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海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐
第四章第一讲材料科学与工程基础(顾
宜
材料的性能materialsproperty性能决定用途。本章对材料
的力学性能、热性能、电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀性，
复合材料及纳米材料的性能进行阐述。
4-1固体材料的力学性能MechanicalPropertiesofSolid
Materials结构件：力学性能为主非结构件：力学性能为辅，但
必不可少
mechanicalpropertyofmaterialsstressandstrainElastic
deformationModulusViscoelasticitypermanentdeformation
StrengthFracture
4-1-1材料的力学状态mechanicalstatesofmatrials1.金属
的力学状态A晶态结构，B较高的弹性模量和强度，C受力
开始为弹性形变，接着一段塑性形变，然后断裂，总变形能
很大，D具有较高的熔点。
某些金属合金A呈非晶态合金，B具有很高的硬度和强
度，C延伸率很低而并不脆。D温度升高到玻璃化转变温度以
上，粘度明显降低，发生晶化而失去非晶态结构。
2.无机非金属的力学状态A玻璃相熔点低，热稳定性差，
海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐
强度低。B气相(气孔)的存在导致陶瓷的弹性模量和机械强度降
低。C陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。D绝大多数无机
材料在弹性变形后立即发生脆性断裂，总弹性应变能很小。
陶瓷材料的力学特征高模量高强度高硬度低延伸率
3.聚合物的力学状态(1)非晶态聚合物的三种力学状态
①玻璃态②高弹态③粘流态
(2)结晶聚合物的力学状态A结晶聚合物常存在一定的
非晶部分，也有玻璃化转变。B在Tg以上模量下降不大
Tm、Tf
C在Tm以上模量迅速下降D聚合物分子量很大，Tm
Tf,则在Tm与Tf之间将出现高弹态。E分子量较低，T
mTf,则熔融之后即转变成粘流态，
玻璃化温度(Tg)是非晶态塑料使用的上限温度是橡胶使用
的下限温度熔点(Tm)是结晶聚合物使用的上限温度
4-1-2应力和应变stress-strainIfaloadisstaticorchanges
relativelyslowlywithatimeandisapplieduniformlyoveracross
sectionorsurfaceofamember,themechanicalbehaviormaybe
ascertainedbyasimplestress-straintest.Thesearemostly
commonlyconductedformaterialsatroomtemperature.
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