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2023年材料物理、性能 第一篇：材料物理、性能 一、金属基复合材料为什么具有可设计性 1复合材料在弹性模量、线膨胀系数和材料强度等方面具有明显的各向异性性质。2.复合材料具有不同层次上的宏观、细观和微观结构3复合材料设计涉及多个变量优先及多层次涉及的选择。4复合材料的性能往往与结构及工艺有很强额依靠关系，因此，在复合材料产品设计的同时必需进行材料结构设计，并选择合适的工艺方法。5在对复合材料结构设计的同时也应对其性能进行适当的评价，以推断产品结构是否到达预期的指标。 二、制造技术应具备的条件 1.能使增加材料均匀地分布于金数基体中，满意复合材料结构和强度设计要求； 2.能使复合材料界面效应、混杂效应或复合效应充分发挥，有利于复合材料性能的提高与互补，不能因制造工艺不当而造成材料性能下降； 3.能够充分发挥增加材料对基体金属的增加、增韧效果，可制得具有合适界面结构和特性的复合材料，尽量避开在制造过程中于增加体-金属界面处发生不利的化学反应； 4.设备投资少，工艺简洁易行，可操作性强，便于实现批量或规模生产； 5.尽量能制造出接近最终产品的形态、尺寸和结构，削减或避开后加工工序。 三、热等静压法 用惰性气体加压，工件在各个方向上受到均匀压力的作用。 温度、压力、保温保压时间是主要工艺参数。 工艺有三种：1先升压后升温，特点无需将工作压力升到最终所要求的最高压力，随着温度上升，气体膨胀、压力不断上升直至到达需要压力，适合金属包套工件制造2先升温后升压，适合玻璃包套制造复合材料3同时升温升压，适合于低压成形、装入量大、保温时间长的工件制造 四、真空压力浸渍技术 工艺流程：预制件预热将预制件放入模具中注入液体金属加压渗入金属加压保压金属取出制品 五、液态金属搅拌铸造技术 搅拌工艺方法：漩涡法、Duralcan法、复合铸造法。 留意事项与措施：1.在金属熔体中添加合金元素合金元素可以降低金属熔体的外表张力； 2.颗粒外表处理比较简洁有效的方法是将颗粒进行高温热处理，使有害物质在高温下挥发脱除；3.复合过程的情分限制由于液态金属氧化生成的氧化膜阻挡金属与颗粒的混合和润湿，吸入的气体又会造成大量气孔，严峻影响复合材料的质量，因此要接受真空、惰性气体爱惜来防止金属熔体的氧化和吸气；4.有效的机械搅拌剧烈的搅动可使液态金属以高的剪切速度流过颗粒外表，能有效地改善金属与颗粒之间的润湿性，促进颗粒在液态金属中的均匀分布。通常实行高速旋转的机械搅拌或超声波搅拌来强化搅拌过程。 六、共喷沉积技术 工艺过程，包括基体金属熔化、液态金属雾化、颗粒加入及与金属雾化流的混合、沉积和凝固等工序。主要工艺参数：熔融金属温度，惰性气体压力、流量、速度，颗粒加入速度，沉积底板温度等。特点：适用面广 生产工艺简洁、效率高冷却速度快 颗粒分布均匀 复合材料中的气孔率较大 七、冷喷涂 八、超塑性变形过程中组织转变特点 1.晶粒形态与尺寸的转变2.晶粒的滑动、转动和换位3.晶粒条纹带4.位错5.空洞 九、连续纤维增加复合材料的损伤分析 1界面的性质是确定材料性质的重要因素，界面强度越高，界面脱粘发生的越晚，材料的最终强度越大;若界面强度很大，脱粘不发生，材料的强度由基体性质确定。2界面的临界相对 位移值越大，界面的韧性越好，脱粘发生的越晚3不同界面强度对应的计算胞元的失效模式不同，弱界面失效是，界面完全脱粘，纤维剥落；中等界面失效时，部分界面脱粘；强界面失效时，失效在基体中发生。 十、复合材料强化机制 Orowan强化细晶强化固溶强化位错强化 十一、爆炸焊接法 是利用炸药爆炸产生的强大脉冲应力，通过使碰撞的材料发生塑性变形、粘接处金属的局部扰动一级热过程使材料焊接起来。特点：作用时间短，材料温度低，不必担忧发生界面反应。主要用来制造金属层合板和金属丝增加金属基复合材料。 其次篇：材料性能(PA66 性能编辑 PA66塑胶原料为半透亮或不透亮乳白色结晶形聚合物，具有可塑性。密度115g/cm3。熔点252。脆化温度-30。热分解温度大于350。连续耐热80-120,平衡吸水率25%。能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀，但易容于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高。