《無(wú)機(jī)材料物理性能》第1講

無(wú)機(jī)材料物理性能第一講緒論材料定義：是人類(lèi)用來(lái)制造物品、器件、構(gòu)件、機(jī)器或其它產(chǎn)品的那些物質(zhì)。作用：是人類(lèi)賴(lài)以生存和開(kāi)展的物質(zhì)根底。緒論材料性能的定義

材料性能是一種用于表征材料在給定的外界條件下的行為的參量

有多少行為，就對(duì)應(yīng)地有多少性能。

外界條件不同，相同的材料也會(huì)有不同的性能。

性能必須量化，多數(shù)的性能都有量綱。從定義可以看出：物理性能力學(xué)性能化學(xué)性能

復(fù)雜性能

材料性能的劃分①?gòu)?fù)合性能②工藝性能③使用性能

①抗氧化性②耐腐蝕性③抗?jié)B入性①?gòu)?qiáng)度②延性③韌性④剛性①熱學(xué)性能②聲學(xué)性能③光學(xué)性能④電學(xué)性能⑤磁學(xué)性能⑥輻照性能按材料性能〔功能〕分類(lèi)機(jī)械性能：高強(qiáng)材料、超硬材料、耐磨材料、韌性材料、摩擦材料等熱學(xué)性能：耐火材料、絕熱材料〔保溫材料〕、傳熱材料、防火材料等化學(xué)性能：耐腐蝕材料、防水材料、吸附材料、離子交換材料、催化劑載體、膠凝材料等光學(xué)性能：電光材料、導(dǎo)光材料、透光材料、熒光材料、發(fā)光材料、感光材料、分光材料等按材料性能〔功能〕分類(lèi)電學(xué)性能：絕緣材料、介電材料、壓電材料、鐵電材料、超導(dǎo)材料、半導(dǎo)體材料等磁學(xué)性能：磁性材料聲學(xué)性能：隔聲材料、吸音材料等核物理性能：放射性材料、反響材料等生物性能：骨科材料、齒科材料、生物陶瓷等復(fù)合性能：智能材料、梯度功能材料等為什么要研究材料的性能？材料性能研究的重要性

1.材料性能的研究，貫穿于整個(gè)人類(lèi)的文明史此圖片說(shuō)明人類(lèi)使用的材料，決定了人類(lèi)的文明程序，實(shí)質(zhì)上，這里談的主要是材料的性能。材料性能研究的重要性

2.材料性能決定了材料用途如：絕緣基板材料，首先必須要具有一定的強(qiáng)度，以便能夠承載起安裝在其上的集成電路元件及布在其上的電路線(xiàn)，要有均勻而平滑的外表，以便進(jìn)行穿孔、開(kāi)槽等精密加工，從而能夠構(gòu)成細(xì)微而精密的圖形，應(yīng)有優(yōu)良的絕緣性能(尤其是在高頻下)，要有充分的導(dǎo)熱性，以迅速散發(fā)電路上因電流產(chǎn)生的熱，硅與基片的熱膨脹系數(shù)之差應(yīng)較小，從而保證基片與電路間良好的匹配性，電路與基片就不會(huì)剝離3.材料性能的研究，有助于研究材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如：根據(jù)布拉格公式nλ=2dsinθ〔X射線(xiàn)在晶體中的衍射現(xiàn)象必須滿(mǎn)足布拉格(Bragg)公式)，利用晶體對(duì)X-ray的衍射圖象，就可以推知晶體中面網(wǎng)間距d，進(jìn)而就可以分析晶體的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)決定了性能，而性能那么是內(nèi)部結(jié)構(gòu)某些方面的表達(dá)。材料性能研究的重要性

材料性能研究的重要性

4.對(duì)材料性能的要求，決定了材料生產(chǎn)的工藝過(guò)程如：金屬：堅(jiān)韌，但不耐高溫 陶瓷：耐高溫，但易碎目標(biāo)是：既要堅(jiān)韌，又要具有耐高溫的特征→提高質(zhì)量，這就是矛盾的統(tǒng)一體。解決改進(jìn)的途徑，由所要求的性能來(lái)決定。

材料性能的研究，既是材料開(kāi)發(fā)的出發(fā)點(diǎn)，也是其重要?dú)w屬

材料性能的研究，有助于研究材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

對(duì)材料性能的要求，決定了材料生產(chǎn)工藝

材料性能研究目的

現(xiàn)象與本質(zhì)

