材料结构及其性能.ppt

1．图像研究法显微结构分析的图像研究法，以光学显微镜为主体。它们既可根据图像待点及有关性质来分析和研究制品的相组成；也可形象地研究制品的显微结构待征和各项结构多数的测定；还可借助于辅助接口与其他电子仪器及计算程廖场合起来，构成自动的结构图像分析系统，对制品进行体视学研究。现在您正浏览在第62页，共93页。电子显微镜也是图像分析的重要手段，可以深入研究制品的亚显微结构图像特征，井与微区分析仪(如电子探针、波谱仪、能谱仪等)相结合，定性甚至定量研究制品的化学组成及其分布情况。现在您正浏览在第63页，共93页。2．非图像研究法显微结构分析中的非图像分忻法，是以x射线衍射分析为基本方法，此外还有光谱分析、热谱分析、化学分析等。这些方法主要是用来鉴定制品的结晶相及其组成，或研究和测定制品化学成分的。现在您正浏览在第64页，共93页。材料显微组织分析原理材料的组织形态、结构与成分可以用材料与电磁波辐射、电子、离子、中子的相互作用来进行检验，这些相互作用的信息构成有关分析技术的物理基础。现在您正浏览在第65页，共93页。电子与样品相互作用现在您正浏览在第66页，共93页。热稳定性热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称抗热震性或耐热冲击强度。材料的热稳定性与材料的热膨胀系数、弹性模量、导热系数、抗张强度及材料中气相、玻璃相的含量及其晶相的粒度等有关。现在您正浏览在第30页，共93页。材材料的电学性能1.导电性材料的导电性通常以其电导率来度量，导电能力则表明材料在电场中传递电荷的能力。一般来说，金属材料及部分陶瓷材料和高分子材料是导体，普通陶瓷材料与大部分高分子材料是绝缘体。但有意思的是，一些具有超导特性的材料却是陶瓷材料。思考题：材料超导特性与结构之间的关系现在您正浏览在第31页，共93页。通常杂质原子使纯金属的电导率下降，这是由于溶质原子溶入后，在固溶体内造成不规则的势场变化而严重影响自由电子的运动。但在陶瓷材料中溶入杂质原子后，常常会使其导电性能提高。适当形式的晶体缺陷，对改善陶瓷材料的导电性有重要意义。现在您正浏览在第32页，共93页。2.介电性绝缘体虽不传导电荷，但在电场中并非不发生反应在电场中，材料内部的电子或正负离子发生了位移。材料的组成与结构对介电性有很大的影响。利用各种材料大小不一的介电常数及其温度特性，就可以制作不同性能规格的电容器或其他元件。现在您正浏览在第33页，共93页。3.压电性压电性是指某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。压电材料在应力作用下产生形变，极化状态发生变化，引起介质表面带电，表面电荷密度与应力成正比，称之为正压电效应。反之，施加激励电场，材料（介质）将产生机械变形，应变与电场强度成正比，则称之为逆压电效应。现在您正浏览在第34页，共93页。三、材料的光学性能光学在高技术新材料领域中有着重要的意义，许多无机材料和某些高分子材料所具有的光学性质，与其不同的用途有着密切的关系。现在您正浏览在第35页，共93页。许多纯净的共价化合物和离子化合物，其本质是透明的，但往往由于加工过程留下孔洞而变得不透明。用烧结法制得的各种纯陶瓷材料，只要大约1%的孔洞就足以造成不透明。例如，常规烧结的氧化铝是不透明的，而没有孔洞的多晶氧化铝是半透明的，不太厚时甚至是透明的。思考题：透明陶瓷的结构与光学特性之间的关系现在您正浏览在第36页，共93页。结构缺陷和颜色引进在价带和导带之间产生能级的结构缺陷，可以影响离子材料和共价材料的颜色。当氯化钠在钠蒸气中加热再冷却后，就会带上黄色蓝宝石：Al2O3：Al3+--Ti3+红宝石：Al3+--Cr3+现在您正浏览在第37页，共93页。蓝宝石蓝色的蓝宝石，是由于其中混有少量钛（Ti）和铁（Fe）杂质所致；现在您正浏览在第38页，共93页。红宝石红色来自铬(Cr)现在您正浏览在第39页，共93页。发光是物体内部以某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程。发光一般是由于物体温度升高（如因受热而达到“红热”或“白热”）所致，但也有不是因温度升高而发光的。材料的光学性质中所指的发光则属于后者，故有时称“冷光”。现在您正浏览在第40页，共93页。当这些物质受到外来光线或电子、高能粒子等的照射时，就会发光，但当照射停止后，发光仍能维持一定时间（称余辉）。例如硫化锌含有少量过剩的锌，或者含有银、铜或锰之类的杂质，在受到能量较高的紫外光激发后，会有可见光区域的发射。思考题：长余辉发光材料的发光特性与结构之间的关系现在您正浏览在第41页，共93页。四、材料的磁学性能1.物质的磁