但吸水性较大，因此尺寸稳定性较差 美国杜邦公司在亚洲地区销售原料外包装图 A系列中机械强度最高、应用最广的品种,因其结晶度高PA66是P,故其刚性、耐热性都较高。聚酰胺树脂，英文名称为polyamide，简称PA。俗称尼龙(Nylon)，它是大分子主链重复单元中含有 酰胺基团的高聚物的总称。为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用处最广的品种。尼龙中的主要品种 是尼龙6和尼龙66，占确定主导地位，尼龙6为聚己内酰胺，而尼龙66为聚己二酸己二胺，尼龙66 比尼龙6要硬l2%；其次是尼龙11，尼龙12，尼龙610，尼龙612，另外还有尼龙1010、尼龙 46、尼 龙 7、尼龙 9、尼龙13，新品种有尼龙6I、尼龙9T和特殊尼龙MXD6阻隔性树脂等，尼龙的改性品种 数量繁多，如增加尼龙、单体浇铸尼龙MC尼龙、反应注射成型(RIM)尼龙、芳香族尼龙、透亮尼龙、高抗冲超韧尼龙、电镀尼龙、导电尼龙、阻燃尼龙，尼龙与其他聚合物共混物和合金等，满意不同特 殊要求，广泛用作金属，木材等传统材料代用品。 特性 尼龙作为大用量的工程塑料，广泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域。 成为各行业中不行缺少的结构材料，其主要特点如下： 1优良的力学性能。尼龙的机械强度高，韧性好。 2自润性、耐摩擦性好。尼龙具有很好酌自润性，摩擦系数小，从而，作为传动部件其运用寿命长。 3.优良的耐热性。如尼龙46等高结晶性尼龙的热变形温度很高，可在150下长期期运用.。PA66经过 玻璃纤维增加以后，其热变形温度到达250以上。 4.优异的电绝缘性能。尼龙的体积电阻很高，耐击穿电压高，是优良的电气、电器绝缘材料 5.优良的耐气候性。 6.吸水性。尼龙吸水性大，饱和水可到达3%以上。在确定程度影响制件的尺寸稳定性 特性编辑 PA66在聚酰胺材料中有较高的熔点。它是一种半晶体-晶体材料。PA66在较高温度也能保持较强的强度和刚度。PA66在成型后照旧具有吸湿性，其程度主要取决于材料的组成、壁厚以及环境条件。在产品设计时，确定要考虑吸湿性对几何稳定性的影响。 为了提高PA66的机械特性，经常加入各种各样的改性剂。玻璃就是最常见的添加剂，有时为了提高抗冲击性还加入合成橡胶，如EPDM和SBR等。PA66的粘性较低，因此流淌性很好但不如PA6。这特性质可以用来加工很薄的元件。它的粘度对温度转变很敏感。PA66的收缩率在1%2%之间，加入玻璃纤维添加剂可以将收缩率降低到0.2%1%。收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。A66 Zytel 塑胶原料性能特点? PA66是PA系列中机械强度最高、应用最广的品种,因其结晶度高,故其刚性、耐热性都较超群声波可焊接低分子量经润滑可加工性良好良好的成型性能良好的电气性能流淌性高耐化学性良好耐磨损性良好耐疲乏性能耐油性能耐油脂性能生产阶段快脱模性能良好等;用处? 汽车领域的应用电气/电子应用领域家电部件连接器;PA66能耐酸、碱、大多数无机盐水溶液、卤代烷、烃类、酯类、酮类等腐蚀?但易溶于苯酚、甲酸等极性溶剂。具有优良的耐磨性、自润滑性?机械强度较高。但吸水性较大?因此标准稳定性较差。广泛用于制造机械、汽车、化学与电气设备的零件?如齿轮、滚子、滑轮、辊轴、泵体中叶轮、电扇叶片、高压密封围、阀座、垫片、衬套、各种把手、支撑架、电线包层等RoHS 合规性 外观?自然色 形态?颗粒料?性状?半透亮或不透亮乳白色结晶形聚合物?具有可塑性。添加剂?脱模剂 润滑剂 加工方法?注射成型?熔化温度?260290。对玻璃添加剂的产品为275280。熔化温度应避开高于300。注塑压力?通常在7501250bar?取决于材料和产品设计。密度?PA66密度1.15g?cm3。熔点252。脆化温度-30。热分化温度大于350。接连耐热80-120,平衡吸水率2?5?。