无机材料物理性能总结.doc

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1、第二章无机材料的受力变形名义应力应力：单位面积所受的力。σ=F/S应力和应变真实应力正应变剪切应变应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。弹性形变：各向同性广义胡克定律：体积模量弹性形变机理弹性系数ks：大小反映了原子间的作用力曲线在r=r0处斜率的大小。弹性刚度系数大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。弹性系数ks测定式架状结构石英和石英玻璃的架状结构是三维空间网络，几乎各向同性；晶体结构弹性模量影响因素双链结构、环状结构（岛状结构）、层状结构为各向异性，因材料方向不因为大部分固体随温度升高而发生热膨胀现象，原子间结

2、合力减弱因此温度对弹性刚度系数的影响，通常用弹性刚度系数的温度系数TC表示。同而差别很大。温度：弹性常数随温度升高而降低。应用：温度补偿材料，即一种异常的弹性性质材料（Tc是正的)，补偿一般材料的负Tc值。例如：低温石英有一个方向Tc是正值，低温石英在570oC通过四面体旋转，进行位移式相转变，变成充分膨胀的敞旷高温型石英结构。原因：对高温石英和低温石英施加拉伸应力，前者由于Si－O－Si键是直的，仅发生拉伸，后者除拉伸外，还有键角改变，即发生转动运动。随着温度的增加，其刚度增加，温度系数为正值。温度补偿材料具有敞旷结构，内部结构单位

3、能发生较大转动的物质，这种敞旷式结构具有小的配位数。对连续基体内的密闭气孔，可用经验公式：E=E0(1－1.9P+0.9P2)适用于P≤50%%并联模型：Eu=V2E2+(1－V2)E1（上限）复相的弹性模量串联模型：1/EL=V2/E2+(1－V2)/E1（下限）应变松弛（或蠕变或徐变）：固体材料在恒定荷载下，变形随时间延续而缓慢增加滞弹性的不平衡过程，或材料受力后内部原子由不平衡到平衡的过程。当外力除去后，徐变变形不能立即消失。应力松弛（或应力弛豫）：在持续外力作用下，发生变形着的物体，在总的变形值保持不变的情况下，由于徐变变形渐

4、增，弹性变形相应的减小，由此使物体的内部应力随时间延续而逐渐减少。或一个体系因外界原因引起的不平衡状态逐渐转变到平衡状态的过程。定义：在超过材料的屈服应力作用下，产生形变，外力移去后不能恢复的形变。滑移晶体受力时，其一部分相对于另一部分发生的平动，就称为滑移。孪晶其一部分相对于另一部分发生的转动，就称为孪晶。a)面间距大。面间距越大，原子间的作用力越小，易产生相对滑动。b)每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反；c)滑移矢量（柏格斯矢量）小。晶格滑移的条件注：金属与非金属晶体滑移难易的比较金属由一种离子组成金属键无方向性结

5、构简单滑移系统多非金属组成复杂共价键或离子键有方向结构复杂滑移系统少塑性形变位错运动理论P63①无机材料中难以发生塑性形变。当滑移面上的分剪应力尚未使位错以足够速度运动时，此应力可能已超过微裂纹扩展所需的临界应力，最终导致材料的脆断。②对于多晶体，在晶粒中的位错运动遇到晶界就会塞积下来，形不成宏观滑移，更难产生塑性形变。③温度升高，位错运动速度加快，对于一些在常温下不发生塑性形变的材料，在高温下具有一定塑性。塑性形变的机理结论塑性形变速率取决于位错运动速度、位错密度、柏格斯矢量、位错的增殖系数，且与其成正比。要引起宏观塑性形变必须要有

6、足够多的位错、位错有一定的运动速度和柏格斯矢量大。定义：材料在高温下长时间的受到小应力作用，出现蠕变现象，即时间－应变的关系。位错的攀移(晶格机理):晶格机理是由于晶体内部的自扩散而使位错进行攀移。位错在垂直滑移面方向的运动称为位错的攀移运动。滑移和攀移的区别：滑移与外力有关；攀移与晶体中的空位和间隙原子的浓度及扩散系数有关。位错攀移是第二阶段蠕变的发生机理，对于多晶材料，晶界起着阻止位错滑动的作用。蠕变机理高温蠕变扩散蠕变理论：应力造成空位浓度差，质点由高浓度向低浓度扩散，即原子迁移到平行于压应力的晶界，导致晶粒伸长，引起形变。晶界

7、蠕变理论：P68影响蠕变的因素温度：温度升高，蠕变增大。由于温度升高，位错运动和晶界滑动加快，扩散系数增大，对蠕变有贡献。应力：蠕变随应力的增大而增大。晶体组成：结合力越大，越不易发生蠕变。以共价键结构结合的材料具有良好的抗蠕变性。气孔率：气孔率增加，蠕变率增加。显微结构：晶粒尺寸：晶粒越小，蠕变率越大。玻璃相：玻璃相黏度越小，蠕变率增加。玻璃相对蠕变的影响还取决于玻璃相对晶相的润湿程度。补充：1、晶界蠕变理论对蠕变速率有两种影响：第一，高温下，晶界能彼此相对滑动，使剪应力得到松弛，但增加晶粒内部滑动受限制的那些地方。第二，晶界本身是

8、位错源或阱，离晶界约为一个障碍物间距内的位错会消失，而不会对应变硬化有贡献；在晶粒尺寸减小到大约与障碍物间距相当的那些地方，稳定态蠕变速率就有显著增加。扩散蠕变与晶界蠕变是互动的。如果蠕变由扩散过程产生，为了保持晶粒聚在