《材料物理性能》PPT课件

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1、《材料物理性能》序论1.材料的性能问题回顾研究材料和生产材料的目的→应用材料→材料能否达到要求和优劣、性能价格比（科技发展对材料的性能要求越来越高）。对于每一实际应用的材料→要求其具有一种或多种（综合）性能。有些场合要求材料某方面的指标越高越好，如超导材料：在努力提高其临界温度Tc，扩大其应用领域；有些场合要考虑其“性能价格比”，即达到使用要求即可。那么，性能如何表征和测试、性能的物理本质、影响性能的因素、如何正确选择材料和提高材料的性能是材料科学的基础知识。总之，我们使用和研究材料，必须首先对其性能要有充分的了解。材料性能分类、概况？●力学性能在外力作用下所表现出的行为：弹性变形、塑性

2、变形、断裂→弹性模量、硬度、强度、塑性、韧性、疲劳等等。作为结构材料最重要的性能指标。●物理性能由材料的物理本质所决定的性能，如电子能带结构的不同决定材料导电性的不同等。是材料在热、电、磁、光等作用下通过材料的物理本质所表现出的不同性能。如密度、热膨胀性、导电性、磁性、导热性、熔点等。作为功能材料最重要的性能指标。●化学性能材料在一定环境条件下抵抗各种介质化学作用的能力。如耐腐蚀性能、抗氧化性能等。★工艺性能材料在不同制造工艺条件下所表现出来的承受加工的能力，是物理、化学性能的综合。如铸造性能、塑性加工性能、焊接性能、切削加工性能等。直接影响材料使用的方式、成本、生产效率等。材料的性能

3、（使用性能和工艺性能）材料性能学是材科科学与工程一级学科专业基础课。因为材料科学的根本任务是：材料制备、提高材料性能、开发性能优异的新材料、研究材料的应用，以满足各行业对材料性能要求日益提高的需要。最终归结到材料性能上。通过材料性能的学习，可以掌握材料性能的基本概念、物理本质、变化规律及性能指标的工程意义，了解影响材料性能的各种因素及材料性能与其化学成分、组织结构间的关系，掌握改善和提高材料性能、充分发挥材料性能潜力的主要途径，同时了解材料性能的测试原理、方法及相关仪器设备。只有这样才能在合理选用材料、提高材料性能和开发新材料过程中具有必须的基本知识、基本技能和明确的思路。2.为什么要学习和

4、研究材料的性能工程材料按照其用途可分为：结构材料和功能材料●在以机械工业为主导的时代：主要使用结构材料，主要追求材料高强度、高韧性、耐高温等，即材料力学性能。●当今人类进入了信息时代：功能材料越来越重要，发展迅速。如信息技术、电子计算机、机器人领域，太空、海洋等领域要求材料具有很高的功能性。材料物理性能是功能材料的基础，如音像技术与材料的磁学性能有关、超导材料与材料的电性能相关、隔热材料与材料的热学性能相关、光导纤维与材料的光学性能有关等。学习材料物理性能主要是为功能材料的研究和使用打基础。3.本课程的学习目的、内容学习热学性能、电学性能、磁学性能和光学性能。●掌握基本概念：有关概念与现象及

5、表征，如热导率、磁畴、硬磁与软磁材料、热电效应、半导体的热敏、光敏现象等等。●物理本质：如热膨胀是怎么产生的，不同材料为什么有不同的磁性等。从材料原子结构、电子层、晶格运动等内部因素认识材料物理性能的本质和机理。●影响因素、与化学成分及组织结构之间的关系：如为什么合金热导率较纯金属低？为什么陶瓷材料较金属材料热膨胀系数小？石墨与金刚石哪个热膨胀系数大？为什么？等等。●物理性能指标的工程意义：物理性能指标在实际工程上有何应用。●了解物理性能指标的测试方法和原理，相关仪器，试样准备。注意：金属材料、无机非金属材料、高分子材料表现出不同的物理性能，如材料热稳定性（耐热震性）只对无机非金属材料有意义

6、，导电热敏效应只对半导体材料有意义等等。学习时将三大类材料物理性能的共性融合在一起，同时兼顾其个性。本课程学习的内容和要求材料物理性能哈尔滨工业大学出版社邱成军等TB303/Q712材料物理性能机械工业出版社，陈騑騢TB303/C417金属材料物理性能冶金工业出版社王润75.211W35无机材料物理性能清华大学出版社关振铎等71.2241/460工程材料的性能、设计与选材机械工业出版社，柴惠芬,石德珂编71.22/501材料物理性能中南大学出版社龙毅，李庆奎，强文江参考书：热学性能：各种材料及其制品都是在一定温度环境下使用的，在使用过程中将对不同的温度做出反映，所表现出的不同热物理性能。如环

7、境温度变化材料膨胀或收缩，同时吸收或放出热量，但不同材料表现不同的值；材料各部分温度不同时…。包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性等等。本章学习这些热学性能的有关概念、物理本质、影响因素、测量方法和工程意义。第一章材料的热学性能第1节热学性能的物理基础1、各种热学性能的物理本质材料各种热学性能的物理本质，均与晶格热振动有关。晶格热振动：固体材料（包括晶体和非晶体），点阵中的质点（原子、离子）实际上并不是固定不动