;收缩率 流淌: 3.20 mm 横向流量: 2.00 mm 流量: 2.00 mm 吸水率23°C, 24 hr拉伸模量(23°C)3100 1400抗张强度 屈服, 23°C屈服, 23°C 8.30 23°C 8.20 55.0伸长率8.30 64.0屈服, 23°C 4.0 % 屈服, 23°C 4.5 25 % 断裂, 23°C 50 >300 % 断裂, 23°C 40 >100 % 断张率(23°C)20 >100 % 拉伸蠕变模量 1 hr 1400 1000 hr 930 PA66弯曲模量-40°C 3200 MPa?23°C 2800 1210 Mpa ?77°C 700?121°C 500?23°C 2800 1200 MPa 介电常数?23°C, 100 Hz 4.10?23°C, 1 kHz 4.00?23°C, 1 MHz 3.70 ?23°C, 100 Hz 3.80?23°C, 1 kHz 3.90 23°C, 1 MHz 3.60 应用编辑 高温电气插座零件、电气零件、齿轮、轴承、滚子、弹簧支架、滑轮、螺栓、叶轮、风扇叶片、螺旋桨、高压封口垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、扎带、传动皮带、砂轮粘合剂、电池箱、绝缘电气零件、线芯、抽丝等 型号用处编辑 PA66美国首诺21SPC高刚性 耐化学性 PA66美国首诺R513H R533H玻纤增加，高强度，特殊热稳定，耐水解。通过FDA、UL认证。通过GM、Ford、Chryster、Delphi、Valeo等汽车认证，适用于汽车零部件。机械部件等。 PA66德国巴斯夫A3X2G5 A3X2G7玻纤增加，红磷阻燃剂长期稳定性，具有优异的机械性能。PA66塑胶原料德国巴斯夫A3EG6 A3HG5 A3EG7 A3WG6玻纤增加用于需要高刚性和尺寸稳定性的机械部件护罩。 PA66德国巴斯夫C3U高韧性 无卤素和磷阻燃级。 PA66德国巴斯夫A3K高流淌性,用于高应力工程制件如轴承，齿轮及连接器，插座。 PA66美国杜邦101F特殊级适合耐热性好的制品。 PA66塑胶原料美国杜邦101L高强度注塑级 改良机器进料和脱模特性。 PA66美国杜邦408HS注塑级良好的耐热稳定性。 PA66美国杜邦408L特殊级 适合超高抗冲击性的工程制品。 PA66塑胶原料美国杜邦42A有色，高粘绸性，分子量分布密，可焊接于超声波。 PA66美国杜邦70G13L 70G13HS1L玻纤增加13%高强度。 PA66美国杜邦70G33L 70G33HS1L高强度 玻纤增加33%。 PA66塑胶原料美国杜邦70G43L 高强度43%玻纤增加。 PA66美国杜邦80G33HS1-L超高抗冲击性 玻纤增加33% 超高强度。 PA66塑胶原料美国杜邦FR10 FR15 FR50 FR60玻纤增加无卤阻燃级UL94 V-0等级 PA66美国杜邦ST801特殊级 超强韧性 杰出的耐冲击性。 PA66塑胶原料日本东丽CM3001G-30一般用处 玻纤增加30%。 PA66日本东丽CM3001-N CM3006标准级尼龙-66未强化。 PA66日本东丽CM3004G-30玻纤增加30%含卤阻燃级。 PA66日本东丽CM3004-V0尼龙66未强化，无卤阻燃级。 PA66塑胶原料日本旭化成1300G高强度 高刚性 玻纤增加33%。 PA66日本旭化成1300S平衡的流淌性和机械性能。 PA66日本旭化成1402S具有良好的抗热老化性能。 PA66日本旭化成FR200 FR370阻燃级UL94 V-0；不含卤素和磷。POM：即聚甲醛聚甲醛学名聚氧化聚甲醛简称POM又称赛钢、特钢聚合所得程塑料特性 1、POM具有低摩擦系数和好几何稳定性甲醛等原料POM-H聚甲醛均聚物POM-K聚甲醛共聚物高密度、高结晶度具有良好物理、机械和化学性能尤其有优异耐摩擦性能 热塑性工特别适合于制作齿轮和轴承草坪设备等 2、POM具有耐高温特性 3、POM性种坚韧有弹性因此还用于管道器件管道阀门、泵壳体材料即使低温下仍有好抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特 4、POM高结晶程度导致 料有同收缩率有相当高收缩率高达2%3.5%对于各种同增加型材 5、POM属结晶性塑料熔点明显 比重1.43 熔点175°C 旦达熔点熔体粘度快速下降 伸强度屈服70MPa 伸长率屈服15%断裂15%冲击强度无缺口108KJ/m2 带缺口7.6KJ/m2 第三篇：材料性能学问 材料性能学问大全 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力应变曲线 a、拉伸过程的变形： 弹性变形，屈服变形，加工硬化均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形。