《无机材料物理性能》第1讲.ppt

1、无机材料物理性能,第一讲 绪论,材料,定义：是人类用来制造物品、器件、构件、机器或其它产品的那些物质。 作用：是人类赖以生存和发展的物质基础。,绪 论,材料性能的定义, 材料性能是一种用于表征材料在 给定的外界条件下的行为的参量, 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：,物理性能 力学性能 化学性能 复杂性能,材料性能的划分,复合性能 工艺性能 使用性能,抗氧化性 耐腐蚀性 抗渗入性, 强 度 延 性 韧 性 刚 性,热学性能 声学性能 光学性能 电学性能 磁学性能 辐照性能,按材料性能（功能）分类,机

2、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,按材料性能（功能）分类,电学性能： 绝缘材料、介电材料、压电材料、铁电材料、超导材料、半导体材料等 磁学性能： 磁性材料 声学性能： 隔声材料、吸音材料等 核物理性能： 放射性材料、反应材料等 生物性能： 骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等 复合性能： 智能材料、梯度功能材料等,为什么要研究材料的性能,？,材

3、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,此图片说明人类使用的材料，决定了人类的文明程序，实质上，这里谈的主要是材料的性能。,材料性能研究的重要性,2.材料性能决定了材料用途 如：绝缘基板材料，首先必须要具有一定的强度，以便能够承载起安装在其上的集成电路元件及布在其上的电路线，要有均匀而平滑的表面，以便进行穿孔、开槽等精密加工，从而能够构成细微而精密的图形，应有优良的绝缘性能(尤其是在高频下)，要有充分的导热性，以迅速散发电路上因电流产生的热，硅与基片的热膨胀系数之差应较小，从而保证基片与电路间良好的匹配性，电路与基片就不会剥离,3. 材料性能的研究，有助于研究材料的内部

4、结构 如：根据布拉格公式n=2dsin（X射线在晶体中的衍射现象必须满足布拉格(Bragg)公式)，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。,材料性能研究的重要性,材料性能研究的重要性,4. 对材料性能的要求，决定了材料生产的工艺过程 如：金属：坚韧，但不耐高温 陶瓷：耐高温，但易碎 目标是：既要坚韧，又要具有耐高温的特征 提高质量，这就是矛盾的统一体。解决改进的途径，由所要求的性能来决定。, 材料性能的研究，既是材料开发的出发点，也是其重要归属 材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构 对材料性

5、能的要求，决定了材料生产工艺,材料性能研究目的,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出的不同行为。 这也说明，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,材料性能的划分只是为了学习和研究的方便。 要注意材料间的各种性能既有区别，又有联系。,材料性能研究注意问题,研究材料性能，要注意性能的复合与转换。,材料性能研究注意问题,研究材料性能，要注意性能的发展与改造 。,材料性能研究注意问题,材料科学与工程是研究无机非金属材料合成与制备、组成与结构、性能与使用效果四者关系的科学。,材料科学与工程研究对象间的关系,材料科学偏重于

6、研究材料的合成与制备、组成与结构、性能及使用效能各组元本身及其相互关系， 材料工程则着重于研究如何利用这些规律性的研究成果去研制、开发生产新材料、新产品。,无机非金属材料的特点： 塑性差、硬度高、加工性能差 制备特点： 生产大量不同品种与规格的原料材料，直接生产成产品走向市场。 要求更高： 具备材料的知识，还要具备材料设计与材料加工的知识。要强调跨学科、综合性的科学与工程方面的研究。,无机非金属材料在工程应用中应注意的问题： 脆性大、塑韧性低：要注意低应力下的失效，注意安全性与可靠性。 成本与应用：仅数千元的铁质柴油机，若用全陶瓷，其价格要提高23个数量级。 强度设计与材料的合理使用：抗拉强度

7、差，但抗压强度却很高。要尽可能地用其长处。,我国陶瓷发展简史陶器,瓷器, 经验方法在大量占有实验数据的基础上，对数据的分析处理，整理为经验方程，用以表示它们的函数关系。,学习研究方法, 理论方法从机理着手，即从反映本质的 基本关系出发，按照性能的有关规律、建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式。,学习研究方法,课前预习，包括一些普通物理知识； 要认真作笔记这也是一种能力； 及时复习、归纳，掌握科学真谛； 自己完成作业，检验学习的效果。 注意复习，温故而知新。,要求：,1. 力学性能：受力形变与脆性断裂理论。 2. 热学性能：热容、热膨胀、热传导、热稳 定性等。 3. 光学性能：透光性、反射性、颜色等。 4. 电学性能：导电性和介电性。 5. 磁学性能：磁性理论和铁氧体的磁性与结构。,学习内容,该课共50个学时 上课22次课 习题2次课 复习1次课,课程安排,我 的 希 望,我希望： 你能喜欢我的课；,我希望： 你能勇于回答我的问题；,我希望： 你能积极向我提出问题；,我希望： 你能通过我的课程， 培养创新精神，增强能力。,我 的 希 望,本章主要参考书目,无机非金属材料工学林宗寿，武汉工业大学出版社（所用教材，主要参考书目） 陶瓷材料学,周玉，哈尔滨工业大学出版社 工程陶瓷材料金志浩 西安交通大学出版社 陶瓷导论,W D 金格瑞中国建筑工业出版社 工程