材料物理性能绪论

1、材料物理性能材料物理性能材料科学与工程学院材料科学与工程学院王王 长长 征、马杰征、马杰2012.3email：Liaocheng UniversityTel绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院二十一世纪世界各二十一世纪世界各国重点和优先发展国重点和优先发展的技术是什么？的技术是什么？新材料技术新材料技术、信息技术信息技术、能源技术能源技术、生物技术生物技术、先先进制造技术进制造技术、航空航天技术航空航天技术、环境保护技术环境保护技术等已经成为影等已经成为影响人类进步的重要技术。其中响人类进步的重要

2、技术。其中新材料技术新材料技术是重中之重的技术。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！作为基础，现代社会的文明很难再上一层楼！比如：信息技术追求的是信息存储的比如：信息技术追求的是信息存储的密度密度和和速度速度，而信息存储，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。的密度和速度的提高与材料的发展是息息相关的。绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院能源技术：氢能源，太阳能的

3、转换；能源技术：氢能源，太阳能的转换；氢氢能能发发电电机机绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院生物技术：本身就是材料技术的发展；生物技术：本身就是材料技术的发展；绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院先进制造技术：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；零件制备精度的提高有赖于设备材料性能的提高；绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院航空航天技术：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，航天服材料的发术

4、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，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。组件构成，具有减震、隔热、消声、通风、供氧等功能。绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院环境保护技术：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。

5、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！一层楼！可降解塑料可降解塑料污水处理添加剂污水处理添加剂光致变色材料光致变色材料绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院PerformanceCompositionStructureProperties绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院材料性能定义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

6、表征参量。的规范所获得的表征参量。绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院n物理性能物理性能n力学性能力学性能n化学性能化学性能 n复杂性能复杂性能 复合性能复合性能工艺性能工艺性能使用性能使用性能 抗氧化性抗氧化性耐腐蚀性耐腐蚀性抗渗入性抗渗入性 强强 度度 延延 性性 韧韧 性性刚刚 性性摩擦磨损摩擦磨损热学性能热学性能声学性能声学性能光学性能光学性能电学性能电学性能磁学性能磁学性能辐照性能辐照性能绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院？为什么要研究为什么要研究材料的性能？材料的性能？绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学

7、院材料性能研究的重要性材料性能研究的重要性 1.1.材料性能的研究，贯穿于整个人类的文明史材料性能的研究，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。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绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院2.材料性能决定了材料用途材料性能决定了材料用途金属铁金属铁强度、硬度高强度、硬度高结构件结构件金属铜金属铜导电性能好导电性能好电线、电缆电线、电缆半导体半导体Si半导体特性半导体特性大规模集成电路大规模集成电路铝合金铝合金比强度高比强度高航空航天航空航天AlN等无机等无机

8、压电性压电性超声波元件，滤波器超声波元件，滤波器绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院3.材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构 如如根据根据晶体材料能使晶体材料能使X射线产生衍射射线产生衍射的特性，就可以的特性，就可以根据布拉格根据布拉格公式公式n=2dsin(X射线在晶体中的衍射现象必须满足布拉格射线在晶体中的衍射现象必须满足布拉格(Bragg)公式公式)，利用晶体对，利用晶体对X-ray的衍射图象，就可以推知晶体的衍射图象，就可以推知晶体中面网间距中面网间距d，进而就可以分析晶体的结构。，进而就可以分析晶体的结构。结论：结

9、构决定结论：结构决定了性能，而性能了性能，而性能则是内部结构某则是内部结构某些方面的体现些方面的体现绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院？材料性能研究注材料性能研究注意哪些问题意哪些问题 ？绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院 现象与本质现象与本质：同一材料不同性能，只是相同的内部结构同一材料不同性能，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。在不同的外界条件下所表现出的不同行为。 如铁在电场如铁在电场和磁场表现不同的行为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，这也说明，不同的外界条件下，材料的性能

10、是不同的，即一种材料有多种性能。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。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。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。研究材料性能，要注意性能的复合与转换。绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院？材料物理性能课材料物理性能课程研究的内容程研究的内容 ？绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院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

11、的一系列技术要求，即材料的本征参数。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，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。不涉及化学性能和工艺性能。2 . 研究的物理性能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，加上性能，加上力学性能力学性能。绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院本课程讲授内容本课程讲授内容 第一章、材料的热学性能第一章、材料的热学性能 第二章、材

12、料的磁学性能第二章、材料的磁学性能 第三章、材料的电学性能第三章、材料的电学性能 第四章、材料的压电性能与铁电性能第四章、材料的压电性能与铁电性能 第五章、材料的第五章、材料的老化及稳定性能老化及稳定性能 第六章、材料的力学性能第六章、材料的力学性能绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院本课程的学习特点本课程的学习特点 重视物理基本概念的描述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、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。工艺过程的关系及变化规律。 以介绍材料物

13、理性能为主线，把性能、材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料和主要测试方法有机地结合起来绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院本课程的学习方法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。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，即从反映本质的理论方法：从机理着手，即从反映本质的 基本关系出基本关系出发，按照性能的有关规律、建立物理模型，用数学方法发，按照性能的有关规律、建立物理模型，用数学方法求

14、解，得到有关理论方程式。求解，得到有关理论方程式。 实验与理论相结合实验与理论相结合绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院本课程的教材及参考书本课程的教材及参考书教材教材王从曾，材料性能学，北京工业大学出版社，王从曾，材料性能学，北京工业大学出版社，2001参考书参考书徐京娟，金属物理性能分析，上海科学技术出版社，徐京娟，金属物理性能分析，上海科学技术出版社，1988陈树川，材料物理性能，上海交通大学出版社，陈树川，材料物理性能，上海交通大学出版社，1998孙希泰，金属机械性能，机械工业出版社，孙希泰，金属机械性能，机械工业出版社，1982关振铎，无机材料物理性能，清华大学出版社，关振铎，无机材料物理性能，清华大学出版社，1992田莳，料物理性能，北京航空航天大学出版社，田莳，料物理性能，北京航空航天大学出版社，2001绪绪 论论聊城大学材料科学与工程学院聊城大学材料科学与工程学院1.课前预习，包括一些普通物理知识；课前预习，包括一些普通物理知识；2.上课认真，在上课认真，在课件课件的基础上要认真作笔记；的基础上要认真作笔记；3.及时复习、归纳，掌握科学真谛；及时复习、归纳，掌握科学真谛；4.4.自己完成作业，检验学习的效果；自己完成作业，检验学习的效果；5.注意复习，温故而知新；注意复习，温故而知新；6.善于思