关于材料性能总结

第1章绪论金属材料的基本特性：①结合键为金属键，常规方法生产的金属为晶体结构②金属在常常温下一一般为固固体，熔熔点较高高③具有金属属光泽④纯金属范范性大，展展性、延延性也大大⑤强度较高高⑥自由电子子的存在在，金属属的导热热和导电电性好⑦多数金属属在空气气中易被被氧化高分子材料料的基本本特性：：①结合键主主要为共共价键和和范德华华键②分子量大大，无明明显熔点点，有玻玻璃化转转变温度度、粘流流温度；；并有热热塑性和和热固性性两类③力学状态态有玻璃璃态、高高弹态和和粘流态态，强度度较高④质量轻⑤良好的绝绝缘性⑥优越的化化学稳定定性⑦成型方法法较多⑦有长的分分子链无机非金属属材料（以以陶瓷为为例）的的基本特特性：①结合键主主要是离离子键、共共价键以以及它们们的的混混合键②硬而脆、韧韧性低、抗抗压不抗抗拉、对对缺陷敏敏感③熔点较高高，具有有优良的的耐高温温、抗氧氧化性能能④自由电子子数目少少、导热热性和导导电性较较小⑤耐化学腐腐蚀性好好⑥耐磨损⑦成型方式式为粉末末制坯、烧烧结成型型材料科学与与工程四四要素::材料科学与与工程的的定义（国国际公认认）是：：研究有有关材料料成份//结构、制制备/合合成、性性能/组组织和使使用效能能及其关关系的科科学技术术与生产产。第2章材材料结构构简述结合键的类类型与材材料的物物理性能能和力学学性能的的关系：：1..物理性性能：：①熔点：熔熔点的高高低代表表了材料料稳定性性的程度度。熔点点与键能能值有较较好的对对应关系系。共价价键、离离子键化化合物的的熔点较较高，其其中纯共共价键的的金刚石石具有最最高的熔熔点，金金属的熔熔点相对对较低，这这是陶瓷瓷材料比比金属具具有更高高热稳定定性的根根本原因因。金属属中过渡渡族金属属有较高高的熔点点，特别别是难熔熔金属WW、Moo、Taa等熔点点更高，这这可能起起因于内内壳层电电子未充充满，使使结合键键中有一一定比例例的共价价键混合合所致。具具有分子子间力结结合的材材料，它它们的熔熔点一定定偏低，如如聚合物物等。②材料的密密度与结结合键类类型有关关：大多多数金属属有高的的密度：金属属元素有有较高的的相对原原子量；；金属键键的结合合方式没没有方向向性，总总是趋于于密集排排列。陶陶瓷材料料的密度度较低：原子子排列不不可能致致密，共共价结合合时，相相邻原子子的个数数要受到到共价键键数目的的限制，离离子结合合则要满满足正、负负离子间间电荷平平衡的要要求，它它们的相相邻原子子数都不不如金属属多。聚聚合物密密度最低低：次价价键结合合，分子子链堆垛垛不紧密密，并且且组成原原子（CC、H、OO等）质质量较小小③材料的导导电性和和导热性性与结合合键类型型有关：：金属属键使金金属材料料具有良良好的导导电性和和导热性性，而而由非金金属键结结合的陶陶瓷物或或聚合物物则在固固态下不不导电，它它们可以以作为绝绝缘体或或绝热体体在工程程上应用用。2.力学性性能：①结合键能能与弹性性模量EE：弹性性模量意意义：即即E相当当于发生生单位弹弹性变形形所需的的应力。结合键键能与弹弹性模量量两者间间有很好好的对应应关系。金刚石石具有最最高的弹弹性模量量值，EE＝10000GGPa。其他一一些工程程陶瓷如如碳化物物、氧化化物、氯氯化物等等结合键键能也较较高，弹弹性模量量为2550一6600GGPa。常用金金属材料料的弹性性模量约约为700一3550GPPa。聚合物物由于二二次键的的作用，弹弹性模量量仅为00.7——3.55GPaa②结合键能能与强度度：一般般来说，结结合键能能高的，强强度也高高一些。然然而强度度在很大大程度上上还取决决于材料料的其他他结构因因素，如如材料的的组织，因因此强度度与键能能之间的的对应关关系不如如弹性模模量明显显。③结合键能能与塑性性：金属属键赋予予材料良良好的塑塑性，而而离子键键、共价价键结合合，使塑塑性变形形困难，所所以陶瓷瓷材料的的塑性很很差。但是高高分子材材料由于于次价键键结合，表表现良好好的塑性性。我们在研究究影响材材料性能能的各种种因素时时，不能能忽视的的是：尽尽管一种种材料的的基本性性质取决决于它的的原子或或分子结结构，但但其本体体性质则则是由原原子或分分子的排排列状态态所控制制的。如如果把物物质的成成分看作作是砖的的话，那那么决定定一座房房子的最最终性能能和特征征的是用用怎样的的方式把把砖垒起起来。所所以，研研究聚集集态结构构特征、形形成条件件及其对对制品性性能的影影响是控控制产品品质量和和设计材材料的重重要基础础。高分子材料料中不同同范德华华力的作作用：范德华键包包括：静静电力、诱诱导力和和色散力力，属于于物理键键，系次次价键，不不如化学学键强大大，但能能很大程程度改变变材料性性质。