b、相关公式： 工程应力 =F/A0 ；工程应变=L/L0；比例极限P；弹性极限；屈服点S；抗拉强度b；断裂强度k。 真应变 e=ln(L/L0)=ln(1+)；真应力 s=(1+)= *e 指数e为真应变。c、相关理论： 真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。 弹性变形阶段，真应力真应变曲线和应力应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。 2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的实力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=/ ；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中汲取变形功的实力，评价材料弹性的好坏。包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定剩余伸长应力增加；反向加载，规定剩余伸长应力降低的现象。滞弹性：弹性后效是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非志向弹性的状况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下汲取不行逆变形功的实力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 志向弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完好的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映 单晶体和多晶体金属的弹性模量，主要取决于金属原子本性和晶体类型。包申格效应；滞弹性；伪弹性；粘弹性。 包申格效应消退方法：预先大塑性变形，回复或再结晶温度下退火。循环韧性表示材料的消震实力。 3、关于塑形变形的问题 a、相关概念 滑移：滑移系越多，塑性越好；滑移系不是唯一因素晶格阻力等因素；滑移面受温度、成分和变形的影响；滑移方向比较稳定 孪生：fcc、bcc、hcp都能以孪生产生塑性变形；一般在低温、高速条件下发生；变形量小，调整滑移面的方向 屈服现象：退火、正火、调质的中、低碳钢和低合金钢比较常见，分为不连续屈服和连续屈服； 屈服点：材料在拉伸屈服时对应的应力值，s； 上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力值，su； 下屈服点：试样屈服阶段中最小应力，sl； 屈服平台屈服齿：屈服伸长对应的水平线段或者曲折线段； 吕德斯带：不均匀变形；对于冲压件，不容许出现，防止产生褶皱。屈服强度：表征材料对微量塑性变形的抗力 连续屈服曲线的屈服强度：用规定微量塑性伸长应力表征材料对微量塑性变形的抗力1规定非比例伸长应力p： 2规定剩余伸长应力r：试样卸除拉伸力后，其标距部分的剩余伸长到达规定的原始标距百分比时的应力；剩余伸长的百分比为0.2%时，记为r0.2 3规定总伸长应力t：试样标距部分的总伸长弹性伸长加塑性伸长到达规定的原始标距百分比时的应力。晶格阻力派纳力；位错交互作用阻力 Hollomon公式： S=Ken，S为真应力，e为真应变；n硬化指数0.10.5，n=1,完全志向弹性体，n=0，没有硬化实力；K硬化系数 缩颈是：韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大试验力所对应的应力。