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第二章无机非金属材料的特性,第一节热特性,无机非金属材料的特性探讨,1 .传统无机非金属材料的特性,(1)优点:防腐,耐高温。(2)缺点:脆弱,无法承受热冲击。传统的无机非金属材料与现在使用的很多金属材料相比有很多独特的优点,这使得很多工业科学家对它有独特的感觉,但限制了它的弱点的存在,以及它的应用范围。为此,科学家进行了深入的研究和探索,进行了反复实验,随后出现了各种具有特殊特性的新型武器非金属材料。2 .新型无机非金属材料的特性,(1)高温,高强度。高压钠灯在光很有效的电光源下,亮颜色的金色白色,在它的光下看起来清晰耀眼。平均寿命为1万小时至2万小时,高压是灯的2倍,比白炽灯寿命长10倍以上,是目前寿命最长的灯。利用钠蒸汽的放电带来高效光源,从20世纪30年代初期就已经知道了,但直到1960年,高压钠灯掉在了地上,此后持续发展,并被实用化。从知道钠蒸汽放电到使用高压钠灯,20多年后,为什么呢?钠蒸气放电可产生1000以上的高温;钠蒸汽有很强的腐蚀作用,所以一般玻璃灯管不能承受钠蒸汽放电引起的高温,此时一般玻璃必须软化。但是氧化铝材料陶瓷的高温耐腐蚀性、透明氧化铝陶瓷的熔点达到2050 ,防止了1600 环境下钠蒸汽的腐蚀,因此可以使用氧化铝陶瓷。想想看,材料的热特性主要是材料的热容量、热膨胀、热传导、热电势和热稳定性等。学生知道应用热性能的几个例子吗?热性能,热性能,被子,声子,声子是什么?非金属材料自由电子很少具有离子晶体(离子组成)共享价晶体(原子组成),这些粒子在平衡位置振动,形成晶格波,晶格波可以传播到整个材料。声子、电磁波、光子、晶格原子热振动波、声子、声子、固体的热容量是原子振动的最直接表达之一,热容量:物体温度上升1K时要增加的热量。(J/K),热容量,静压热容量:加热条件在恒压下进行,恒容量热容量:加热条件在恒容量下进行,热容量,在物理材质中:高温下:CV是常数3R(杜龙-percent定律)在低温下:CV的实验值不是常数。按T3的比例移动到0。结合热容量、铝挤压铜生产工艺、铜导热和铝单元质量热容量的高优点。你知道材料热容量在生活中的应用吗?热容量,热膨胀:物体的体积或长度随着温度的增加而增加的现象;l 线膨胀系数;材料:热膨胀;v 线膨胀系数;各向异性材料:线性膨胀系数不同的晶体轴方向;alpha a,b,c的各向同性材料:热膨胀,r0是能量的最低位置,t粒子振动幅度粒子振动能量粒子在平衡位置r0发生两个偏差间隔,最终离开平衡位置的平均距离增加。因此:t粒子距离体积热膨胀,如何节约力打开玻璃罐?热膨胀,砂锅,热传导,通过t时间S截面中的列为Q,傅里叶定律:热流Q的物理意义:在单位温度梯度中,每单位时间通过垂直区域的列,单位为J/(m2Sk)或W/(mK),导热系数、热传导率、温度差时,在高温端粒子动能增加,相邻温度较低的粒子的碰撞度增加,热量开始传递到温度较低的粒子,热量从高温传递到低温端。,气体材料导热分子间的直接碰撞(导热性能差),金属材料导热主要是自由电子间的碰撞,无机非金属材料导热晶格振动(栅格波),热辐射3354光子(电磁波),固体材料的热是自由电子、粒子振动、热辐射主要通过粒子振动形成格子波,格子波通过向整个材料传播来传导热量。热导,热导,温度平衡:相同振动模式相同数量的振动振幅相同的声子数,热阻:声子扩散过程中的各种散射。从晶体偏压的声子理论中可以看出,热传导过程是声子从高浓度到低浓度区域的扩散过程。如果声子没有碰撞,那么声子的扩散速度就是热的传播速度。但是事实上,波农在扩散过程中必须发生冲突。产生热阻。热导,热导,多孔耐火砖:小热膨胀系数;热导率低。第二章无机非金属材料的特性,第二节机械性能,孩子做饭用陶瓷碗?不!用不锈钢碗或塑料碗!瓷器本身很易碎!大硬度、耐磨性、高压钠灯、氧化铝陶瓷产品、高熔点、透明、高压电阻、星形氧化铝陶瓷球磨机、氧化铝陶瓷球磨机、材料的机械性能、弹性变形、挂钩定律:材料应力应变关系、弹性极限内比例系数e为弹性系数。小变形近似,谐波近似;原子间的共振频率与原子耦合质量和弹性常数的关系是弹性变形、弹性变形、理想弹性:振动条件下应力和应变之间的关系完全遵循胡克定律,应力和应变随时保持相同的阶段。迟滞:在弹性范围内发生的非弹性现象。变形不仅与应力相关,而且与时间相关。