静电力发生生在具有有永久偶偶极的分分子之间间，键合合强度大大约是共共价键的的1/550到11/2000。永永久偶极极是由于于共价键键所结合合的原子子具有不不同的电电负性引引起的，电电负性表表示的是是原子核核吸引价价电子的的强度大大小。原原子核的的质子数数目越多多，被填填充的电电子壳层层离核越越近，原原子核的的电负性性就越大大。随着着温度的的升高，大大分子的的热运动动增加会会使偶极极作用降降低。在在偶极矩矩相等且且偶极对对称排列列的情况况下其偶偶极可相相互抵消消，如聚聚四氟乙乙烯。具具有偶极极-偶极极结合力力的聚合合物可以以溶解在在许多极极性液体体中。诱导力是极极性分子子的永久久偶极与与它在其其他分子子上引起起的诱导导偶极之之间的相相互作用用力，例例如带负负电荷的的永久偶偶极排斥斥另一个个分子中中呈电中中性原子子的电子子，因此此在另一一个分子子上诱导导产生一一个偶极极，这个个诱导偶偶极又导导致一个个偶极－－偶极键键的强度度增加。诱诱导力强强度是永永久偶极极强度的的1/110,但但与温度度无关。色散力是电电子运动动引起电电子云变变形而产产生瞬时时偶极之之间的相相互作用用力，占占所有分分子间作作用力的的８０％％-９００％．由由色散力力产生的的强度是是主价键键或共价价键的11/5000到11/10000，与与温度有有关。非非极性高高聚物中中的分子子间作用用力主要要是色散散力。第3章高高分子材材料简介介温度/时间间依赖性性：①所谓粘弹弹性，是是指具有有类似于于粘性液液体和纯纯弹性固固体两者者的性质质，粘性性液体具具有作用用力与变变形速率率成比例例的性质质，纯弹弹性固体体具有作作用力和和变形成成比例的的性质。对对粘性系系统所作作的功是是完全转转化成热热能而消消耗掉的的；与之之相反，对对弹性系系统作功功，所有有的功以以势能形形式贮存存起来。高高分子材材料具有有这样的的两重性性，以致致它的力力学性能能是非常常复杂而而又有趣趣的。高高分子材材料对温温度和时时间强烈烈的依赖赖关系是是由于高高分子具具有粘弹弹性的结结果。粘粘弹性是是与“时间”相关的的概念！！②实际上，多多数物质质对外力力作用的的响应表表现为弹弹性和粘粘性双重重特性。对对于高分分子材料料，这种种粘弹特特性特别别突出。时间也也能改变变塑料和和橡胶。同同在室温温下，处处于玻璃璃态的塑塑料若在在几百年年的时间间尺度上上可以看看成象橡橡胶一般般易于变变形。虽虽然塑料料的历史史还没这这么久，我我们无法法用实验验证明这这一点，但但欧洲有有几百年年历史的的教堂上上的窗玻玻璃能观观察到上上薄下厚厚的变化化。另一一方面橡橡胶在极极短时间间内观察察则成为为塑料，例例如飞机机上的橡橡胶轮胎胎在高速速下遇到到外来物物体的撞撞击会像像玻璃一一样碎掉掉，原因因就是如如此。密度和支链链化程的的区别：：对同一种高高分子材材料，密密度大小小表示支支化的程程度，支支链化程程度越小小，密度度越大，材材料硬度度强度越越好，而而韧性降降低。对对于高分分子材料料来说，密密度大小小表示高高分子链链之间接接近的程程度，或或者说密密堆的程程度。第4章静静载载荷荷作用下下的力学学性能应变(sstraain))：当材材料受到到外力作作用而又又不产生生惯性移移动时，其其几何形形状和尺尺寸会发发生变化化，这种种变化称称为应变变或形变变。应力(sstreess))：材料料发生宏宏观变形形时，其其内部分分子及原原子间发发生相对对位移，产产生分子子及原子子间对抗抗外力的的附加内内力，达达到平衡衡时，附附加内力力与外力力大小相相等，定定义单位位面积上上的附加加内力为为应力。平平衡时，其其值与单单位面积积上所受受的外力力相等。模量（moodullus）：对于理想的弹性固体，应力与应变的关系服从虎克定律，即应力与应变成正比，比例常数称为弹性模量，简称模量。弹性模量的单位与应力的单位相同。拉伸应变：：材料在在拉伸作作用下产产生的形形变称为为拉伸应应变，也也称相对对伸长率率。拉伸应力力：这种拉伸应应变和拉拉伸应力力的定义义在工程程上被广广泛运用用，称为为工程应应变和工工程应力力或习用用应变和和习用应应力。真应力：用用真实的的瞬时截截面积AA代替AA0除其其相应的的拉伸力力Ｆ得到到的应力力。真应变：因因试样长长度在不不断变化化，某一一瞬时拉拉伸试样样的长为为l，载载荷增量量dF，伸长长dll，则则该瞬时时应变率率为dl//l，则则试样自自l0伸长至至l后，总总应变率率为真应应变，记记为εt真应变与工工程应变变之间的的关系（若若假设拉拉伸过程程中体积积不变）：：若拉伸变形形是等体体积变化化，则真真应力总总是大于于工程应应力，真真应变总总是小于于工程应应变。