材料的重要術(shù)語與概念

1、重要術(shù)語和概念第一章 緒論化學(xué)元素（elements）化學(xué)元素，簡稱元素，是化學(xué)元素周期表中的基本組成，現(xiàn)有113種元素，其中原子序數(shù)從93到113號的元素是人造元素。物質(zhì)(matter)物質(zhì)是客觀實在，且能被人們通過某種方式感知和了解的東西,是元素的載體。材料(materials)材料是能為人類經(jīng)濟(jì)地、用于制造有用物品的物質(zhì)?；瘜W(xué)纖維 (man-made fiber, chemical fiber)化學(xué)纖維是用天然的或合成的高聚物為原料，主要經(jīng)過化學(xué)方法加工制成的纖維?？煞譃樵偕w維、合成纖維、醋酯纖維、無機(jī)纖維等。芯片芯片是含有一系列電子元件及其連線的小塊硅片，主要用于計算機(jī)和其他電子設(shè)備

2、。光導(dǎo)纖維 （optical waveguide fibre）光以波導(dǎo)方式在其中傳輸?shù)墓鈱W(xué)介質(zhì)材料，簡稱光纖。 激光（light amplification by stimulated emission of radiation簡寫為： laser）激光是利用輻射計發(fā)光放大原理而產(chǎn)生的一種單色（單頻率）、定向性好、干涉性強(qiáng)、能量密度高的光束。超導(dǎo)物質(zhì)在某個溫度下電阻為零的現(xiàn)象為超導(dǎo)，我們稱具有超導(dǎo)性質(zhì)的材料為超導(dǎo)體。*仿生材料仿生材料是模仿生物結(jié)構(gòu)或功能，人為設(shè)計和制造的一類材料。材料科學(xué)(materials science)材料科學(xué)是一門科學(xué)，它從事于材料本質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、分析方面的研究，它的目的

3、在于提供材料結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一描繪，或給出模型，并解釋這種結(jié)構(gòu)與材料的性能之間的關(guān)系。材料工程(materials engineering)材料工程屬技術(shù)的范疇，目的在于采用經(jīng)濟(jì)的、而又能為社會所接受的生產(chǎn)工藝、加工工藝控制材料的結(jié)構(gòu)、性能和形狀以達(dá)到使用要求。材料科學(xué)與工程(materials science and engineering)材料科學(xué)與工程是研究有關(guān)材料的成份、結(jié)構(gòu)和制造工藝與其性能和使用性能間相互關(guān)系的知識及這些知識的應(yīng)用，是一門應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。材料的成份、結(jié)構(gòu)，制造工藝，性能及使用性能被認(rèn)為是材料科學(xué)與工程的四個基本要素。*成份(composition)成分是指材料的化學(xué)組成及其所

4、占比例。*組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)是表示材料微觀特征的。組織是相的形態(tài)、分布的圖象，其中用肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織，用顯微鏡觀察到的為顯微組織，用電子顯微鏡觀察到的為電子顯微組織。結(jié)構(gòu)是指材料中原子或分子的排列方式。性能（property）性能是指材料所具有的性質(zhì)與效用。工藝 (process)工藝是將原材料或半成品加工成產(chǎn)品的方法、技術(shù)等使用性能材料在具體的使用條件和環(huán)境下所表現(xiàn)出來的行為。第二章電負(fù)性 ( electro negativity ) 周期表中各元素的原子吸引電子能力的一種相對標(biāo)度為電負(fù)性，又稱負(fù)電性。元素的電負(fù)性愈大,吸引電子的傾向愈大,非金屬性也愈強(qiáng)。電負(fù)性的定義和計算方法有

5、多種,每一種方法的電負(fù)性數(shù)值都不同,比較有代表性的有3種:LC鮑林提出的標(biāo)度。根據(jù)熱化學(xué)數(shù)據(jù)和分子的鍵能,指定氟的電負(fù)性為3.98,計算其他元素的相對電負(fù)性。RS密立根從電離勢和電子親合能計算的絕對電負(fù)性。AL阿萊提出的建立在核和成鍵原子的電子靜電作用基礎(chǔ)上的電負(fù)性。利用電負(fù)性值時,必須是同一套數(shù)值進(jìn)行比較。 元素的電負(fù)性值(鮑林標(biāo)度) 元素電負(fù)性 氫2.20 鈧1.36 鋰0.98 鈦1.54 鈉0.93 釩1.63 鉀0.82 鉻1.66 銣0.82 錳1.55 銫0.79 鐵1.83 鈹1.57 鈷1.88 鎂1.31 鎳1.91 鈣1.00 銅1.90 鍶0.95 鋅1.65 鋇0.8

