材料性能与分析测试技术绪论

1、详细设计详细设计 442022-6-16材料性能及分析测试技术材料性能及分析测试技术Material Properties and Analytical Techniques (0420110-01)详细设计详细设计 442022-6-16详细设计详细设计H. Li 3-332022-6-161.1 材料（固体）的分类？材料（固体）的分类？按结晶状态按结晶状态详细设计详细设计H. Li 4-332022-6-161.1 材料（固体）的分类？材料（固体）的分类？按成分状态按成分状态p金属材料：金属材料：黑色金属及其合金、有色金属及其合金、非晶微晶金属材料、低维金属材黑色金属及其合金、有色金属及其

2、合金、非晶微晶金属材料、低维金属材料、特种功能金属材料、料、特种功能金属材料、p无机非金属材料：无机非金属材料：玻璃与非晶无机非金属材料，低维无机非金属材料，人工玻璃与非晶无机非金属材料，低维无机非金属材料，人工晶体，无机陶瓷材料，特种功能无机非金属材料晶体，无机陶瓷材料，特种功能无机非金属材料 p有机高分子材料：有机高分子材料：塑料、橡胶、纤维，功能高分子材料，高性能高塑料、橡胶、纤维，功能高分子材料，高性能高分子材料，高分子液晶材料，有机高分子材料分子材料，高分子液晶材料，有机高分子材料 p复合材料：复合材料：金属基复合材料、无机非金属基复合材料（陶瓷基复合材料、金属基复合材料、无机非金属

3、基复合材料（陶瓷基复合材料、C/C复合材料、聚合物复合材料）复合材料、聚合物复合材料） 详细设计详细设计H. Li 5-332022-6-161.1 材料（固体）的分类？材料（固体）的分类？按用途状态按用途状态p结构材料：结构材料：(structural material)是以力学性能为基础，以制造受力构件所是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料，当然，结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、用材料，当然，结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。抗腐蚀、抗氧化等。 p功能材料：功能材料：具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力

4、学、化学、生物具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。（超导材料、微电子材料功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。（超导材料、微电子材料、光子材料、信息材料、智能材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材、光子材料、信息材料、智能材料、能源转换及储能材料、生态环境材料、生物医用材料），也要求具有一定的结构强度等要求。料），也要求具有一定的结构强度等要求

5、。详细设计详细设计H. Li 6-332022-6-161.1 材料（固体）的分类？材料（固体）的分类？按材料尺度按材料尺度p零维材料：零维材料：1-100nm的微粒的微粒p一维材料：一维材料：纳米管、纳米纤维、光导纤维、碳纤维、陶瓷纤维纳米管、纳米纤维、光导纤维、碳纤维、陶瓷纤维p二维材料：二维材料：薄膜材料薄膜材料p三维材料：三维材料：块体材料块体材料3D 大块材料大块材料0D量子点量子点2D量子阱量子阱1D量子线量子线详细设计详细设计H. Li 7-332022-6-161.1 材料（固体）的分类？材料（固体）的分类？按物理性能按物理性能 导电材料导电材料 半导体材料半导体材料 绝缘材料

6、绝缘材料 磁性材料磁性材料 透光材料透光材料 高强度材料高强度材料 高温材料高温材料 超硬材料超硬材料 阻尼材料阻尼材料 压电材料压电材料 热电材料热电材料 铁电材料铁电材料 非线性光学晶体非线性光学晶体 磁光材料磁光材料 光电材料光电材料 电光材料电光材料 声光材料声光材料 激光材料激光材料 记忆材料记忆材料详细设计详细设计H. Li 8-332022-6-161.1 材料（固体）的分类？材料（固体）的分类？按应用领域按应用领域按来源按来源宇航材料宇航材料环境材料环境材料耐蚀材料耐蚀材料耐酸材料耐酸材料耐火材料耐火材料建筑材料建筑材料包装材料包装材料电子材料电子材料电工材料电工材料光学材料光

7、学材料感光材料感光材料信息材料信息材料能源材料能源材料生物材料生物材料p天然材料天然材料p人工材料人工材料材料的分类总是有局限！材料的分类总是有局限！详细设计详细设计H. Li 9-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？详细设计详细设计H. Li 10-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？详细设计详细设计H. Li 11-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？详细设计详细设计H. Li 12-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？摘自摘自国家军用标准国家军用标准-G

8、JB2505A-2008详细设计详细设计H. Li 13-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？详细设计详细设计H. Li 14-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？p 使用性能： 力学（机械）性能（弹性、塑性、强度等） 物理性能、化学性能（热、光、电、磁等）p 加工工艺性能（可制造性）: 热加工（材料成型）：铸、锻、焊、热处理等冷加工（机械加工）：车、铣、磨特种加工：电火花、激光、离子 详细设计详细设计H. Li 15-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？p 材料的力学性能： 定义：材料抵抗变

9、形和断裂的能力。 材料在不同形式外载（外力、温度、电磁、环境等）下的力学行为。 服役过程: 保持设计要求的外形和尺寸， 保证在服役期内安全地运行。生产过程：要求材料具有优良的加工性能。 如压力加工要求优良的塑性和 低的塑性变形抗力。详细设计详细设计H. Li 16-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？p 材料基本力学性能：弹性弹性: :是指材料在外力作用下保持和恢复固有形状和尺寸的能力。塑性塑性: :是材料在外力作用下断裂前发生不可逆的永久变形的能力。强度强度: :是材料对变形和断裂的抗力。韧性：韧性：指材料断裂前单位体积材料所吸收的变形和断裂能，即外力所做的