弹性：是指指材料在在外力作作用下保保持和恢恢复固有有形状和和尺寸的的能力。拉伸强度Tennsillesstreengtth：在在规定的的实验温温度、湿湿度和实实验速度度下，在在标准试试样上沿沿轴向施施加拉伸伸载荷直直至断裂裂前试样样承受的的最大载载荷P与与试样横横截面的的比值。屈服强度（yyielldsstreengtth）：：又称为为屈服极极限，是是材料屈屈服的临临界应力力值，定定义为材材料开始始产生宏宏观塑性性变形时时的应力力。对于于屈服现现象明显显的材料料，屈服服强度就就是屈服服点的应应力（屈屈服值）；；如果果材料的的应力－－应变曲曲线不能能明确表表示屈服服应力而而且试样样在较高高的应变变值发生生断裂时时，x%%补偿屈屈服应力力可作为为材料的的一个特特征值来来使用。x%补偿屈屈服应力力σx%：应应力－应应变曲线线偏离线线性响应应至应变变的x%%时的应应力，即即从应变变轴x%处作作斜率为为E的直直线。或或者说是是与应力力-应变变的直线线关系的的极限偏偏差达到到规定值值时的应应力，通常为为0.22%的永永久形变变.有些钢材((如高碳碳钢)无无明显的的屈服现现象，通通常以发发生微量量的塑性性变形((0.22％)时时的应力力作为该该钢材的的屈服强强度，称称为条件件屈服强强度。应变硬化：：继续续拉伸时时，由于于分子链链取向排排列，使使硬度提提高，从从而需要要更大的的力才能能形变。比弹性模量量E/ρρ：材料料的弹性性模量与与其单位位体积质质量(密密度)的的比值，也也称为比比模量或或比刚度度，单位位为m或或cm。强迫高弹形形变：玻玻璃态聚聚合物本本来被冻冻结的链链段开始始运动，高高分子链链的伸展展提供了了材料大大的形变变。这种种运动本本质上与与橡胶的的高弹形形变一样样，只不不过是在在外力作作用下发发生的，是是链段的的运动。为为了与普普通的高高弹形变变相区别别，通常常称为强强迫高弹弹形变。压缩模量：：物体在在受单向向或单轴轴压缩时时应力与与应变的的比值。实实验上可可由应力力-应变变曲线起起始段的的斜率确确定。径径向同性性材料的的压缩模模量值常常与其杨杨氏模量量值近似似相等。压缩强度：：在压缩缩试验中中，试样样直至破破裂(脆脆性材料料)或产产生屈服服(非脆脆性材料料)时所所承受的的最大压压缩应力力。压缩缩强度以以试验过过程中最最大破坏坏力除以以受压面面积表示示（在温温度和其其它条件件不变时时）。计计算时采采用的面面积是试试样的原原始横截截面积。弯曲强度：：弯曲强强度是在在规定实实验条件件下对标标准试样样施加静静弯曲力力矩，直直到试样样断裂为为止。剪切强度::是指材材料在断断裂前能能够承受受的最大大剪应力力。τf==0.55t高分子材料料的强度度可以按按以下顺顺序排列列：剪切切强度<<拉伸强强度<压压缩强度度<弯弯曲强度度硬度值的含含义：硬度值的物物理意义义随试验验方法的的不同，其其含义不不同。一一般可以以认为，硬硬度是指指材料表表面上不不大的体体积内抵抵抗变形形或破裂裂的能力力。从这这个意义义来讲，硬硬度的大大小与材材料的拉拉伸强度度和弹性性模量有有关，而而硬度实实验又不不破坏材材料且方方法简单单。HB代表的的是布氏氏硬度值值，HVV表示维维氏硬度度，HKK表示努努氏硬度度，KSS表示肖肖氏硬度度弹性模量和和弹性的的区别：：弹性模量表表征材料料抵抗变变形能力力，模量量越大，愈愈不容易易变形，表表示材料料刚度越越大。三大高高分子材材料在模模量上有有很大区区别，橡橡胶的模模量较低低，纤维维的模量量较高，塑塑料居中中。弹性是指材材料在外外力作用用下保持持和恢复复固有形形状和尺尺寸的能能力。拉伸曲线每每个阶段段的含义义：（1）OAA段，应应力－应应变呈直直线关系系变化，为为符合虎虎克定律律的弹性性形变区区，直线线斜率相相当于材材料弹性性模量。（2）屈服服应力：：越过AA点，应应力－应应变曲线线偏离直直线，说说明材料料开始发发生塑性性形变，极极大值YY点称材材料的屈屈服点，其其对应的的应力、应应变分别别称屈服服应力（或或屈服强强度）和和屈服应应变。发发生屈服服时，试试样上某某一局部部会出现现“细颈”现象，材材料应力力略有下下降，发发生“应力软软化”。（3）大形形变区（又又称强迫迫高弹形形变）：：随着应应变增加加，在很很长一个个范围内内曲线基基本平坦坦，“细颈”区越来来越大。拉拉伸时细细颈不会会变细拉拉断，而而是向两两端扩展展，直至至整个试试样完全全变细为为止，外外力几乎乎不增加加，应变变却大幅幅度增加加，可达达百分之之几百。