材料物理性能知识点总结.doc

材料性能的影响因素 材料化学组成和显微结构不同，决定其有不同的特性； 材料的内部分子层次上，原子、离子之间的相互作用和化学键合对材料性能产生决定性的影响； 多晶多相材料的显微结构的不同，影响材料的大部分性能。 晶体结合类型、特征： 离子晶体：离子键合、高硬度、高升华热，可溶于极性溶剂、低温不导电，高温离子导电。 共价晶体：共价键合、高硬度、高熔点，几乎不溶于所有溶剂，高折射率，强反射本领。 金属晶体：金属键合、高密度、导电率高，延展性好，只溶于液体金属。 分子晶体：范德华力结合，高热膨胀，易溶于非极性有机溶剂中，低熔点、沸点，压缩系数大，保留分子的性质。 氢键：低熔点、沸点，结合力高于无氢键的类似分子。 单晶体是由一个微小的晶核各向均匀生长而成，其内部的粒子基本上按其特有的规律整齐排列。 晶体微粒（包括离子、原子团）在空间排列有一定的规律 晶体性质：1.均与性；2.各向异性；3.规则的多面体外形；4.确定的熔点；5.对称性 晶体可分为单晶、多晶、微晶等 微晶：粒度很小的晶体组成的物质 （显晶质、隐晶质、单晶、多晶） 晶体和非晶体的区别如下： 晶体有规则的几何外形 非晶体没有一定的外形 晶体有固定的熔点 非晶体没有固定的熔点 晶体显各向异性 非晶体显各向同性 按热力学观点看：晶体一般都具有最低的能量，因而较稳定 非晶体一般能量较高，都处于介稳或亚稳态 晶格确定步骤：1.确定基本结构单元；2.将结构基元看做一点；3.这些几何点聚焦形成点阵 （面角守恒：同组晶体和对应面之间夹角恒定不变） 材料应用考虑因素：使用寿命、性能、可靠性、环境适应性、性价比。 材料性能是一种用于表征材料在给定外界条件下的行为参量。 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。 材料性能的研究： 材料性能的研究，既是材料开发的出发点，也是其重要归属。 材料强度、表面光洁度、绝缘性能、热导性、热膨胀系数等是衡量基板材料好坏的重要指标。材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构。材料性能就是内部结构的体现，对结构敏感性能，更是如此。同样，材料的性能，也反应了材料的内部结构。 应力及应变 材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变。 应力：材料单位面积上所受的附加内力，其值等于单位面积上所受的外力。 应力；若受力后的面积为A，则σ=为真实应力。 应变：用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移。对于各向同性材料，有三种基本的应变类型：拉伸应变ε，剪切应变γ和压缩应变△。 拉伸应变是指材料受到垂直于截面积方向的大小相等、方向相反并在同一直线上的两个拉伸应力σ时材料发生的形变。一根长度为l。的材料，在拉应力σ作用下被拉长到l1，则其拉伸应变ε为 ε=（l1-l。）/l。=△l/l。 真实应变定义为： εT = 剪切应变是指下来受到平行于截面积方向的大小相等、方向相反的两个剪切应力τ时发生的形变，在剪切了τ作用下，材料发生偏斜，该偏斜角θ的正切值定义为剪切应变γ：γ=θ 压缩应变：指材料周围受到均匀应力P时，其体积从起始时的V0变化为V1的形变 △=（V1-V0)/V0=△V/V0 总弹性应变能非常小是所有脆性材料的特征； 弹性形变 对于理想的弹性材料，在应力作用下会发生弹性形变，其应力与应变关系服从胡克定律，即应力σ与应变ε成正比 σ=Eε 式中的比例系数E称弹性模量，又称弹性刚度后杨氏模量。 弹性模量是材料发生单位应变时的应力，它表征材料抵抗形变的能力的大小。 在单方向收应力σX时，y方向的应变εyx=-μyxεx=-μyxσX/Ex=S21σX S21=-μyx/Ex 称为弹性柔顺系数，μ称为横向形变系数 弹性模量E反应材料抵抗正应变的能力；剪切模量G反应材料抵抗剪切应变的能力；泊松比μ反应材料横向正应变与受力方向线应变的比值（G=τ/γ) 弹性模量的一影响因素： （1）原子结构的影响：原子间距大，弹性模量小。 定义各向等同的压力P除以体积变化为材料的体积模量K K=-P/(△V/V0)=-E/3(2μ-1) 温度的影响：温度升高，弹性模量降低 相变的影响：相变改变材料结构，弹性模量发生质的变化。 复相位的弹性模量： 在两相系统中，假定两相的泊松比相同，在力的作用下应变相同，则总弹性模量最高值Eu=E1V1+E2V2 V1，V2分别为1,2相体积分数 两相材料最小模量：1/El=V1/E1+V2/E2 对气孔率为P的材料弹性模量的经验式E=E0(1-1.9P+0.9P×P) 塑性形变指外力移去后不能恢复的形变； 材料在塑性形变时不被破坏的能