无机材料物理性能绪论.ppt
无机材料物理性能,2023年8月16日,第一讲 绪论,绪 论,材料性能的定义,材料性能是一种用于表征材料在 给定的外界条件下的行为的参量,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：,物理性能力学性能化学性能 复杂性能,材料性能的划分,复合性能工艺性能使用性能,抗氧化性耐腐蚀性抗渗入性,强 度 延 性 韧 性 刚 性,热学性能声学性能光学性能电学性能磁学性能辐照性能,按材料性能（功能）分类,机械性能 高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、摩擦材料等 热学性能 耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料、防火材料等 化学性能 耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换材料、催化剂载体、胶凝材料等 光学性能 电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、发光材料、感光材料、分光材料等,按材料性能（功能）分类,电学性能 绝缘材料、导电材料、压电材料、铁电材料、超导材料、半导体材料等 磁学性能 磁性材料 声学性能 隔声材料、吸音材料等 核物理性能 放射性材料、反应材料等 生物性能 骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等 复合性能 智能材料、梯度功能材料等,为什么要研究材料的性能,？,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,此图片说明人类使用的材料，决定了人类的文明程序，实质上，这里谈的主要是材料的性能。,材料性能研究的重要性,2.材料性能决定了材料用途（形式上使用材料，实质上使用性能）如：绝缘基板材料，首先必须要具有一定的强度，以便能够承载起安装在其上的集成电路元件及布在其上的电路线，要有均匀而平滑的表面，以便进行穿孔、开槽等精密加工，从而能够构成细微而精密的图形，应有优良的绝缘性能(尤其是在高频下)，要有充分的导热性，以迅速散发电路上因电流产生的热，硅与基片的热膨胀系数之差应较小，从而保证基片与电路间良好的匹配性，电路与基片就不会剥离,3.材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构 如：根据n=2dsin，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。结构决定了性能，而性能则是内部结构某些方面的体现。,材料性能研究的重要性,材料性能研究的重要性,4.对陶瓷材料性能的要求，决定了陶瓷材料生产的工艺过程 如：石器：坚硬，但难成型陶器：容易成型，但很不坚硬目标是：既要容易成型，又要具有坚硬的特征 提高质量，这就是矛盾的统一体。解决改进的途径，由所要求的性能来决定。,材料性能的研究，既是材料开发的出发点，也是其重要归属 材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构 对材料性能的要求，决定了材料生产工艺,材料性能研究目的,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。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。,材料性能研究注意问题,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。,材料性能研究注意问题,研究材料性能，要注意性能的复合与转换。,材料性能研究注意问题,陶瓷科学与技术是研究无机非金属材料合成与制备、组成与结构、性能与使用效果四者关系的科学。,材料科学与工程研究对象间的关系,陶瓷科学偏重于研究材料的合成与制备、组成与结构、性能及使用效能各组元本身及其相互关系，陶瓷工程则着重于研究如何利用这些规律性的研究成果去研制、开发并生产新材料、新产品，同时兼顾经济因素。,陶瓷材料的特点：塑性差、硬度高、加工性能差制备特点：不是生产大量不同品种与规格的原料材料，而是直接生产成产品走向市场。要求更高：具备材料的知识，还要具备机械设计与机械加工的知识。要强调跨学科。综合性的科学与工程方面的研究。,陶瓷材料在工程应用中应注意的问题：脆性大、塑韧性低：要注意低应力下的失效，注意安全性与可靠性。成本与应用：仅数千元的铁质柴油机，若用 全陶瓷，其价格要提高23个数量级。强度设计与材料的合理使用：抗拉强度差，但抗压强度却很高。要尽可能地用其长处。,我国陶瓷发展简史陶器,经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。,学习研究方法,示例,这里有学问吗？,理论方法从机理着手，即从反映本质的 基本关系出发，按照性能的有关规律、建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式。,学习研究方法,课前预习，包括一些普通物理知识；要认真作笔记这也是一种能力；及时复习、归纳，掌握科学真谛；自己完成作业，检验学习的效果。注意复习，温故而知新。,要求：,1.力学性能：受力形变与脆性断裂理论。2.热学性能：热容、热膨胀、热传导、热稳 定性等。3.光学性能：透光性、反射性、颜色等。4.电学性能：导电性和介电性。5.磁学性能：磁性理论和铁氧体的磁性与结构。,学习内容,该课共30个学时 上课15次课,课程安排,我 的 希 望,我希望：你能喜欢我的课；,我希望：你能勇于回答我的问题；,我希望：你能敢于向我提出问题；,我希望：你能通过我的课程，培 养创新精神，增强能力。,我 的 希 望,本章主要参考书目,无机非金属材料工学林宗寿，武汉工业大学出版社（所用教材，主要参考书目）陶瓷材料学,周玉，哈尔滨工业大学出版社工程陶瓷材料金志浩 西安交通大学出版社陶瓷导论,W D 金格瑞中国建筑工业出版社工程结构陶瓷郭瑞松 天津大学出版社粉体工程导论 陆耶根 同济大学出版社新型陶瓷材料手册钦征骑 江苏科学技术出版社现代工程陶瓷戴维 W 里彻辛 建筑出版社精细陶瓷技术徐维新 上海交大出版社陶瓷工艺学宜兴陶校 中国建筑工业出版社,