这这一阶段段加热可可以恢复复。（4）应变变硬化：：继续续拉伸时时，由于于分子链链取向排排列，使使硬度提提高，从从而需要要更大的的力才能能形变。（5）断裂裂：达到到B点时时材料断断裂，与与B点对对应的应应力、应应变分别别称材料料的拉伸伸强度（或或断裂强强度）σσb和和断裂伸伸长率εb，它它们是材材料发生生破坏的的极限强强度和极极限伸长长率。（6）曲线线下的面面积等于于相当于拉伸伸试样直直至断裂裂所消耗耗的能量量，单位位为J••m-33，称断断裂能或或断裂功功，反映映材料的的拉伸断断裂韧性性大小的的物理量量。应力应变曲曲线（宏宏观力学学性能与与微观结结构关系系）：（待待定）（1）硬而而脆型此此类材料料弹性模模量高（OOA段斜斜率大）而而断裂伸长率很小小（<22%）,,没有屈屈服点。在在很小应应变下，材材料尚未未出现屈屈服已经经断裂，断断裂强度度较高。在在室温或或室温之之下，聚聚苯乙烯烯、聚甲甲基丙烯烯酸甲酯酯、酚醛醛树脂等等表现出出硬而脆脆的拉伸伸行为。（2）硬而而强型此此类材料料弹性模模量高，断断裂强度度高，断断裂伸长长率小（一一般为55％），出出现屈服服点，具具有某些些轻金属属的特征征，称为为半脆性性破坏。通通常材料料拉伸到到屈服点点附近就就发生破破坏（大大约为55%）。硬硬质聚氯氯乙烯制制品属于于这种类类型。（3）硬而而韧型此此类材料料弹性模模量、屈屈服应力力及断裂裂强度都都很高，断断裂伸长长率也很很大，应应力－应应变曲线线下的面面积很大大，说明明材料韧韧性好，是是优良的的工程材材料。（4）软而而韧型此此类材料料弹性模模量和屈屈服应力力较低，断断裂伸长长率大（220%～～10000%），断断裂强度度可能较较高，应应力－应应变曲线线下的面面积大。各各种橡胶胶制品和和增塑聚聚氯乙烯烯具有这这种应力力－应变变特征。（5）软而而弱型此此类材料料弹性模模量低，断断裂强度度低，断断裂伸长长率也不不大。一一些聚合合物软凝凝胶和干干酪状材材料具有有这种特特性。Consiiderre作图图法：真应力：在工程应力力－应变变曲线中中，如果果在弹性性极限后后出现峰峰值（极极大值），便便将该峰峰值定义义为屈服服点。即：在工程程应力是是极大的的那点，真真应力与与工程应应变具有有如下的的关系：：上式在真应应力-应应变曲线线上标示示的是一一条从应应变轴上上-1处处向曲线线作的切切线。这这样，工工程应力力的极大大值就和和真应力力-应变变曲线上上这条切切线的切切点具有有相同的的应变。过过了这点点，形变变的任何何增加都都会引起起工程应应力的下下降。这这通常被被称作CConssidèère作作图。银纹的微观观结构：：定义：银纹纹现象为为聚合物物所特有有，材料料的某些些薄弱部部分出现现应力集集中而产产生局部部的塑性性形变的的取向，以以至在材材料表面面或内部部垂直于于应力方方向上出出现长度度为1000μm，宽宽度为110μm左右右，厚度度为1μμm的微微细凹槽槽（微裂裂纹）现现象，这这些微裂裂纹所处处的材料料表面呈呈银白色色闪光，故故这种微微裂纹称称为银纹纹。特征：应力力发白现现象，密密度为本本体的550％，高高度取向向的高分分子微纤纤。银纹纹进一步步发展→→裂缝→脆性断断裂。银纹实质上上是由空空穴和高高度取向向的高聚聚物纤维维相互贯贯穿构成成的。空空穴在整整个银纹纹中占440-665％，所所以银纹纹的密度度比材料料本体的的密度低低，其平平均密度度为本体体的400-600％。银银纹的产产生与受受载方式式有关。只只有在拉拉伸应力力作用下下，形成成空穴，使使体积有有较大的的局部增增大，才才能产生生银纹，且且各个银银纹平面面都与拉拉伸应力力方向垂垂直。纯纯压缩应应力不产产生银纹纹。微纤方向与与外力平平行，银银纹长度度方向与与外力垂垂直。第5章材材料的冲冲击韧性性冲击强度：：冲击强强度是量量度材料料在高速速冲击下下的韧性性大小和和抗断裂裂能力的的参数，是是标准试试样在冲冲击断裂裂时单位位面积上上所消耗耗的能量量。冲击强度与与韧性的的关系：：韧性是指材材料在破破坏前吸吸收外加加能量的的能力。冲击强度是是量度材材料在高高速冲击击下的韧韧性大小小和抗断断裂能力力的参数数，是标标准试样样在冲击击断裂时时单位面面积上所所消耗的的能量，是是一种广广义的能能量力，不不是通常常的断裂裂应力。材材料抗冲冲击性能能与其冲冲击过程程所消耗耗的能量量有关，所所消耗的的能量越越大，韧韧性越好好。高分子材料料抗冲击击强度是是指标准准试样受受高速冲冲击作用用断裂时时，单位位断面面面积（或或单位缺缺口长度度）所消消耗的能能量。