无机材料物理性能知识总结.doc

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1、第一章物理基础知识与理论物理性能本质：外界因素（作用物理量）作用于某一物体，如：外力、温度梯度、外加电场磁场、光照等，引起原子、分子或离子及电子的微观运动，在宏观上表现为感应物理量，感应物理量与作用物理量呈一定的关系，其中有一与材料本质有关的常数——材料的性能。晶体结构：原子规则排列，主要体现是原子排列具有周期性，或者称长程有序。非晶体结构：不具有长程有序。点阵：晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规则作周期性无限分布，这些点子的总体称为点阵。晶体由（基元）沿空间三个不同方向，各按一定的距离（周期性）地平移而构成，（基元）每一平

2、移距离称为周期。晶格的共同特点是具有周期性，可以用（原胞）和（基失）来描述。分别求立方晶胞、面心晶胞和体心晶胞的原胞基失和原胞体积？（1）立方晶胞：（2）面心晶胞（3）体心晶胞晶体格子（简称晶格）：晶体中原子排列的具体形式。晶列的特点：（1）一族平行晶列把所有点包括无遗。（2）在一平面中，同族的相邻晶列之间的距离相等。（3）通过一格点可以有无限多个晶列，其中每一晶列都有一族平行的晶列与之对应。（4）有无限多族平行晶列。晶面的特点：（1）通过任一格点，可以作全同的晶面与一晶面平行，构成一族平行晶面.（2）所有的格点都在一族平行的晶面上而

3、无遗漏；（3）一族晶面平行且等距，各晶面上格点分布情况相同；（4）晶格中有无限多族的平行晶面。格波：晶体中的原子在平衡位置附近的微振动具有波的形式。色散关系：晶格振动谱，即频率和波矢的关系。声子：晶格振动的能量是量子化的，晶格振动的量子单元称作声子，声子具有能量ħw，与光子的区别是不具有真正的动量，这是由格波的特性决定的。声学波与光学波的区别：前者是相邻原子的振动方向相同，波长很长时，格波为晶胞中心在振动，可以看作连续介质的弹性波；后者是相邻原子的振动方向相反，波长很长时，晶胞中心不动，晶胞中的原子作相对振动。德布罗意假设:一切微观粒

4、子都具有波粒二象性。第二章无机材料的受力形变简述正应力与剪切应力的定义?正应力是作用于单位面积上的力。剪切应力是作用于平面内的力。正应力引起材料的伸长或缩短，剪应力引起材料的畸变，并使材料发生转动。塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性能。晶体塑性形变的机理是什么？原子尺度变化解释塑性形变：当构成晶体的一部分原子相对于另一部分原子转移到新平衡位置时，晶体出现永久形变，晶体体积没有变化，仅是形状发生变化。影响塑性形变的因素有哪些？并对其进行说明。影响塑性形变的因素主要有

5、晶体结构和键型。（1）本征因素：晶粒内部的滑移系统相互交截、晶界处的应力集中、晶粒大小和分布；（2）外来因素：杂质在晶界的弥散、晶界处的第二相、晶界处的气孔。屈服应力：当外力超过物体弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力。滑移：晶体的一部分相对另一部分平移滑动。产生滑移的条件：（1）面间距大；（2）每个面上是同一种电荷的原子，相对滑动面上的电荷相反；（3）滑移矢量（柏格斯矢量）小。滑移系统包括（滑移方向）和（滑移面），即滑移按一定的晶面和方向进行。滑移方向与原子最密堆积的方向一致

6、，滑移面是（原子最密堆积面）。蠕变机理分为两大类：（1）（晶界机理）---多晶体的蠕变；（2）（晶格机理）---单晶蠕变，但也可能控制着多晶的蠕变过程。影响蠕变的因素：外界环境中的温度和应力、晶体的组成、显微结构中的气孔、晶粒和玻璃相。键结合的材料中，哪一种材料的弹性模量大？为什么？共价键、离子键结合的材料中，结合力很强，故弹性模量就较大。而分子键结合力弱，由此键和的材料弹性模量就很低。2-1.一圆杆的直径为2.5mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、

7、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm3直径d/mm圆面积S/mm2拉伸前1227.22.54.909拉伸后1227.22.44.524解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。1cm10cm40cmLoadLoad2-2.一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其杨氏模量为3.5×109N/m2，能伸长多少厘米?解：第三章无机材料的脆性断裂强度：材料的强度是抵抗外加负荷的能力。屈服极限：在外力作用下，材料发生弹性形变；当应力足

8、够大，材料便开始发生塑性形变，产生塑性形变的最小应力称为屈服应力（屈服极限）。脆性断裂：材料受力后，将在低于其本身结合强度的情况下作应力再分配；当外加应力的速度超过应力再分配的速率时，发生断裂。解决材料强度的理论：1.位