Введение в материаловедение: обработка, структура, свойства и характеристики

Эта лекция представляет собой введение в материаловедение и объясняет фундаментальную взаимосвязь между обработкой материалов, их структурой, свойствами и эксплуатационными характеристиками. Материаловедение стремится понять, почему материалы ведут себя так, как они ведут себя, и как можно контролировать их поведение. Мы рассматриваем, как методы обработки, такие как нагрев, закалка и термообработка, изменяют структуру материала — от атомных расположений до зерен и микроструктуры — и как эти структурные изменения влияют на инженерные свойства, такие как предел текучести, пластичность, жесткость, усталостная прочность и, в конечном итоге, на характеристики компонентов. Лекция противопоставляет перспективу материаловедения традиционным курсам механики. Вместо того чтобы начинать с известных свойств материала и рассчитывать напряжение, деформацию или изгиб, материаловедение задается вопросом, откуда берутся эти свойства и как состав, обработка и микроструктура могут быть использованы для их изменения. Мы также представляем три основных класса инженерных материалов — металлы, полимеры и керамику — и сравниваем их характерные механические, термические, электрические, оптические свойства и свойства, связанные с плотностью. В заключение мы рассмотрим широкий диапазон жесткости и плотности, проявляемых в инженерных материалах, и представим два центральных вопроса, которые лежат в основе курса: Как микроструктура влияет на свойства материала? Как обработка влияет на микроструктуру? Темы курса: Введение в материаловедение и материаловедение Взаимосвязь между обработкой, структурой, свойствами и эксплуатационными характеристиками Атомная структура, зерна и микроструктура Термическая обработка и закалка Механические свойства материалов Предел текучести, пластичность, жесткость и усталость Как обработка изменяет свойства материала Диаграмма фазового состояния железо-углерод Металлы, полимеры и керамика Механические, термические, электрические и оптические свойства Модуль Юнга и жесткость материала Плотность материала Почему сплавы отличаются от чистых металлов Почему стекло хрупкое, а металлы могут быть пластичными Как микроструктура контролирует эксплуатационные характеристики в инженерных материалах Эта лекция закладывает концептуальную основу для курса по инженерным материалам и материаловедению.