它它描述了了高分子子材料在在高速冲冲击作用用下抵抗抗冲击破破坏的能能力和材材料的抗抗冲击韧韧性，有有重要工工艺意义义。但它它不是材材料基本本常数，其其量值与与实验方方法和实实验条件件有关。冲击强度的的单位：：J/mm2第6章疲疲劳和摩摩擦磨损损疲劳和摩擦擦磨损是是在动态态使用过过程中材材料出现现的两种种破坏行行为，直直接关系系到塑料料和橡胶胶制品的的耐久性性和安全全性。疲劳破坏是是指材料料在低于于其破坏坏强度的的条件下下，在承承受周期期性应力力（或应应变）过过程中，材材料表面面或内部部产生微微（细）观观损伤，并并逐步发发展为宏宏观裂纹纹直至断断裂的现现象。摩擦磨损是是相互接接触的物物体在相相对运动动中，表表层材料料不断损损伤的过过程，是是由摩擦擦而产生生的必然然结果。高分子材料料的疲劳劳和摩擦擦磨损过过程是粘粘弹性非非平衡过过程，具具有不同同的热效效应。在在力场作作用下，材材料内部部和表面面将产生生力化学学反应，如如链断裂裂、老化化反应以以及与环环境介质质的反应应等。交变应力：：像这样样随时间间而循环环变化的的应力称称为交变变应力。交交变应力力随时间间变化的的历程称称为应力力谱（应应力－时时间曲线线）。若应力变化化幅度为为常值，称称为等幅幅交变应应力。若若应力变变化幅度度也是周周期性变变化的，或或应力变变化幅度度具有偶偶然性，称称为变幅幅交变应应力，也也称随机机交变应应力。交变应力的的描述：：应力循环———应力力值每重重复变化化一次成成为一个个循环。循环次数———应力力重复变变化的次次数，用用N表表示。最大应力———应力力循环中中的最大大值，用用σmaxx表示。最小应力———应力力循环中中的最大大值，用用σminn表示。循环特征———最小小应力与与最大应应力的比比值，用用r表示示平均应力———最大大应力与与最小值值的平均均值，用用σm表示示。应力幅值———应力力变化幅幅度的均均值，用用σa表示示疲劳：工程程构件在在服役过过程中，由由于承受受变动载载荷或反反复承受受应力和和应变，即即使所受受的应力力低于断断裂强度度或屈服服强度，也也会导致致裂纹萌萌生和扩扩展，以以至构件件材料断断裂而失失效，或或使其力力学性质质变坏，这这一过程程，或这这一现象象称为疲疲劳。疲劳寿命::试样在在交变循循环应力力或应变变作用下下直至发发生破坏坏前所经经受应力力或应变变的循环环次数，用用N表示示。

疲劳极限：：在疲劳劳试验中中，应力力交变循循环大至至无限次次而试样样仍不破破损时的的最大应应力叫疲疲劳极限限。(一一个应力力值，当当应力等等于或低低于这个个值时，材材料可承承受的周周期数为为无限大大)。许许多塑料料事实上上并不存存在疲劳劳极限，为为此，特特用循环环次数达达到1007至1108次次而试样样尚有550%不不破坏情情况下的的应力表表示疲劳劳极限。一一般热塑塑性聚合合物的疲疲劳极限限约为静静态极限限强度的的1/55。疲劳强度的的含义：：材料的的疲劳强强度通常常用疲劳劳极限表表示，因因此在某某种程度度上疲劳劳极限即即疲劳强强度。疲劳极限定定义为：：在指定定的疲劳劳寿命下下，试件件所能承承受的上上限应力力幅值。摩擦：两个个相互接接触的物物体或物物体与介介质之间间在外力力作用下下，发生生相对运运动或者者有相对对运动的的趋势时时，在接接触表面面上所产产生的阻阻碍作用用称为摩摩擦。阻阻碍相对对运动的的力即为为摩擦力力，表征征摩擦的的参数是是摩擦系系数。摩擦副：是是指摩擦擦材料与与其对偶偶组成的的整体,,例如制制动盘和和刹车块块就是典典型的摩摩擦副磨损：是在在摩擦作作用下物物体相对对运动时时，表面面逐渐分分离出磨磨屑从而而不断损损伤的现现象。橡橡胶工业业中的磨磨损称为为磨耗。摩擦与磨损损是一个个过程的的两个方方面：有有摩擦必必然导致致磨损；；产生了了磨损，根根源在于于摩擦摩擦系数（ffricctioonffacttor）是指两表面间的摩擦力和作用在其接触面上给予的正压力之比值。疲劳磨损：：在周期期性交变变载荷的的作用下下，由于于聚合物物与对偶偶材料表表面部分分微凸体体的相互互作用，使使界面接接触点((区域))发生局局部变形形和应力力集中，从从而聚合合物的表表层和亚亚表层形形成裂纹纹而导致致聚合物物损失或或破坏的的现象称称为聚合合物的疲疲劳磨损损。疲劳寿命曲曲线是如如何得到到的？有有什么信信息？33个区域域？如何得到：：对试样样施加一一个规定定的交变变载荷((σ)，并并且记录录下产生生破坏所所需的循循环次数数（疲劳劳寿命，NN）；；对同样样尺寸的的一组试试样施加加不同交交变载荷荷进行试试验，得得到一组组点（每每个σ值对应应一个NN值），可可绘制出出σ-N曲曲线。