代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。与应变硬化指数和应变硬化系数有关。等于最大拉应力比上原始横截面积。 塑性是指金属材料断裂前发生不行逆永久塑性变形的实力。b、相关理论 常见的塑性变形方式：滑移，孪生，晶界的滑动，扩大性蠕变。塑性变形的特点：各晶粒变形的不同时性和不均匀性取向不同；各晶粒力学性能的差异；各晶粒变形的互相协调性金属是一个连续的整体，多系滑移；Von Mises 至少5个独立的滑移系。 硬化指数的测定：试验方法；作图法lgS=lgK+nlge 硬化指数的影响因素：与层错能有关,层错能下降，硬化指数上升；对金属材料的冷热变形也特别敏感；与应变硬化速率并不相等。 缩颈的判据失稳临界条件拉伸失稳或缩颈的判据应为dF=0 两个塑性指标：断后伸长率=(L1-L0)/LO*100%； 断后收缩率：=(A0-A1)/A0*100% >，形成为缩颈 =或tk ,c >s ,先屈服再断裂；t105次时，破坏后具有典型的疲乏断口，即为冲击疲乏。 第四篇：材料性能学教学大纲 材料性能学课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编码： 课程类别：必修课 适用专业：材料化学 总 学 时：48 学 分：3 课程简介：本课程是材料化学专业主干课程之一，属专业基础课。本课程主要内容为材料物理性能，以材料通用性物理性能及共同性的内容为主。通过本课程的教学，使学生获得关于材料物理性能包括材料力学性能受力形变、断裂与强度、热学、光学、导电、磁学等性能及其进展和应用，重点驾驭各种重要性能的原理及微观机制，性能的测定方法以及限制和改善性能的措施，各种材料结构与性能的关系，各性能之间的互相制约与转变规律。 授课教材：材料物理性能，吴其胜、蔡安兰、杨亚群，华东理工高校出版社，2023，10。 2、参考书目: 1.材料性能学，北京工业高校出版社，王从曾，2023.1 2.材料的物理性能，哈尔滨工业高校出版社，邱成军等，2023.1 二、课程教化目标 通过学习材料的各种物理性能，使学生驾驭以下内容：各种材料性能的各类本征参数的物理意义和单位以及这些参数在解决实际问题中所处的地位；弄清各材料性能和材料的组成、结构和构造之间的关系；驾驭这些性能参数的物质规律，从而为推断材料优劣、正确选择和运用材料、变更材料性能、探究新材料、新性能、新工艺打下理论基础；为全面驾驭材料的结构，对材料的原料和工艺也应有所相识，以取得分析性能的正确根据。 三、教学内容与要求 第一章：材料的力学性能 重点与难点： 重点：应力、应变、弹性变形行为、Griffith微裂纹理论，应力场强度因子和平面应变断裂韧性，提高无机材料强度改良材料韧性的途径。难点：位错运动理论、应力场强度因子和平面应变断裂韧性。教学时数：10学时 教学内容： 1.1 应力及应变：应力、应变； 1.2 弹性形变：Hooke定律；弹性模量的影响因素、无机材料的弹性模量、复相的弹性模量、弹性形变的机理； 1.3 材料的塑性形变：晶体滑移、塑性形变的位错运动理论； 1.4 滞弹性和内耗：粘弹性和滞弹性、应变松弛和应力松弛、松弛时间、无弛豫模量与弛豫模量、模量亏损、材料的内耗； 1.5 材料的高温蠕变：蠕变曲线、蠕变机理、影响蠕变的因素； 1.6 材料的断裂强度：理论断裂强度、Inglis 理论、Griffith微裂纹理论、Orowan理论； 1.7 材料的断裂韧性：裂纹扩展方式、裂纹尖端应力场分析、几何形态因子、断裂韧性、裂纹扩展的动力与阻力； 1.8 裂纹的起源与扩展：裂纹的起源、裂纹的快速扩展、影响裂纹扩展的因素、材料的疲乏、应力腐蚀理论、高温下裂纹尖端的应力空腔作用、亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系、根据亚临界裂纹扩展意料材料寿命、蠕变断裂； 1.10 显微结构对材料脆性断裂的影响：晶粒尺寸、气孔的影响； 1.11 提高材料强度及改善脆性的途径：金属材料的强化、陶瓷材料的强化； 1.12 复合材料：复合材料的分类、连续纤维单向强化复合材料的强度、短纤维单向强化复合材料； 1.13 材料的硬度：硬度的表示方法、硬度的测量。