【正文】 。 ? 隨著顯微技術的發(fā)展及高速攝影技術的發(fā)展，對 材料的微觀動態(tài)研究 已成可能并富有實際意義的。 ? 從上可以看出材料的力學性能與顯微結構關系是十分密切的，在絕大數(shù)情況下可以說正是 微觀結構決定了材料的力學性能 。 ? 經(jīng)過設計的層狀材料可具有在特定方向上對裂紋的容忍性，包括最具破壞性的表面裂紋 ? 層狀結構陶瓷復合材料分成兩類：弱界面結合和強界面結合 相變增韌復合材料結構 對力學性能的影響 ? 相變增韌陶瓷實質(zhì)上是利用多晶多相陶瓷某些相成分在不同溫度的相變，達到改了材料的微觀結構，從而產(chǎn)生增韌效果。 ? 大量研究表明，復合材料的力學性能很大程度上取決于分散相在基體相中的分散質(zhì)量和二者形成的界面情況，而無機剛性粒子的加入正好產(chǎn)生特殊的界面結構，從而產(chǎn)生增強增韌的力學性能。 ? 復合材料的斷裂韌性隨增強劑顆粒尺寸的變化并不呈現(xiàn)單調(diào)變化規(guī)律。 ? 基體上所有優(yōu)良的纖維增強復合材料的顯微結構特點是纖維的取向大致相同，分散均勻，沒有團聚、交叉、扭曲等制造缺陷，所有纖維基本上被基體包裹。 ? 長纖維增強效果明顯但是形狀復雜的零件用長纖維比較困難。許多研究都表明 SiC完整的單晶含量與晶須表面物理狀態(tài)有密切關系。 微米陶瓷復合材料結構 對力學性能的影響： ? 1. SiC晶須對復合材料的微觀結構及力學性能的影響： 目前，國內(nèi)外采用 SiC晶須增韌 Al2O3已作了大量工作，另外也有在 SiCw/ Al2O3中加入彌散粒子的方法，從而運用晶須增韌與彌散增韌的協(xié)同手段，使 Al2O3陶瓷的性能得到改善。 ? 納米復合材料在提高室溫力學性能的同時，也顯著的改善了高溫性能。 非金屬材料的力學性能 材料的 強化和增韌 ? 材料使用：足夠的強度和較好的韌性 ? 金屬：韌性好，強度不高，增強成為關鍵 ? 陶瓷：強度高，但缺乏韌性，增韌成為關鍵，如可通過控制材料微結構（氮化硅、氧化鋯等） 金屬 材料的 強化 ? 完全消除內(nèi)部位錯和其他缺陷，獲得理論強度（如制備無位錯的高強度晶須） ? 引入大量缺陷，以阻礙位錯的運動（如加工硬化、細晶強化、合金強化、高溫強化） 在納米范圍內(nèi)強度隨晶粒尺寸變化示意 反 HallPetch效應 強度 晶粒尺寸 d dc 復合 材料 ? 兩種或兩種以上性能不同的材料組合為一整體，從而表現(xiàn)出優(yōu)于其中任何一種材料性能的材料 ? 基體與增強體 ? 結構復合材料（利用材料力學性能） ? 功能復合材料（利用材料其他性能） 材料的力學與顯微結構 ? 納米陶瓷復合材料顯微結構對力學性能的影響： ? 納米陶瓷材料根據(jù)彌散相的不同和基體尺寸分為晶內(nèi)型、晶間型、晶向 /晶間型和納米 /納米型。 2）木材 各向異性材料 3）玻璃鋼 各向異性材料。 1)混凝土 近似勻質(zhì)、各向同性材料 。 脆性材料的特點： 斷裂前變形小，塑性指標低。 脆性材料在 壓縮時的力學性能 目錄 塑性材料的特點： 斷裂前變形大，塑性指標高，抗拉能力強。 ② 應力應變不成比例，無屈服、頸縮現(xiàn)象，變形很小且 ?b很低。 主要設備： 可變量程萬能材料 試驗機、測量試件變形的儀器。 材料的 力學 性能 ? 力學性能：材料受外力作用時的變形行為及其抵抗破壞的能力 ? 