可以施加轴轴向载荷荷，扭转转载荷或或者弯曲曲载荷。根根据平均均载荷和和循环载载荷的不不同幅度度，试样样中的合合成应力力可能在在整个载载荷循环环过程中中在同一一个方向向，或者者也可能能在相反反方向。可可得到拉拉压拉疲疲劳曲线线，脉动动疲劳曲曲线，扭扭转疲劳劳曲线等等，这些些曲线统统称为σσ-NN曲线。通常，试验验在给定定应力比比r或平平均应力力σm的前前提下进进行,根根据不同同应力水水平的试试验结果果,以最最大应力力σ或应力力幅σa为纵纵坐标,,疲劳寿寿命N为为横坐标标绘制σσ-N曲曲线，表表示寿命命的横坐坐标采用用对数标标尺，表表示应力力的纵坐坐标采用用算术标标尺或对对数标尺尺。σ-N曲曲线也称称为疲劳劳寿命曲曲线，是是研究材材料的疲疲劳过程程和预测测疲劳寿寿命的重重要手段段。信息：低循循环疲劳劳区，在在很高的的应力下下和很小小的循环环次数后后，试件件即发生生断裂。一一般认为为低循环环疲劳发发生在循循环应力力超出弹弹性极限限，疲劳劳寿命NN=1//4~1104或或1055之间，因因此低循循环疲劳劳又称为为短寿命命疲劳。高循环疲劳劳区，在在高循环环疲劳区区，循环环应力低低于弹性性极限，疲疲劳寿命命长，NN>1105次次循环，且且随循环环应力降降低而大大大延长长。在此此区内，试试件的疲疲劳寿命命长，故故可将高高循环疲疲劳称为为长寿命命疲劳。试试件在最最终断裂裂前，整整体上无无可测的的塑性变变形，因因而在宏宏观上表表现为脆脆性断裂裂。不论论在低循循环疲劳劳区或高高循环疲疲劳区，试试件的疲疲劳寿命命总是有有限的，故故可将上上述两个个合称为为有限寿寿命区。无限寿命区区或安全全区，试试件在低低于某一一临界值值幅σac下下，可以以经受无无数次应应力循环环而不发发生断裂裂，疲劳劳寿命趋趋于无限限：即σσa≦σac，NN=∞。故可可将σac称称为材料料的理论论疲劳极极限或耐耐久限。若若σ-NN曲线存存在一条条水平渐渐进线，其其高度即即为σac，又又称为疲疲劳极限限。磨损过程大大致可分分为以下下三个阶阶段：A.跑合合(磨合合)阶段段：由于于机械加加工的表表面具有有一定的的不平度度存在；；运转初初期，摩摩擦副的的实际接接触面积积较小，单单位面积积上的实实际载荷荷较大，因因此，磨磨损速度度较快。经经跑合后后尖峰高高度降低低，峰顶顶半径增增大，实实际接触触面积增增加，磨磨损速度度降低。B.稳定磨磨损阶段段：机件件以平稳稳缓慢的的速度磨磨损，这这个阶段段的长短短就代表表机件使使用寿命命的长短短。该段段的斜率率就是磨磨损速率率。实验验室的磨磨损试验验就是根根据该段段经历的的时间、磨磨损速率率或磨损损量来评评定材料料耐磨性性能的。多多数工件件均在此此阶段服服役，磨磨合的越越好，该该阶段磨磨损速率率就越低低。C.剧烈磨磨损阶段段：经过过长时间间的稳定定磨损后后，由于于摩擦副副对偶表表面间的的间隙和和表面形形貌的改改变以及及表层的的疲劳，其其磨损率率急剧增增大，使使机械效效率下降降、精度度丧失、产产生异常常振动和和噪声、摩摩擦副温温度迅速速升高，最最终导致致摩擦副副完全失失效。摩擦的转移移方向：：聚合物自身身的剪切切强度((内聚能能)决定定了材料料的转移移特性与与其粘着着磨损特特性。材材料转移移也是按按从内聚聚能较小小的一方方向内聚聚能大的的一方转转移这个个顺序。降低磨粒磨磨损的方方法：若是低应力力磨粒磨磨损，则则应设法法提高表表面硬度度。若遇重载荷荷，甚至至大冲击击载荷下下磨损，则则基体材材料组织织最好是是高硬度度、良好好韧性的的塑料为减轻磨粒粒磨损，除除注重满满足润滑滑条件外外，还应应合理地地选择摩摩擦副的的材料，降降低表面面粗糙度度值以及及加装防防护密封封装置等等。高分子材料料的耐磨磨性及其其表征方方法：材料抵抗磨磨损的性性能。常常用磨损损量或磨磨损系数数表征。第7章聚聚合物的的热性能能和燃烧烧性质线性热膨胀胀系数αα:线性热膨胀胀系数的的定义为为每度温温度升高高产生的的应变。材材料的热热膨胀系系数一般般为数十十到数百百10-6K-1。聚合合物大分分子之间间主要是是范德华华力，所所以热膨膨胀系数数最高。键键能越强强，热膨膨胀系数数越小。体积热膨胀胀系数::α=ΔV/((V·ΔΔT)式中中ΔV为所所给温度度变化ΔΔT下物物体体积积的改变变，V为为物体体体积。强度：材料料在经受受外力或或其他作作用时抵抵抗破坏坏的能力力。单位位：模量：材料料在受力力状态下下应力与与应变之之比。单单位：PPa。聚合物热膨膨胀系数数大，常常导致成成型加工工尺寸稳稳定性差差。减少少聚合物物热膨胀胀系数是是提高其其耐热性性能的一一个重要要方面。