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭材料的弹性变形、塑性变形、高温蠕变及其它力学性能的理论描述、产生的缘由、影响因素。驾驭断裂的现象和产生、断裂力学的原理动身，通过理论结合强度、应力场的分析，断裂的判据，应力场强度因子、平面应变断裂韧性、延性断裂、脆性断裂、沿晶断裂、静态疲乏的概念，并根据此判据来分析提高材料强度及改良材料韧性的途径。了解断裂的现象，弄清产生断裂的原理断裂理论，通过应力场的分析。要求驾驭断裂的判据，并根据此判据来分析提高材料强度及改良材料韧性的途径。 其次章：材料的热学性能 重点与难点： 重点：材料的热膨胀，材料的热稳定性。难点：材料的热传导，材料的热稳定性。教学时数：6学时 教学内容： 2.1 热学性能的物理基础； 2.2 材料的热容：晶体固体热容的阅历定律和经典理论，晶体固体热容的量子理论回顾，无机材料的热容； 2.3 材料的热膨胀：热膨胀系数、热膨胀机理、热膨胀和其他性能的关系、多晶体和复合材料的热膨胀； 2.4 材料的热传导：固体材料热传导的宏观规律，固体材料热传导的微观机理、影响热传导的因素、某些无机材料的热传导； 2.5 材料的热稳定性：热稳定性的表示方法、热应力、抗热冲击断裂性能，抗热冲击损伤性、提高抗热冲击断裂性能的措施。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭材料热容的各种理论及其比较，热膨胀的定义及其基本机理，热传导的宏观规律和微观机理，热稳定性的表示和抗热冲击断裂性能。要求驾驭各种热应力断裂抵抗因子。总结出提高抗热冲击断裂性能的措施。第三章 材料的光学性能 重点与难点： 重点：光的反射和折射、材料对光的汲取和色散、光的散射 难点：光的散射、电-光效应、光折变效应、非线性光学效应 教学时数：8学时 教学内容： 3.1 光传播的基本性质：光的波粒二象性、光的干预和衍射、光通过固表达象； 3.2 光的反射和折射：反射定律和折射定律、折射率的影响因素、晶体的双折射、材料的反射系数及其影响因素； 3.3 材料对光的汲取和色散：汲取系数与汲取率、光的汲取与波长的关系、光的色散； 3.4 光的散射：散射的一般规律、弹性散射、非弹性散射； 3.5 材料的不透亮性与半透亮性：材料的不透亮性、材料的乳浊、半透亮性、透亮材料的颜色、材料的着色； 3.6 电-光效应、光折变效应、非线性光学效应：电光效应及电光晶体、光折变效应、非线性光学效应； 3.7光的传输与光纤材料：光纤进展概况和基本特征、光纤材料的制备、光纤的应用； 3.8 特种光学材料及其应用：固体激光器材料及其应用、光存储材料。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭金属、半导体、绝缘体的电子能带结构，光传播电磁理论、反射、光的汲取和色散、晶体的双折射、介质的光散射等各种光现象的物理本质。了解影响材料光学性能的各种因素。简要了解光纤材料、激光晶体材料及光存储材料等光学材料。 第四章：材料的电导性能 重点与难点： 重点：离子电导，电子电导。 难点：无机材料的电导，半导体陶瓷的物理效应。教学时数：8学时 教学内容： 4.1 电导的物理现象：电导率与电阻率、电导的物理特性； 4.2 离子电导：载流子浓度、离子迁移率、离子电导率、离子电导率的影响因素、固体电解质ZrO2； 4.3 电子电导：电子迁移率、载流子浓度、电子电导率、电子电导率的影响因素 4.4 金属材料的电导：金属电导率、电阻率与温度的关系、电阻率与压力的关系、冷加工和缺陷对电阻率的影响、电阻率的各向异性、固溶体的电阻率； 4.5 固体材料的电导：玻璃态电导、多晶多相固体材料的电导、次级现象、固体材料电导混合法则； 4.6 半导体陶瓷的物理效应：晶界效应、外表效应、西贝克效应、p-n结； 4.7 超导体：超导体的概念、约瑟夫逊效应、超导体的应用。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭各种电导的宏观参数和物理量及电导的主要基本公式；围绕此公式来探讨各种电导的电导率离子电导率、电子电导率及其影响因素，材料的电导混合法则和半导体陶瓷的物理效应。