材料結(jié)構(gòu)及其性能-文庫(kù)吧
2025-07-31 23:30 本頁(yè)面
【正文】 斷裂等行為 ， 便分別有屈服強(qiáng)度 、 抗拉強(qiáng)度 、 斷裂強(qiáng)度等力學(xué)性能 。 ? b. 外界條件 在不同的外界條件下 ， 相同的材料也會(huì)有不同的性能 ， 一般要指定條件 。 ? c. 參量：性能必須量化 ， 就是說(shuō)定量表達(dá)其行為 材料本身是一個(gè)系統(tǒng) ， 其性能是系統(tǒng)的功能 ，即為材料系統(tǒng)的輸出 ， 影響材料性能的外界條件是系統(tǒng)的輸入 ， 分析系統(tǒng)輸入和輸出的方法主要有三種： ? 黑箱法 —— 不考慮結(jié)構(gòu) ? 相關(guān)法 —— 建立結(jié)構(gòu) 、 性能關(guān)系 ? 過(guò)程法 —— 從性能的過(guò)程去控制性能 制造有用器件的 —— 性能判據(jù) “ 有用 ” 材料具有較好為人類服務(wù)的 “ 使用性能 ” “ 制造 ” 材料具有較好的 “ 工藝性能 ” 材料的性能可分為使用性能和工藝性能。 ? 各種材料在使用中會(huì)受到各種外力、溫度、化學(xué)介質(zhì)等因素的作用，從而導(dǎo)致變形或破壞。為了保證由材料制成的產(chǎn)品（或器件）能正常使用而應(yīng)具備的性能，稱為材料的使用性能。 ? 它包括材料的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。 ? 所謂材料的工藝性能是指材料在投入生產(chǎn)的過(guò)程中 ， 能承受各種加工制造工藝而不產(chǎn)生瑕疵或廢品所應(yīng)具備的性能 。 ? 材料的使用性能是人們判斷材料優(yōu)劣 、 并正確選擇和合理使用材料的重要依據(jù) ， 對(duì)探研新材料 、新性能和新的制備工藝也有著十分重要的意義 。 材料的力學(xué)性能 ? 材料的力學(xué)性能是指材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的各種特性 ， 如彈性 、 塑性 、 韌性 、 強(qiáng)度 、 硬度等 。 ? 力學(xué)性能是結(jié)構(gòu)材料的主要使用性能 。 ? 對(duì)于功能材料來(lái)說(shuō) ， 除了物理和化學(xué)性能外 ， 往往對(duì)力學(xué)性能也有一定要求 。 例如為了制成細(xì)薄膜及涂層等 ， 除了要求材料具有良好的成型性能外 、 還要求有抗振動(dòng) 、 抗壓 （ 或抗拉 ） 、 抗疲勞等各種力學(xué)性能 。 ? 結(jié)構(gòu)功能一體化 材料的力學(xué)性能： ? 強(qiáng)度與塑性 ? 硬度與韌性 ? 耐磨性與疲勞特性 思考題：陶瓷的增韌機(jī)理 材料的物理性能 ? 材料的物理性能是材料固有的屬性，是指材料的本質(zhì)不發(fā)生變化所表現(xiàn)出的性能。這些性能包括材料的密度、熱、電、光、磁等性能。 一、材料的熱學(xué)性能 ? 材料的熱學(xué)性能包括熱容、熱傳導(dǎo)、熱膨脹、熱穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、升華等。 ? 材料的各種熱性能的物理本質(zhì)均與晶格振動(dòng)有關(guān)。 熱穩(wěn)定性 ? 熱穩(wěn)定性是指材料承受溫度的急劇變化而不致破壞的能力 ， 又稱抗熱震性或耐熱沖擊強(qiáng)度 。 ? 材料的熱穩(wěn)定性與材料的熱膨脹系數(shù) 、 彈性模量 、導(dǎo)熱系數(shù) 、 抗張強(qiáng)度及材料中氣相 、 玻璃相的含量及其晶相的粒度等有關(guān) 。 材材料的電學(xué)性能 1. 導(dǎo)電性 ? 材料的導(dǎo)電性通常以其電導(dǎo)率來(lái)度量 ， 導(dǎo)電能力則表明材料在電場(chǎng)中傳遞電荷的能力 。 ? 一般來(lái)說(shuō) ， 金屬材料及部分陶瓷材料和高分子材料是導(dǎo)體 ， 普通陶瓷材料與大部分高分子材料是絕緣體 。 