材料物理性能绪论概要.pptx

1 材料物理性能绪论概要 聊城大学材料科学与工程学院 二十一世纪世界各国重点和优先发展的技术是什么？ ①新材料技术、②信息技术、③能源技术、④生物技术、⑤先进制造技术、⑥航空航天技术、⑦环境保护技术等已经成为影响人类进步的重要技术。其中新材料技术是重中之重的技术。其他任何技术的发展都离不开材料的发展。没有高性能的材料作为基础，现代社会的文明很难再上一层楼！ 第1页/共25页 比如：信息技术追求的是信息存储的密度和速度，而信息存储的密度和速度的提高与材料的发展是息息相关的。 第2页/共25页 能源技术：氢能源，太阳能的转换； 第3页/共25页 生物技术：本身就是材料技术的发展； 第4页/共25页 先进制造技术： 零件制备精度的提高有赖于设备材料性能的提高； 第5页/共25页 航空航天技术：该技术是一门综合的科学技术，与材料、信息技术密切关联。航天器的回收，航天器的耐磨性，航天服材料的发展，航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成，其中压力靴是服装气密加压限制层的延续。航天头盔由头盔壳、面窗结构和颈圈等组件构成，具有减震、隔热、消声、通风、供氧等功能。 第6页/共25页 环境保护技术：该技术的发展也需要环保材料的进步，比如可降解的塑料，污水处理所用的添加剂等都是材料的进步。 总之，没有高性能的材料作为基础，现代社会的文明很难再上一层楼！ 第7页/共25页 Performance Composition Structure Properties 第8页/共25页 材料性能定义 在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的规范所获得的表征参量。  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： 第9页/共25页 材料性能的划分 物理性能 力学性能 化学性能 复杂性能 ①复合性能 ②工艺性能 ③使用性能 ①抗氧化性 ②耐腐蚀性 ③抗渗入性 ① 强 度 ② 延 性 ③ 韧 性 刚 性 摩擦磨损 ①热学性能 ②声学性能 ③光学性能 ④电学性能 ⑤磁学性能 ⑥辐照性能 第10页/共25页 第11页/共25页 材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 人类使用的材料，即材料的性能决定了人类的文明程序。 石器 陶器 青铜器 钢铁 合成材料 新型材料 第12页/共25页 2.材料性能决定了材料用途 金属铁 强度、硬度高 结构件 金属铜 导电性能好 电线、电缆 半导体Si 半导体特性 大规模集成电路 铝合金 比强度高 航空航天 AlN等无机 压电性 超声波元件，滤波器 第13页/共25页 3.材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构 如根据晶体材料能使X射线产生衍射的特性，就可以根据布拉格公式nλ=2dsinθ(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。 结论：结构决定了性能，而性能则是内部结构某些方面的体现 第14页/共25页 第15页/共25页 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。 如铁在电场和磁场表现不同的行为 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。 研究材料性能，要注意性能的复合与转换。 第16页/共25页 第17页/共25页 研究的物理性能基本上都是各个领域在研究和应用材料中，对它们提出来的一系列技术要求，即材料的本征参数。 1 . 研究的对象 金属、半导体、陶瓷、高分子、复合材料等的各种物理性能，不涉及化学性能和工艺性能。 2 . 研究的物理性能 热学性能、电学性能、介电性能、压电性能、磁学性能、光学性能，加上力学性能。 第18页/共25页 本课程讲授内容 第一章、材料的热学性能 第二章、材料的磁学性能 第三章、材料的电学性能 第四章、材料的压电性能与铁电性能 第五章、材料的老化及稳定性能 第六章、材料的力学性能 第19页/共25页 本课程的学习特点 重视物理基本概念的描述 重视介绍表征材料物理性能的主要参数 描述这些物性与材料的成分、组织结构、工艺过程的关系及变化规律。 以介绍材料物理性能为主线，把性能、材料和主要测试方法有机地结合起来 第20页/共25页 本课程的学习方法  实验方法：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。  理论方法：从机理着手，即从反映本质的 基本