《工程材料课件》PPT课件

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1、工程材料的物理、化学性能及常用功能材料物理性能化学性能可以用电、磁、光和热性能来描述耐腐蚀性和抗氧化性目的（1）了解材料常用的物理、化学性能特点，（2）了解结构以及加工工艺对物理、化学性能的影响规律。1电性能2磁性能3热性能4光学性能工程材料的物理、化学性能及常用功能材料5腐蚀与氧化1电学性能一、导电性：1、金属的电子能带结构特点2、绝缘体和半导体的电子能带结构特点3、影响材料电导率的因素材料的导电性一般用电阻率（ρ）来表示，电阻率表示单位长度、单位面积导体的电阻，其单位为Ω·m。电阻率越低，材料的导电性越好根据电阻率数值的大小

2、可把材料分为：超导体：ρ→0导体：ρ＝10-8--10-5Ω·m半导体：ρ＝10-5--107Ω·m绝缘体：ρ＝107--1020Ω·m通常金属的电阻率随温度的升高而增加，而非金属材料则与此相反1电学性能二、超导性三、介电性：1、材料的极化：电子极化、离子极化、分子极化2、介电强度四、铁电性：能自发极化的材料叫铁电材料五、压电性和电致伸缩现象材料在应力场作用下发生极化而产生电场；反之，在外加电场作用下使介电材料发生极化，从而导致其尺寸发生变化六、热电效应：工业上常用热电偶器件来测量高温或控制温度2磁学性能一、磁化：材料在磁场作用

3、下，使感生的或固有的磁偶极子排列时聚向趋于一致二、磁化率：磁化强度M和磁场强度H的比值三、磁性分类：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性四、磁性材料1、软磁材料：特点磁导率高，矫顽力小，磁滞损耗低2、硬磁材料：永磁材料具有高的剩余磁感强度、高的矫顽力2磁学性能五、磁化曲线3热学性能材料受热时，有三个重要的效应：材料的吸热、传热和热膨胀一、热容：Cp1mol固体温度升高1K所需的热量二、热导率：两个相距1cm，面积为1cm2的平行平面，如果这两个平面的温度度1K，则在1秒内从一个平面传导到另一个平面的热量，单位为J/cm.s

4、.k材料导热性的好坏直接影响着材料的使用性能，如果零件材料的导热性太差，则零件在加热或冷却时，由于表面和内部产生温差，膨胀不同，就会产生变形或裂纹。热交换器等传热设备的零部件一般常用导热性好的材料（如铜、铝等）来制造通常，金属及合金的导热性远高于非金属材料三、热膨胀：用线膨胀系数描述，即每升高1K，在单位长度上的长度变化量4光学性能太空探索气象预测资源考察军事侦察光学系统收集信息4光学性能材料在与特征光谱或连续光谱的光子发生交互作用时，表现出一些很有应用价值的光学性能一、吸收和透射如果光子不具有使电子激发到更高能级的能量，那么光

5、子可以透过材料而不被吸收，这种材料就是透明的。光子是透射材料还被吸收，取决于光子能量和导带与价带间的能隙的关系二、折射和反射三、光学材料1、光导纤维：光在光电纤维中传播的基本原量是全反射2、光学薄膜：如增透膜、偏振膜、分光膜、滤光膜等5腐蚀与氧化腐蚀材料与周围环境介质发生某种化学反应而使其性能退化的现象。化学腐蚀电化学腐蚀是指材料与环境介质直接发生化学反应。例如发动机燃烧室受燃气腐蚀、液压管道受化工产品侵蚀等是指材料在电解液中由于形成微电池而引起的腐蚀。是材料腐蚀的主要形式5腐蚀与氧化阴极反应2H++2e-→H2O2+2H2O+

6、4e-→4OH-O2+4H++4e-→2H2O5腐蚀与氧化两极的形成方式(1)两种连接在一起的不同材料5腐蚀与氧化两极的形成方式(2)材料中存在两种不同相或成分偏析区域与基体(3)材料中存在局部残余应力，通常高应力区呈阳极，低应力区呈阴极。与之相似，当晶粒不均匀时，具有较细晶粒的区域呈阳极，具有较粗晶粒的区域呈阴极。(4)电解质溶液中存在浓度差异通常与高浓度的溶液相接触的金属呈阴极，与低浓度溶液相接触的金属呈阳极。5腐蚀与氧化提高耐腐蚀性途径（1）合金化工程上通过合金化来达到以下目的：①形成单相合金。②减小多相合金中组成相间的电

7、极电位差。③使材料表面钝化。例如形成致密的氧化膜。（2）结构设计此外，从结构设计方面可采取如下方法：①防止形成闭合回路。例如，当钢管与铜紧固件连接时，可使用塑料等使钢管与铜紧固件之间保持电绝缘。②在连接的材料之间避免出现裂缝。5腐蚀与氧化提高耐腐蚀性途径(3)涂层涂层用来隔绝阳极区域与阴极区域。常用的有油脂、油漆、陶瓷以及金属镀层。(4)阴极保护(5)材料的选择与热处理通过选择适当的材料与适合的热处理制度，可以防止或减缓腐蚀。例如铸件中的偏析会导致形成细小的电化学微电池，可以通过均匀化处理（扩散退火）来改善耐腐蚀性能。5腐蚀与氧

8、化耐热性热稳定性：是指材料在高温下的抗氧化性。金属在高温下可与氧反应，在表面生成氧化物薄膜。nM+mO2→MnO2m定义P-B比率=M氧化物ρ金属/nM金属ρ氧化物可将氧化物分为三类：⑴多孔型氧化物与金属的体积比率大于1，此时，氧化膜呈多孔状，例如，镁的氧化膜。