但有意思的是 ， 一些具有超導(dǎo)特性的材料卻是陶瓷材料 。 思考題：材料超導(dǎo)特性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系 ? 通常雜質(zhì)原子使純金屬的電導(dǎo)率下降 ， 這是由于溶質(zhì)原子溶入后 ， 在固溶體內(nèi)造成不規(guī)則的勢(shì)場(chǎng)變化而嚴(yán)重影響自由電子的運(yùn)動(dòng) 。 ? 但在陶瓷材料中溶入雜質(zhì)原子后 ， 常常會(huì)使其導(dǎo)電性能提高 。 適當(dāng)形式的晶體缺陷 ， 對(duì)改善陶瓷材料的導(dǎo)電性有重要 意義 。 2. 介電性 ? 絕緣體雖不傳導(dǎo)電荷，但在電場(chǎng)中并非不發(fā)生反應(yīng) ? 在電場(chǎng)中，材料內(nèi)部的電子或正負(fù)離子發(fā)生了位移。 ? 材料的組成與結(jié)構(gòu)對(duì)介電性有很大的影響。 ? 利用各種材料大小不一的介電常數(shù)及其溫度特性，就可以制作不同性能規(guī)格的電容器或其他元件。 3. 壓電性 ? 壓電性是指某些晶體材料按所施加的機(jī)械應(yīng)力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。 ? 壓電材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生形變，極化狀態(tài)發(fā)生變化，引起介質(zhì)表面帶電，表面電荷密度與應(yīng)力成正比，稱之為正壓電效應(yīng)。 ? 反之，施加激勵(lì)電場(chǎng)，材料（介質(zhì)）將產(chǎn)生機(jī)械變形，應(yīng)變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比，則稱之為逆壓電效應(yīng) 。 三、材料的光學(xué)性能 ? 光學(xué)在高技術(shù)新材料領(lǐng)域中有著重要的意義 ，許多無(wú)機(jī)材料和某些高分子材料所具有的光學(xué)性質(zhì) ， 與其不同的用途有著密切的關(guān)系 。 ? 許多純凈的共價(jià)化合物和離子化合物 ， 其本質(zhì)是透明的 ，但往往由于加工過(guò)程留下孔洞而變得不透明 。 ? 用燒結(jié)法制得的各種純陶瓷材料 ， 只要大約 1%的孔洞就足以造成不透明 。 ? 例如 ， 常規(guī)燒結(jié)的氧化鋁是不透明的 ， 而沒(méi)有孔洞的多晶氧化鋁是半透明的 ， 不太厚時(shí)甚至是透明的 。 思考題：透明陶瓷的結(jié)構(gòu)與光學(xué)特性之間的關(guān)系 結(jié)構(gòu)缺陷和顏色 ? 引進(jìn)在價(jià)帶和導(dǎo)帶之間產(chǎn)生能級(jí)的結(jié)構(gòu)缺陷，可以影響離子材料和共價(jià)材料的顏色。 ? 當(dāng)氯化鈉在鈉蒸氣中加熱再冷卻后，就會(huì)帶上黃色 ? 藍(lán)寶石： Al2O3： Al3+Ti3+ 紅寶石： Al3+Cr3+ 藍(lán)色的藍(lán)寶石，是由于其中混有少量鈦（ Ti）和鐵（ Fe）雜質(zhì)所致； 紅色來(lái)自鉻 (Cr) ? 發(fā)光是物體內(nèi)部以某種方式吸收的能量轉(zhuǎn)化為光輻射的過(guò)程。 ? 發(fā)光一般是由于物體溫度升高（如因受熱而達(dá)到“紅熱”或“白熱”）所致，但也有不是因溫度升高而發(fā)光的。材料的光學(xué)性質(zhì)中所指的發(fā)光則屬于后者，故有時(shí)稱“冷光”。 ?當(dāng)這些物質(zhì)受到外來(lái)光線或電子、高能粒子等的照射時(shí)，就會(huì)發(fā)光，但當(dāng)照射停止后，發(fā)光仍能維持一定時(shí)間（稱余
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