10、功。寿命寿命: :是指材料在外力的长期或重复作用下抵抗损伤和失效的能力，使零件在服役期内安全运行。详细设计详细设计H. Li 17-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？p 材料力学性能表征：1、材料软硬程度的表征。2、材料脆性的表征。3、材料抵抗外力能力表征。4、材料变形能力的表征。5、含缺陷材料抗断裂能力的表征。6、材料抵抗多次受力能力的表征。7、特殊条件下材料性能的表征。8、新材料及特种材料性能的表征。详细设计详细设计H. Li 18-332022-6-161.2 材料（固体）的性能？材料（固体）的性能？p 材料的物理化学性能： 热学性能: 热容、热膨胀、

11、热导率等电学性能：导电性能、热电性能、半导体性能 介电性能、抗电性能、压电性能 铁电性能等磁学性能：磁导率、抗磁性光学性能：线性光学性能、非线性光学性能。 详细设计详细设计H. Li 19-332022-6-16材料的基本力学性能材料的基本力学性能-率无关率无关/率相关率相关光滑试样光滑试样拉伸试验拉伸试验扭转试验扭转试验弯曲试验弯曲试验硬度试验硬度试验应力状态柔度应力状态柔度断裂强度断裂强度静力韧性静力韧性含切口试样含切口试样含裂纹试样含裂纹试样切口敏感性切口敏感性缺口效应缺口效应应力集中应力集中应变集中应变集中切口冲击试验切口冲击试验脆韧转化温度脆韧转化温度冲击韧性冲击韧性应力强度因子应力

12、强度因子裂纹扩展能量裂纹扩展能量释放率释放率断裂韧性？断裂韧性？Fracture Toughness疲劳性能疲劳性能环境介质环境介质高温性能高温性能摩擦摩擦/磨损磨损热学性能热学性能材料物理化学性能材料物理化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生物性能生物性能详细设计详细设计H. Li 20-332022-6-161.3 材料性能材料性能-组织组织-加工关联关系？加工关联关系？材料组织结构材料组织结构材料合成加工材料合成加工材材料料性性能能外因外因内因内因详细设计详细设计H. Li 21-332022-6-161.4 材料（固体）的组织？材料（固体）的组织？p 材料的组织：

13、宏观组织（低倍组织）： 肉眼或借助放大镜观察到的直观形貌 如金属材料的断口组织等 微观组织： 用光学显微镜或电子显微镜观察到的组织 如合金成分、相组成、分布以及晶粒大小、分布等详细设计详细设计H. Li 22-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？铸造成形铸造成形粉末冶金粉末冶金塑性成形塑性成形 切削加工切削加工 连接加工连接加工涂层技术涂层技术材料改性材料改性制造技术（材料加工）分类制造技术（材料加工）分类压力成形压力成形 拉压成形拉压成形 拉伸成形拉伸成形 弯曲成形弯曲成形 剪切成形剪切成形详细设计详细设计H. Li 23-332022-6-161.5 材料

14、（固体）的加工？材料（固体）的加工？铸造成形铸造成形粉末冶金粉末冶金http:/ 树枝晶，等轴晶等形态，晶粒大小不一而且存在比较明显的偏析 详细设计详细设计H. Li 24-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？塑性成形塑性成形详细设计详细设计H. Li 25-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？塑性成形塑性成形详细设计详细设计H. Li 26-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？塑性成形塑性成形详细设计详细设计H. Li 27-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加

15、工？塑性成形塑性成形（1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，提高材料的致密度；（2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布；（3）控制晶粒的大小和均匀度；（4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布；（5）使组织得到形变强化或形变-相变强化等。锻件塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等得到了提高锻件塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等得到了提高详细设计详细设计H. Li 28-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？切削加工切削加工工件内存储变形应力最大，组织不稳定工件内存储变形应力最大，组织不稳

16、定 详细设计详细设计H. Li 29-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？连接加工连接加工u 机械连接机械连接: 螺栓连接螺栓连接,铆接等铆接等u 胶接胶接:用特殊的胶连接用特殊的胶连接u 焊接焊接:将被连接的物件熔化后再凝固联为一体将被连接的物件熔化后再凝固联为一体u固态相扩散连接固态相扩散连接:在足够热量和压力下，使合金接触面原子在足够热量和压力下，使合金接触面原子 和分子互相扩散而连接成整体和分子互相扩散而连接成整体 详细设计详细设计H. Li 30-332022-6-161.5 材料（固体）的加工？材料（固体）的加工？材料改性材料改性 热处理:退火、正

17、火、淬火和回火等表面改性：表面热处理、表面涂层合金化：固溶强化、第二相强化（弥散强化） 沉淀强化（析出强化）等涂层技术涂层技术详细设计详细设计H. Li 31-332022-6-161.6 材料分析测试方法材料分析测试方法-力学性能？力学性能？力学性能表征力学性能表征和测试和测试1、拉伸试验、拉伸试验2、压缩试验、压缩试验3、弯曲试验、弯曲试验4、扭转试验、扭转试验5、剪切试验、剪切试验6、硬度试验、硬度试验7、冲击试验、冲击试验8、疲劳试验、疲劳试验9、高温蠕变试验、高温蠕变试验10、摩擦磨损试验、摩擦磨损试验详细设计详细设计H. Li 32-332022-6-161.6 材料分析测试方法材料分析测试方法-物理化学性能？物理化学性能？物理化学性能物理化学性能表征和测试表征和测试1、热导率测量、热导率测量