热塑性塑料料的线膨膨胀系数数比热固固性塑料料大，这这是因为为交联网网络聚合合物为三三维共价价键结合合，所以以膨胀系系数低。对线性长链链聚合物物，由于于其分子子间弱的的范氏力力结合，膨膨胀系数数较高；；但它的的聚集状状态以及及其晶态态结构与与玻璃态态结构的的相对数数量，都都对热膨膨胀特征征有影响响。由于于线性长长链聚合合物的聚聚集状态态取决于于加工历历史以及及熔体的的冷去速速度等，其其膨胀系系数具有有较大幅幅度的可可变性。另外，对聚聚合物而而言,长长链分子子中的原原子沿链链方向是是共价键键相连的的,而在在垂直于于链的方方向上,,邻近分分子间的的相互作作用是弱弱的范德德华力,,因此结结晶聚合合物和取取向聚合合物的热热膨胀有有很大的的各向异异性。在各向同性性聚合物物中,分分子链是是杂乱取取向的,,其热膨膨胀在很很大程度度上取决决于微弱弱的链间间相互作作用。热变形温度度（Heeatdefflecctioonttempperaaturre，HHDT）：：对非结结晶塑料料，HDDT比TTg小110~220℃；对结结晶塑料料，HDDT则接接近于TTm。聚合物长期期耐热性性的表征征：用温温度-时时间极限限（热寿寿命）表表征聚合合物长期期耐热性性。定义义：聚合合物材料料某种性性能在给给定的贮贮存时间间（老化化到一定定程度时时的）内内保持某某一极限限值的最最高温度度。热老化实验验涉及三三个参数数：性能能，时间间，温度度。固定定性能（失失效标准准），考考察温度度和时间间的关系系，即热热寿命曲曲线。聚合物老化化是指在在时间进进程中聚聚合物材材料所经经受的不不可逆化化学过程程和物理理过程的的总和。表表现在其其物理性性能或特特殊功能能上的相相应变坏坏，如发发硬、发发粘、脆脆化、变变色、强强度降低低或丧失失，以及及功能高高分子的的原有功功能衰减减、丧失失等等。老老化的主主要化学学反应是是降解，有时时也可能能伴有交交联。老化可分为为：内老老化（iinteernaalaaginng）::由聚合合物材料料自身热热力学不不稳定状状态引起起的老化化，如内内应力松松弛、后后结晶、多多相材料料的相分分离、增增塑剂的的迁移等等。外老老化（eexteernaalaaginng）：：由聚合合物材料料所处外外界环境境的物理理或化学学相互作作用引起起的，比比如材料料的应力力开裂、疲疲劳开裂裂、热氧氧化降解解、辐射射降解、膨膨胀等。物物理老化化：非化化学结构构的改变变，聚合合物材料料形态结结构的变变化以及及挥发性性组分的的迁移、小小分子的的吸收等等，如后后结晶、解解取向、增增塑剂表表面迁移移、吸水水等。化化学老化化：聚合合物化学学结构的的改变，如如分子链链断裂、交交联等，常常见的有有热老化化、热氧氧老化、射射线老化化等。热稳定性：：是指材材料化学学结合开开始变化化的温度度。通常常用聚合合物在惰惰性气体体（或空空气）中中开始分分解的温温度（TTd）表表征热稳稳定性（或或热氧稳稳定性），或或用热失失重（TTG）来来表示。半分解温度度：聚合合物在真真空中加加热300minn后质量量损失一一半所需需要的温温度影响高分子子材料老老化的因因素：1）材料自自身因素素，主要要包括高高分子一一二三级级结构的的特征、分分子极性性、缺陷陷（微裂裂纹，气气孔等以以及配方方等。2）环境因因素，主主要包括括：化学学介质（如如物理状状态（气气体、液液体）、化化学性质质、分子子体积和和形状、分分子极性性、流动动状态等等）3）使用条条件（如如光、高高能辐射射、热以以及作用用力等）。燃烧的基本本概念：：有限氧指数数(liimittinggoxxygeeniindeex,LLOI))：在规规定条件件下，试试样在氧氧、氮混混合气流流中维持持平稳燃燃烧所需需的最低低氧浓度度，通常常以氧在在混合气气体中所所占的体体积分数数来表示示。如果果材料的的LOII超过221％，说说明该材材料具有有阻燃性性能。其其LOII越高，其其阻燃性性越好。聚合物的燃燃烧是一一个极其其复杂的的热氧化化过程，导导致燃烧烧过程进进行的基基本要素素是:热热、氧和和可燃物物质。使材料着火火的最低低温度称称为燃点点或着火火点。材材料着火火后，其其产生的的热量有有可能使使其周围围的可燃燃物质或或自身未未燃部分分受热而而燃烧，这这种燃烧烧的传播播和扩散散现象称称为火焰焰的传播播或延燃燃。若材料着火火后其滋滋生的燃燃烧热不不足以使使未燃部部分继续续燃烧则则称为阻阻燃、自自熄或不不延燃。聚合物的燃燃烧过程程包括加加热、热热解、氧氧化和着着火等步步骤。燃烧速度：：一般是是指在外外部辐射射热源存存在下水水平方向向火焰的的传播速速度。