同一材料不同性能，只是相同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)在不同的外界條件下所表現(xiàn)出的不同行為。

這也說(shuō)明，不同的外界條件下，材料的性能是不同的，即一種材料有多種性能。材料性能研究注意問(wèn)題

材料性能的劃分只是為了學(xué)習(xí)和研究的方便。要注意材料間的各種性能既有區(qū)別，又有聯(lián)系。材料性能研究注意問(wèn)題

研究材料性能，要注意性能的復(fù)合與轉(zhuǎn)換。材料性能研究注意問(wèn)題

研究材料性能，要注意性能的開(kāi)展與改造。材料性能研究注意問(wèn)題

材料科學(xué)與工程是研究無(wú)機(jī)非金屬材料合成與制備、組成與結(jié)構(gòu)、性能與使用效果四者關(guān)系的科學(xué)。使用效能性能組成與結(jié)構(gòu)合成與制備工藝材料科學(xué)與工程研究對(duì)象間的關(guān)系材料科學(xué)偏重于研究材料的合成與制備、組成與結(jié)構(gòu)、性能及使用效能各組元本身及其相互關(guān)系，材料工程那么著重于研究如何利用這些規(guī)律性的研究成果去研制、開(kāi)發(fā)生產(chǎn)新材料、新產(chǎn)品。無(wú)機(jī)非金屬材料的特點(diǎn)：塑性差、硬度高、加工性能差制備特點(diǎn)：生產(chǎn)大量不同品種與規(guī)格的原料材料，直接生產(chǎn)成產(chǎn)品走向市場(chǎng)。要求更高：具備材料的知識(shí)，還要具備材料設(shè)計(jì)與材料加工的知識(shí)。要強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科、綜合性的科學(xué)與工程方面的研究。無(wú)機(jī)非金屬材料在工程應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題：脆性大、塑韌性低：要注意低應(yīng)力下的失效，注意平安性與可靠性。本錢(qián)與應(yīng)用：僅數(shù)千元的鐵質(zhì)柴油機(jī)，假設(shè)用全陶瓷，其價(jià)格要提高2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。強(qiáng)度設(shè)計(jì)與材料的合理使用：抗拉強(qiáng)度差，但抗壓強(qiáng)度卻很高。要盡可能地用其長(zhǎng)處。我國(guó)陶瓷開(kāi)展簡(jiǎn)史－－陶器瓷器經(jīng)驗(yàn)方法在大量占有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的根底上，對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，整理為經(jīng)驗(yàn)方程，用以表示它們的函數(shù)關(guān)系。學(xué)習(xí)研究方法理論方法從機(jī)理著手，即從反映本質(zhì)的根本關(guān)系出發(fā)，按照性能的有關(guān)規(guī)律、建立物理模型，用數(shù)學(xué)方法求解，得到有關(guān)理論方程式。學(xué)習(xí)研究方法課前預(yù)習(xí)，包括一些普通物理知識(shí)；要認(rèn)真作筆記－－這也是一種能力；及時(shí)復(fù)習(xí)、歸納，掌握科學(xué)真諦；自己完成作業(yè)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果。注意復(fù)習(xí)，溫故而知新。要求：1.力學(xué)性能：受力形變與脆性斷裂理論。2.熱學(xué)性能：熱容、熱膨脹、熱傳導(dǎo)、熱穩(wěn)定性等。3.光學(xué)性能：透光性、反射性、顏色等。4.電學(xué)性能：導(dǎo)電性和介電性。5.磁學(xué)性能：磁性理論和鐵氧體的磁性與結(jié)構(gòu)。

學(xué)習(xí)內(nèi)容

該課共50個(gè)學(xué)時(shí)

上課22次課習(xí)題2次課復(fù)習(xí)1次課課程安排

我的希望我希望：你能喜歡我的課；我希望：你能勇于答復(fù)我的問(wèn)題；我希望：你能積極向我提出問(wèn)題；我希望：你能通過(guò)我的課程，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，增強(qiáng)能力。我的希望本章主要參考書(shū)目《無(wú)機(jī)非金屬材料工學(xué)》林宗壽，武漢工業(yè)大學(xué)出版社〔所用教材，主要參考書(shū)目〕《陶瓷材料學(xué)》,周玉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社《工程陶瓷材料》金志浩西安交通大學(xué)出版社《陶瓷導(dǎo)論》,WD金格瑞．中國(guó)建筑工業(yè)出版