtotemperaturesjustbelowthemeltingpoint.Atsuchtemperaturesthepowdersreactinternallytoremoveposityfullydensearticlescanbeobtained.在燒結(jié)過(guò)程中,陶瓷粉末先擠壓成型然后加熱到略低于熔點(diǎn)溫度。在這樣的溫度下,粉末內(nèi)部起反應(yīng)去除孔隙并得到十
17、分致密的物品。Anopticalfibercontainsthreelayers:acemadeofhighlypureglasswithahighrefractiveindexfthelighttotraveladlelayerofglasswithalowerrefractiveindexknownasthecladdingwhichprotectstheceglassfromscratchesothersurfaceimperfe
18、ctionsanoutpolymerjackettoprotectthefiberfromdamage.光導(dǎo)纖維有三層:核心由高折射指數(shù)高純光傳輸玻璃制成,中間層為低折射指數(shù)玻璃,是保護(hù)核心玻璃表面不被擦傷和完整性不被破壞的所謂覆層,外層是聚合物護(hù)套,用于保護(hù)光導(dǎo)纖維不受損。Inderftheceglasstohaveahigherrefractiveindexthanthecladdingtheceglassisdopedwithas
19、mallcontrolledamountofanimpuritydopantwhichcauseslighttotravelslowerbutdoesnotabsbthelight.為了使核心玻璃有比覆層大的折射指數(shù),在其中摻入微小的、可控?cái)?shù)量的能減緩光速而不會(huì)吸收光線的雜質(zhì)或攙雜劑。Becausetherefractiveindexoftheceglassisgreaterthanthatofthecladdinglighttrave
20、lingintheceglasswillremainintheceglassduetototalinternalreflectionaslongasthelightstrikesthececladdinginterfaceatananglegreaterthanthecriticalangle.由于核心玻璃的折射指數(shù)比覆層大,只要在全內(nèi)反射過(guò)程中光線照射核心覆層分界面的角度比臨界角大,在核心玻璃中傳送的光線將仍保留在核心玻璃中。Thet
21、otalinternalreflectionphenomenonaswellasthehighpurityoftheceglassenableslighttotravellongdistanceswithlittlelossofintensity.全內(nèi)反射現(xiàn)象與核心玻璃的高純度一樣,使光線幾乎無(wú)強(qiáng)度損耗傳遞長(zhǎng)距離成為可能。CompositesComposites復(fù)合材料復(fù)合材料Compositesarefmedfromtwometype
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