发热值：材材料在燃燃烧时发发出的热热。聚合物成为为热绝缘缘体的原原因：在分子固体体中，依依靠次价价力分子子结合在在一起，因因此分子子之间相相互作用用弱，导导热性差差。高分子材料料呈远程程无序结结构，热热量的传传递主要要是由热热能激发发的分子子产生的的振动波波激励邻邻近分子子的形式式传递的的。这种种由分子子向分子子转移热热量的方方式，传传递速率率很慢，所所以高分分子材料料的热传传导率很很低，一一般约为为金属的的1/1100~~1/1150。这这一特征征使聚合合物成为为热绝缘缘体。第8章高分分子的电电性能材料导电性性通常用用电阻率率ρ（reesisstivvityy）或电电导率σσ(Coonduuctiivitty)表表示，两两者互为为倒数关关系。按按定义有有：某种种材料制制成的长长1米、横横截面积积是1平平方毫米米的导线线的电阻阻，叫做做这种材材料的电电阻率。式中R为试试样的电电阻，SS为试样样截面积积，d为为试样长长度（或或厚度，为为电流流流动方向向的长度度）,电阻率率ρ的单位位为欧姆姆·米（Ω·m）；；电阻率率越大，导导电能力力越弱。绝缘：通常常指阻滞滞热、电电或声通通过的材材料。用用于绝缘缘的不传传导材料料，当电电导率小小于100-8S/mm时被称称为绝缘缘体。高高分子材材料的绝绝缘性能能常用绝绝缘电阻阻表示。在聚合物电电性能的的表征中中，常用用表面电电阻率和和体积电电阻率分分别表示示聚合物物表面和和体内的的不同导导电性。体积电阻：：在试样样的相对对两表面面上放置置的两电电极间所所加直流流电压与与流过两两个电极极之间的的稳态电电流之商商；该电电流不包包括沿材材料表面面的电流流。在两两电极间间可能形形成的极极化忽略略不计。表面电阻：：在试样样的某一一表面上上两电极极间所加加电压与与经过一一定时间间后流过过两电极极间的电电流之商商；该电电流主要要为流过过试样表表层的电电流，也也包括一一部分流流过试样样体积的的电流成成分。在在两电极极间可能能形成的的极化忽忽略不计计。电击穿：当当电压升升至某临临界值时时，聚合合物内部部突然形形成了局局部电导导，丧失失绝缘性性能，这这种现象象称电击击穿。击击穿时材材料化学学结构遭遭到破坏坏，通常常是焦化化、烧毁毁。介电性能：：指物质质在电场场作用下下发生极极化，由由于电荷荷重新排排布所表表现出来来的性质质。电介质：指指在电场场作用下下，能建建立极化化的一切切物质，主主要以电电场感应应而不是是以电子子或离子子传导的的方式来来传递电电的作用用和影响响的媒质质。极化：就是是介质内内质点（原原子、分分子、离离子）正正负电荷荷重心分分离，从从而转变变成偶极极子的现现象。物物质的极极化特征征总是和和极化电电场的频频率相联联系的。极极化率可可表征材材料的极极化能力力，只与与材料的的性质有有关。极化率：单单位电场场强度下下，质点点偶极矩矩的大小小称为质质点的极极化率αα式中：Elloc为为作用在在微观质质点上的的局部电电场，（即即原子、离离子、分分子上的的有效内内电场）；；其单位位：法拉拉·米2，即即F·m2。F==C/VV((电容单单位)感应极化((又称诱诱导极化化或变形形极化)):非极极性分子子本身无无偶极矩矩，在外外电场作作用下，原原子内部部价电子子云相对对于原子子核发生生位移，使使正负电电荷中心心分离，分分子带上上偶极矩矩；或者者在外电电场作用用下，电电负性不不同的原原子之间间发生相相对位移移，使分分子带上上偶极矩矩，这种种极化称称感应极极化，又又称诱导导极化或或变形极极化。介电性:由由于聚合合物分子子在电场场作用下下发生极极化而因因此贮存存和损耗耗电能的的性质称称介电性性，通常常用介电电系数和和介电损损耗表示示。介电系数εε:已知知真空平平板电容容器的电电容与与施加在在电容器器上的直直流电压压V及极极板上产产生的电电荷.介电系数::含有电电介质的的电容器器的电容容与相应应真空电电容器的的电容之之比称为为该电介介质的介介电系数数ε，即电容器极板板间充满满电介质质时，电电容增大大的倍数数介电系系数反映映了电介介质储存存电荷和和电能的的能力..从上式式可以看看出，介介电系数数越大，极极板上产产生的感感应电荷荷Qˊ和储存存的电能能越多。介电损耗：：电介质质在交变变电场中中极化时时，会因因极化方方向的变变化而损损耗部分分能量和和发热，称称介电损损耗。产生的原因因:电导导损耗（是是指电介介质所含含的微量量导电载载流子在在电场作作用下流流动时，因因克服电电阻所消消耗的电电能）和和极化损损耗（这这是由于于分子偶偶极子的的取向极极化造成成的）。对对非极性性聚合物物而言，电