第五章 材料的磁学性能 重点与难点： 重点：抗磁性和顺磁性、铁磁性与反铁磁性 难点：铁磁性与反铁磁性 教学时数：8学时 教学内容： 5.1 基本磁学性能：磁学基本量、物质的磁性分类； 5.2 抗磁性和顺磁性：原子本征磁矩、抗磁性、物质的顺磁性、金属的抗磁性与顺磁性、影响金属抗、顺磁性的因素； 5.3 铁磁性与反铁磁性：铁磁质的自发磁化、反铁磁性和亚铁磁性、磁畴、磁化曲线和磁滞回线； 5.4 磁性材料的动态特性：沟通磁化过程与沟通回线、磁滞损耗和趋肤效应、磁后效应和复数磁导率、磁导率减落及磁共振损耗； 5.5 磁性材料及其应用：软磁材料、硬磁材料、磁信息存储材料、纳米磁性材料。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭固体物质的各种磁性(抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性)的形成机理及宏观表现；重点驾驭磁性表征参量、各类磁性物质的内部互相作用；磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性；了解磁性材料及其应用。 第六章 材料的功能转换性能 重点与难点： 重点：介质的极化与损耗、介电强度、压电性能、铁电性 难点：压电性能、铁电性 教学时数：8学时 教学内容： 6.1 介质的极化与损耗：介质极化相关物理量、极化类型、宏观极化强度与微观极化率的关系、介质损耗分析、材料的介质损耗、降低材料介质损耗的方法； 6.2 介电强度：介电强度、固体电介质的击穿、影响材料击穿强度的因素； 6.3 压电性能：压电效应及其逆效应、压电材料的探讨进程、压电材料主要表征参数、压电陶瓷的预极化、压电陶瓷的稳定性、压电材料及其应用； 6.4 铁电性：铁电性的概念、铁电体的分类、铁电体的起源、铁电体的性能及其应用、反铁电体； 6.5 热电性能：热电效应、热电材料、热电材料的应用； 6.6 光电性能：光电效应、光电材料及其应用； 6.7 热释电性能：热释电效应及其逆效应、热释电材料、热释电材料的应用； 6.8 智能材料：智能材料的特征与构成、智能材料的分类、智能金属材料、智能无机非金属材料、智能高分子材料。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭电介质的介电性能，包括介电常数、介电损耗、介电强度及其随环境(温度、湿度、辐射等)的转变规律。了解极化的微观机制、电介质的压电性、铁电性、热电性能、光电性能和热释电性的性能、常用材料及其应用、智能材料的特征、分类及应用。 四、作业： 每章根据学生学习状况，选择布置教材中部分习题促进学生课后复习、稳固课堂教学内容，并进行讲评。 五、考核与评定 以期末考试(闭卷)成果为主，参考课堂提问、探讨课发言状况以及平常作业和考勤等，综合评定后，给出结业成果。 期末考试占70，平常成果占30。 第五篇：材料性能学复习题 1金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 金属的弹性模量主要取决于原子间距和原子间作用力，也即金属原子本性，晶格类型。而材料的成分和组织对它影响不大，所以说它是一个对组织不敏感性能指标。变更材料的成分和组织会对材料的强度如屈服强度，抗拉强度有显著影响，但对材料的刚度影响不大。2确定金属屈服强度的因素有哪些？ 金属本性和晶格类型，晶格阻力派纳力，位错运动交互作用力越强，屈服强度越高；晶粒大小和亚结构，晶粒减小，屈服强度增加；溶质元素，加入溶质元素将产生晶格畸变，与位错应力场交互运动，提高屈服强度；其次相，不行逆变形其次相将增加流变应力，提高屈服强度，可你变形其次相将产生界面能，提高屈服强度；温度，派纳力属于短程力，对温度特别敏感，温度上升，屈服强度降低应变速率，应变速率大，强度增加；应力状态，切应力重量越大，越有利塑性变形，屈服强度降低。 3韧性断裂和脆性断裂的区分。为什么脆性断裂更加危险。韧性断裂：断裂前产生明显宏观塑性变形，断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角，断口成纤维状，灰暗色。断口三要素：纤维区，放射区，剪切唇，这三个区域的比例关系与材料韧度有关，塑性越好，放射线越粗大，塑性越差，放射线变细甚至消逝。 