力學性能包括：強度、硬度、塑性、韌性、斷裂韌性、彈性、剛性、疲勞 …… 影響材料力學性能的主要因素 內(nèi)因：晶體學特性、化學成分、顯微組織、內(nèi)部缺陷、殘余應力等。 ? 4． 減小表面熱傳遞系數(shù) h。 ? 2． 提高材料的熱導率 。 ?2．一種是材料發(fā)生瞬時斷裂，抵抗這類破壞的性能稱為抗熱沖擊斷裂性。熱沖擊損壞類型： ?1．一種是在熱沖擊循環(huán)作用下，材料表面開裂、剝落，并不斷發(fā)展，最終碎裂或變質(zhì)。 二、固體材料熱傳導的微觀機理（ micromechanism） 氣體導熱 ——質(zhì)點間直接碰撞；金屬導熱 ——自由電子間碰撞；固體導熱 ——晶格振動（格波）＝聲子碰撞，并且格波分為聲頻支和光頻支兩類。例如 Si3N4的 αl= 106/K。 對于物體是立方體（ cube） 由于 αl 值很小，可略 以上的高次項，則： 一般耐火材料線膨脹系數(shù)，常指在 20～ 1000℃ 范圍內(nèi)的 αl平均值。 物體在溫度 T 時的長度 lT為： 材料的熱膨脹 無機材料的 ,αl通常隨 T升高而加大。 熱容與比熱容測定 ? 相變時的熱容變化（熔化、凝固、相變、亞穩(wěn)態(tài)組織變化） 熱膨脹系數(shù) （ Thermal expansion coefficient） 物體的體積或長度隨溫度升高而增大的現(xiàn)象叫做熱膨脹 。 對于固體材料 CP與 CV差異很小 ? 量熱計法。 恒壓熱容 恒容熱容 式中： Q＝熱量， E＝內(nèi)能， H＝熱焓。比熱容單位 — , 摩爾熱容單位 — 。 是物體溫度升高 1K所需要增加的能量 。 ? 包含熱容 (thermal content) 、熱膨脹 (thermal expansion )、熱傳導 (heat conductivity )、熱輻射 (thermal radiation )、熱穩(wěn)定性 (thermal stability )、熱電勢 (thermal potential)等。 2941， 2927cm1 ?ASCH2 2854cm1 ?SCH2 1029cm1 ?（ CC） 803 cm1環(huán)呼吸 1444， 1267 cm1 ?CH2 3060cm1???rH) 1600,1587cm1 ??c=c)苯環(huán) 1000 cm1環(huán)呼吸 787 cm1環(huán)變形 1039, 1022cm1單取代 激光 Raman光譜儀 激光光源： HeNe激光器 ， 波長 ； Ar激光器 ， 波長 ， ； 散射強度 ?1/?4 單色器： 光柵 ， 多單色器； 檢測器： 光電倍增管 ， 光子計數(shù)器； 傅立葉變換 拉曼光譜儀 FTRaman spectroscopy 光源： NdYAG釔鋁石榴石激光器（ ）； 檢測器：高靈敏度的銦鎵砷探頭； 特點： （ 1）避免了熒光干擾； （ 2）精度高； （ 3）消除了瑞利譜線； （ 4）測量速度快。 II. 羥基和甲基的質(zhì)量僅相差 2單位。 5） CC伸縮振動在拉曼光譜中是強譜帶。 4） 在拉曼光譜中， X=Y=Z， C=N=C， O=C=O這類鍵的對稱伸縮振動是強譜帶，反對稱伸縮振動是弱譜帶。 3）環(huán)狀化合物的對稱呼吸振動常常是最強的拉曼譜帶。 ? 生物大分子。 ? 表面化學（表面增強拉曼散射）。 無對稱中心分子（例如 SO2等），三種振動既是紅外活性振動，又是拉曼活性振動。 對稱分子： 對稱振動 → 拉曼活性。 3) 固體 : ① 研糊法（液體石臘法） ② KBr壓片法 ③薄膜法 激光拉曼光譜基本