【优质】材料物理性能.ppt

讲 师：李 伟 E-Mail: liwei@lcu.edu.cn Mobile telephone: 绪 论 几种典型材料的力-伸长曲线 1为高碳钢 2为低合金结构钢 3为黄铜 4为陶瓷、玻璃类材料 5为橡胶类材料 6为工程塑料 真应变与工程应变的关系 真应力—真应变曲线 材料物理性能 ﹡ 弹性模量的测量方法 工业上多是利用物理方法测定，如悬挂法、弯曲共振频率测量法、压电石英复合振子法及超声脉冲法等。 详见田莳主编的《材料物理性能》。 材料物理性能 测试弹性模数的必要性 材料物理性能 几种材料在常温下的弹性模数 材料物理性能 比弹性模数 定义：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。 陶瓷的比弹性模数一般都比金属材料的大。 在金属材料中，大多数金属的比弹性模数相差不大。 材料物理性能 材料物理性能 2.3 影响弹性模数的因素 材料的弹性模数是构成材料的离子或分子之间键合强度的主要标志。 键合方式 晶体结构 化学成分 微观结构 温度 主要因素 加载方式和速度 材料物理性能 ① 键合方式和原子结构 共价键、离子键和金属键都有较高的弹性模数。 材料物理性能 金属弹性模数的周期变化 变化的实质与元素的原子结构和原子半径有密切关系 原子半径越大，E值越小，反之亦然。 过渡族元素都有较高的弹性模数，这是由于原子半径较小，且d层电子引起较大的原子间结合力所致。 材料物理性能 ② 晶体结构 单晶体材料的弹性模量在不同晶体学方向上呈各向异性，沿原子排列最密的晶向上弹性模数较大，反之则小。 多晶体材料的弹性模数为各晶粒的统计平均值，表现为各向同性（伪各向同性）。 非晶态材料弹性模量为各向同性。 材料物理性能 例子：铜板材的弹性各向异性 铜的冷轧织构为（110）[112]或（112）[111]，因[112]方向与[111]之间夹角很小，故经冷轧的铜板沿扎向和横向弹性模量最高，与轧向成45°的方向弹性模量最低。 再结晶退火织构是（100）[001]，故沿轧向和横向弹性模量最低。 * * 校级精品课程 材料性能定义 在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的规范所获得的表征参量。 材料物理性能 材料物理性能 ? 有多少行为，就对应地有多少性能。 ? 外界条件不同，相同的材料也会有不同的性能。 ? 性能必须量化，多数的性能都有量纲。 从定义可以看出： 材料物理性能 材料性能的划分 物理性能 力学性能 化学性能 复杂性能 ①复合性能 ②工艺性能 ③使用性能 ①抗氧化性 ②耐腐蚀性 ③抗渗入性 ① 强 度 ② 延 性 ③ 韧 性 ④ 刚 性 ①热学性能 ②声学性能 ③光学性能 ④电学性能 ⑤磁学性能 ⑥辐照性能 材料物理性能 按材料性能（功能）分类 机械性能: 高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、摩擦材料等 热学性能: 耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料、防火材料等 化学性能: 耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换材料、催化剂载体、胶凝材料等 光学性能: 电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、发光材料、感光材料、分光材料等 材料物理性能 为什么要研究材料的性能 ？ 材料物理性能 材料性能研究的重要性 1.材料性能的研究，贯穿于整个人类的文明史 材料物理性能 2.材料性能决定了材料用途 高纯度多晶硅，其纯度高达 0.99999999999 材料物理性能 3.材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构 如：根据nλ=2dsinθ，利用晶体对X-ray的衍射图象，就可以推知晶体中面网间距d，进而就可以分析晶体的结构。结构决定了性能，而性能则是内部结构某些方面的体现。 材料物理性能 这里有学问吗？ 青花瓷 材料物理性能 现象与本质：同一材料不同性能只是相同的内部结构，在不同的外界条件下所表现的不同行为。 不同的外界条件下，材料的性能是不同的，即一种材料有多种性能。 材料性能研究注意问题 材料物理性能 本课程的特点 重视物理基本概念的描述 重视介绍表征材料物理性能的主要参数 描述这些物性与材料的成分、组织结构、工艺过程的关系及变化规律。 以介绍材料物理性能为主线，把性能、材料和主要测试方法有机地结合起来 材料物理性能 本课程的主线 性能的基本概念 物理本质 影响因素 性能指标的工程意义 指标的测试与评价及应用 材料物理性能 本课程讲授内容 一、力学性能（16学时） 二、热学性能（6学时） 三、磁学性能（6学时） 四、电学性能（10学时） 五、压电性能与铁电性能（8学时） 六、材料的老化及稳定性能（2学时） 材料物理性能 第一章 材料