2 高分子材料的性能2．3 陶瓷材料的结构与性能2．.ppt

2.1 金属材料的结构与组织 2.1.1 纯金属的晶体结构 1.晶格、晶胞与晶格常数 2.晶面与晶向 3.金属晶体的类型 (1)体心立方晶格 (2)面心立方晶格 (3)密排六方晶格 2.1.2 金属的实际晶体结构 1.单晶体和多晶体 2.实际金属的晶体缺陷 (1)点缺陷 ①空位 ②间隙原子 (2)线缺陷 ①刃型位错:刃型位错如图2-8（a）所示。 ②螺型位错:螺型位错如图2-9所示。 (3)面缺陷 面缺陷是指在两个方向上尺寸很大，第三个方向上尺寸很小而呈面状分布的缺陷。面缺陷主要是指金属中的晶界和亚晶界。 2.1.3 合金的晶体结构 1.合金的基本概念 （1）合金 （2）组元 （3）相 2.固溶体 根据溶质原子在溶剂中所处位置不同，固溶体可分为间隙固溶体和置换固溶体两大类。 (1)间隙固溶体 如图2-10(a)所示。 (2)置换固溶体 如图2-10(b)所示。 2.1.4 金属材料的组织 1.组织的概念 2.组织的决定因素 3.组织与性能的关系 不同组织结构的材料具有不同的性能 2.2 高分子材料的结构与性能 2.2.1 高分子材料的结构 1.大分子链的构成 (1)化学组成 组成大分子链的化学元素，主要是碳、氢、氧，另外还有氮、氯、氟、硼、硅、硫等，其中碳是形成大分子链的主要元素。 大分子链根据组成元素不同可分为三类，即碳链大分子、杂链大分子和元素链大分子。 (2)形态 大分子链呈现不同的几何形状，主要有线型、支化型和体型三类，如图2-12所示。 ①线型分子链；②支化型分子链；③体型(网型或交联型)。 (3)空间构型 图2-13 所示为乙烯聚合物常见的三种空间构型。 2.大分子链的构象及柔性 3.高分子材料的聚集态 图2-15为聚合物三种聚集态结构示意图。 2.2.2 高分子材料的性能 1.高分子材料的物理性能和化学性能特点 (1)绝缘性 (2)耐热性 (3)耐蚀性 (4)老化 2.高分子材料的力学性能 (1)高聚物的物理、力学状态 线型非晶态高聚物的三种力学状态为玻璃态、高弹态和黏流态。 如图2-16所示。 图中Tb为脆化温度、Tg为玻璃化温度、Tf为黏流温度、Td为分解温度。 (2)高分子材料的力学性能特点 高聚物的性能由硬脆、强硬、强韧、柔韧而缓慢地发生变化，其应力应变曲线如图2-17所示。有机玻璃具有这类典型的变化规律。 图2-18为高聚物在不同加载速度时的应力应变。高聚物大都服从这种规律。 图2-23可以看出高聚物的变形特点。A点为初始状态，B点为屈服点，C点为断裂点。 2.3 陶瓷材料的结构与性能 2.3.1 陶瓷材料的结构 按照组织形态陶瓷材料分为三类。 无机玻璃－即硅酸盐玻璃 微晶玻璃－即玻璃陶瓷，是单个晶体分布在非晶态的玻璃基体上的一类陶瓷材料。 陶瓷（晶体陶瓷） (2)氧化物 图2-25所示为几种典型氧化物的结构。 (3)非氧化合物 图2-26所示为各种非氧化合物的结构。 2.玻璃相 玻璃相的作用包括: ①黏连晶体相，填充晶体相间空隙，提高材料致密度; ②降低烧结温度，加快烧结速度; ③阻止晶体转变，抑制其长大; ④获得透光性等玻璃特性; ⑤不能成为陶瓷的主导相 3.气相 2.3.2 陶瓷材料的性能 1.陶瓷的物理和化学性能 (1)热膨胀性能 (2)导热性 (3)热稳定性 (4)化学稳定性 (5)导电性 2.3.2 陶瓷材料的性能 2.陶瓷的力学性能 (1)刚度 (2)硬度 (3)强度：晶界使陶瓷实际强度比理论值低得多(1‰～1%)。如图2-29所示。 思考题 2-1 什么叫晶体?什么叫非晶体? 2-2 什么叫晶格?什么叫晶胞? 2-3 常见的金属晶体有哪几种? 2-4 铁有哪几种同素异晶体? 2-5 晶体缺陷有哪几种?它们对力学性能有什么影响? 2-6 什么叫固溶体?什么叫固溶强化现象? 2-7 什么叫金属化合物?它有何特征? 2-8 什么叫金属的组织? 2-9 试述晶粒大小与力学性能的关系。 2-10 什么叫高分子材料?简述高分子材料的结构。 图2-29 晶格构造模型 总之，陶瓷材料的性能特点是:具有不可燃烧性、高耐热性、高化学稳定性、不老化性、高硬度和良好的抗压能力，但脆性很高，温度急变抗力很低，抗拉、抗弯性能差。 目录 * 2．1 金属材料的结构与组织 2．1．1 纯金属的晶体结