脆性断裂：断裂前基本上不发生塑性变形的突然断裂。断裂面与正应力垂直，断口平齐而光滑，呈放射状或结晶状。脆性断裂也产生微量塑性变形，断面收缩率一般小于5% 4对金属材料韧脆转变的影响因素。 材料成分，凡加入合金元素引起滑移系削减，孪生，位错钉扎的都增加脆性，若合金中形成粗大其次相也增加脆性；杂质，聚集在晶界上的杂质会降低材料的塑性，发生脆断；bcc金属具有低温脆断现象，同时在低温下，塑性变形一孪生为主，易于产生裂纹，低温脆性大；晶粒大小，晶粒小，晶界多，不易产生裂纹，也不易扩展，细化晶粒将提高抗脆性能；应力状态，削减切应力和正应力的比值都将增加金属的脆性；加载速度，加载速度大，金属会发生韧脆转变。 5缺口拉伸是应力分布有何特点 缺口截面上的应力分布是不均匀的，轴向应力在缺口根部最大，离开根部的距离增大，应力不断减小，即在根部产生应力集中。 6今有如下零件和材料等需要测定硬度，试说明选用何种硬度试验方法为宜。渗碳层的硬度分布 HK或显微HV 淬火钢HRC 灰铸铁HB 鉴别钢种的隐晶马氏体和剩余奥氏体显微HV或HK 仪表小黄铜齿轮HV 龙门刨床导轨HS HL 渗氮层HV 高速钢刀具HRC 退火态低碳钢HB 硬质合金HRA 火车弹簧HRA 退火状态下软钢HRB 7试说明低温脆性的物理本质及其影响因素 低温脆性的本质是材料屈服强度随温度降低急剧增加，其影响因素包括晶体结构，化学成分，显微组织晶粒大小，晶相组织，温度，加载速率，试样的形态和尺寸。 8韧脆转变确实定方法有哪些？ 当低于某一温度材料汲取的冲击能量基本上不随温度转变，形成一个平台，该能量为低阶能，以低阶能起先上升的温度定义，记作NDP高于某一温度材料汲取的能量也基本不变，形成一平台，成为高阶能，以高阶能对应的温度定义，记作FTP 以低阶能和高阶能的平均值对应的温度定义，记作 FTE通常取结晶区占整个断口面积50%的温度为韧脆转变温度，记作FATT50 9试说明低应力脆断的缘由及方法 缘由：与材料内部确定尺寸的裂纹相关，当裂纹在给定的作用力下扩展临界尺寸时就会突然破坏。 防止方法：添加细化晶粒的合金元素，细化晶粒，形成板条马氏体及残留奥氏体薄膜增加韧性，温度越低，脆性一般就越大，增加应变速率也会降低塑性，因此要降低温度和应变速率。 10应力场强度因子以及断裂韧度 应力场强度因子是力学参量，表示裂纹体中裂纹尖端的应力应变场强度的大小，它取决于外加应力，试样尺寸和裂纹类型，而和材料无关；断裂韧度是材料的力学性能指标，表示材料在平面应变的状态下抵抗裂纹失稳扩展的实力，它确定于材料的成分，结构等内在因素，而以外加应力及试样尺寸等外在因素无关。11疲乏断口有什么特点 有源疲乏。在形成疲乏裂纹之后，裂纹慢速扩展，形成贝壳状或海滩状条纹。这种条纹起先时比较密集，以后间距慢慢增大。由于载荷的间断或在和大小的变更，裂纹经过多次张开闭合并由于裂纹外表的互相摩擦，形成一条条光亮的弧线，叫做疲乏裂纹前沿线，这个区域通常称为疲乏裂纹扩展区，而最终断裂区和静载下带尖锐缺口试样的断口相像。对于塑性材料，断口为纤维状，对于脆性材料，则为结晶状断口。总之，一个典型的疲乏断口总是由疲乏源，疲乏裂纹扩展区和最终断裂区三部分构成。 12什么是裂纹断裂门槛值，那些因素影响其值大小？ 把裂纹扩展的每一微小过程看成是裂纹体小区域的断裂过程，则 设想应力强度因子幅度K=Kmax-Kmin 是疲乏裂纹扩展的限制因子，当K 小于某临界值Kth 时，疲乏裂纹不扩展，所以Kth 叫疲乏裂纹扩展的门槛 值。应力比、显微组织、环境及试样的尺寸等因素对Kth 的影响很大。13提高零件的疲乏寿命有 只要能降低其次相或夹杂物的脆性，提高相界面强度，限制其次相或夹杂物的数量，形态，大小，分布，均可抑制或延缓疲乏裂纹的萌生。晶界强化，净化和晶粒细化，可以提高材料疲乏寿命，细化晶粒既能阻挡疲乏裂纹在晶界处萌生，又能阻挡疲乏裂纹的扩展，提高疲乏强度。外表强化处理可在机件外表产生有利的剩余压应力，阻挡疲乏裂纹的扩展，同时还能提高机件外表强度和硬度。14如何推断某一零件的破坏是由应力腐蚀引起的 应力腐蚀显微裂纹常有分叉的现象，呈枯树枝状，即：有一主裂纹扩展较快，其他分支裂纹扩展较慢根据这一特征可以区分；接受极化试验方法：当外加小的阳极电流而