弹性变形,蠕变:固体材料在一定负载下,变形随时间慢慢增加的不平衡过程,或材料受到力后内部原子从不平衡变为平衡的过程。外力移除后,蠕变变形不能立即消失。例如,在持续外力作用下,如沥青、水泥混凝土、玻璃和各种金属,除了初始弹性变形外,还会随着时间发生各种程度的缓慢变形(蠕变)。弹力后的效果:外力移除后,变形只消失了一部分,其他部分随着时间慢慢消失。实际上不会立即消失的变形是蠕变变形,不能立即消失。弹性变形,弹性变形,无机非金属材料:硬度;最常用的经度测量方法:维氏硬度(HV);温度升高,硬度下降。硬度和强度、硬度和强度、脆性破坏(低温、常温下无机非金属材料);延性断裂(金属材料);蠕变断裂(高温合金和陶瓷)。材料的破坏、材料的理论破坏强度、材料的破坏、材料的理论破坏强度最大E/5到E/10;除了微小的石英玻璃纤维和氧化铝晶须外,大多数材料实际上只破坏了E/100到E/1000!材料的破坏,材料的破坏,断裂强度的理论值和实际值的差异为什么太大?材料的破坏,无机非金属材料缺陷,出现微裂纹;微裂纹应力集中,微裂纹扩展。材料的破坏,第二章无机非金属材料的特性,第三节其他物理和化学性质,介质陶瓷,锂离子电池快速离子导体,收音机扬声器,吸铁石,收音机扬声器上不是磁铁!窗玻璃,电特性磁特性光学特性化学特性,其他物理和化学特性,其他物理和化学特性,导体: 10。-5,-8,-7,-7,-5,-5,-9,9, m, m, m, m, m,m,除了高速离子导体以外,无机非金属材料通常属于绝缘体和半导体 m,离子导电,其他物理和化学性质,一般的自由电子导电以外,离子能贡献电导吗?肖特基缺陷和前端缺陷、AgBr的Frenkel缺陷KCl的Schottky缺陷、br-、ag、cl-、k、其他物理和化学特性、离子迁移所需的活化能;无序的热运动;用大半径负离子制作骨架,如果阳离子具有弱约束能力的相当大的间隙,阳离子就可以在此间隙自由移动快速离子导体。其他物理和化学性质,3,波段理论,晶体,原子之间的相互作用使原子的能级“扩张”,电子从一个原子移动到另一个原子,可以继续在晶体中运动。电子的这种运动称为共价化。其能量是量子化的,每个能级只能容纳自旋方向相反的两个电子。晶体的电子能级之间的间隔很小,所以能级分布可以看作是准连续的,即能量带。其他理化特性,能量被“量化”,n是量子数;波段是整体晶体的特性,而不是个别原子的特性。其他物理和化学特性,能量带,固体原子的能级扩展到能量带后,原子中原部分电子也被带填满;原子中的电子从低能级排列到高能级,固体电子从低波段填充高波段。半导体和绝缘体的情况是正确填充低能量的几个波段,填充的最大波段上有禁带,波段上有没有电子的空白波段。导体是半空的非整体乐队。其他理化特性,非全电子只参与电导率。其他物理和化学特性,遗传:绝缘体也称为电介质。绝缘体,绝缘,储存电力,像大坝停水,水位低,没有水流,像浙江水力一样,绝缘体像是可以储存电力的“电大坝”。Q:介质电容器不同,电位相同时存储的电荷是否相同?其他物理和化学特性,其他物理和化学特性,其他物理和化学特性,研究材料磁性的最基本工作是确定材料的磁化M与外部磁场强度h和温度t的关系,并在一定温度下定义:M=hh即材料在单位外部磁场强度下的磁化强度。其大小反映了物质的可磁化性,是材料的重要磁性参数。也是物质自我分类的主要基础。不同的物理和化学特性,因此物质内部的磁感应强度可以在磁感应强度b的磁场中确定为磁矩p,静态磁能量,不同的理化特性,顺磁性;反磁铁;铁磁性体;铁磁性体(铁氧体磁性);反铁磁体。其他物理和化学性质,其他物理和化学性能,收音机扬声器上的吸铁石的化学成分不是iko 4,而是偶像!Fe3O4是铁磁性。其他物理和化学特性、其他物理和化学特性、红宝石、蓝宝石、钻石、n1、n2、i1、入射束、I2、折射束、入射角、折射角、材料折射率、材料传播速度其他物理和化学特性、其他物理和化学特性、中空玻璃、水玻璃、n2/n1越接近1,反射率越小。在光学镜头系统中,镜头和镜头之间存在空气,反射率高;通常,镜头之间贴有透明胶,并且胶折射率与镜头折射率相似,因此相对折射率n21=n2/n1接近1,从而显着减少反射率损失。其他物理和化学特性,其他物理和化学特性,为什么一些固体材料是透明的?如果材料不能
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