6、9 硼2.04 鋁1.61 砷2.18 鎵1.81 銻2.05 銦1.78 鉍2.02 鉈2.04 氧3.44 碳2.55 硫2.58 硅1.90 硒2.55 鍺2.01 氟3.98 錫1.96 氯3.16 鉛2.33 溴2.96 氮3.04 碘2.66 磷2.19 離子鍵(ionic bond )離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作用，又稱電價鍵。電離能小的金屬原子(如 堿金屬 )和電子親合能大的非金屬原子(如鹵素)接近時,前者將失去電子形成正離子,后者將獲得電子形成負(fù)離子,正負(fù)離子通過庫侖作用相互吸引。當(dāng)這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力達(dá)到平衡時,形成穩(wěn)定的以離子鍵結(jié)合的體系

7、。 離子鍵的特征是作用力強(qiáng),而且隨距離的增大減弱較慢;作用不受方向性和飽和性的限制,一個離子周圍能容納多少個異性離子及其配置方式,由各離子間的庫侖作用決定。以離子鍵結(jié)合的體系傾向于形成晶體,以便在一個離子周圍形成盡可能多的離子鍵,例如NaCl分子傾向于聚集為NaCl晶體,使每個鈉(或氯)離子周圍的離子鍵從1個變?yōu)?個。 共價鍵(covalent bond) 共價鍵是原子之間通過共享電子而產(chǎn)生的化學(xué)結(jié)合作用。典型的共價鍵存在于同核雙原子分子中,由每個原子提供一個電子構(gòu)成成鍵電子對。這對電子的自旋方向相反,集中在中間區(qū)域,并吸引帶正電的兩個原子的核心部分而把它們結(jié)合起來。在異核雙原子分子中,2個原

8、子的核心部分對成鍵電子的吸引力不同,成鍵電子偏向一方,例如在氟化氫分子中電子偏向氟,這種化學(xué)鍵稱為極性鍵。共價鍵的特征是有飽和性、方向性和作用的短程性。一個原子能形成的典型共價鍵的數(shù)目等于該原子的價電子數(shù),稱為它的原子價。共價鍵之間有特定的相對取向,例如水分子呈彎曲形，而二氧化碳分子是直線形的。共價鍵的方向性使分子具有特定的幾何形狀。 金屬鍵 (metallic bond ) 使金屬原子結(jié)合成金屬的相互作用。金屬原子的電離能低,容易失去電子而形成正離子和自由電子,正離子整體共同吸引自由電子而結(jié)合在一起。金屬鍵可看作高度離域的 共價鍵 ,但沒有飽和性和方向性。金屬鍵的顯著特征是成鍵電子可在整個聚

9、集體中流動,這使金屬呈現(xiàn)出特有的屬性:良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、高的熱容和熵值、延展性和金屬光澤等。 *分子鍵惰性氣體分子間是靠分子鍵結(jié)合的，其實質(zhì)是分子偶極矩間的庫侖相互作用，這種結(jié)合鍵較弱。其分子間相互作用力為范德華力。氫鍵(hydrogen bond) 一個與電負(fù)性高的原子X共價結(jié)合的氫原子(XH)帶有部分正電荷,能再與另一個電負(fù)性高的原子(如Y)結(jié)合,形成一個聚集體XHY的化學(xué)結(jié)合作用。X、Y原子的電負(fù)性越大、半徑越小, 則形成的氫鍵越強(qiáng)。例如,FHF是最強(qiáng)的氫鍵。氫鍵表面上有飽和性和方向性:一個H原子只能與兩個其他原子結(jié)合,XHY要盡可能成直線。但氫鍵HY之間的作用主要是離子性的,呈現(xiàn)的

10、方向性和飽和性主要是由X和Y之間的庫侖斥力決定的。氫鍵可以在分子內(nèi)形成,稱為內(nèi)氫鍵;也可以在兩個分子之間形成。分子間的氫鍵可使很多分子結(jié)合起來,形成鏈狀、環(huán)狀、層狀或立體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 氫鍵的鍵能比較小,通常只有1725千焦/摩爾。但氫鍵的形成對物質(zhì)的性質(zhì)有顯著影響,例如使熔點和沸點升高;溶質(zhì)與溶劑之間形成氫鍵,使溶解度增大;在核磁共振譜中氫鍵使有關(guān)質(zhì)子的化學(xué)位移移向低場;在紅外光譜中氫鍵XHY的形成使XH的特征振動頻率變小并伴有帶的加寬和強(qiáng)度的增加;氫鍵的形成決定蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象,在生物體中起重要的作用。 晶體 (crystal) 微粒(原子、分子或離子) 在空間呈三維周期性規(guī)則排列的固體。自

11、然界的物質(zhì)有3種存在形態(tài),即氣體、液體和固體, 固體物質(zhì)又有晶體和非晶態(tài)之分,例如玻璃是非晶態(tài)物質(zhì)。固體物質(zhì)中絕大多數(shù)都是晶體,如金屬、合金、硅酸鹽,大多數(shù)無機(jī)化合物和有機(jī)化合物,甚至植物纖維都是晶體。有些晶體具有規(guī)則的多面體外形,如水晶,稱為單晶體;有些則沒有規(guī)則整齊的外形,如金屬,整個固體是由許多取向隨機(jī)的微小單晶顆粒組合而成,這樣的固體稱為多晶體。 晶體的一切性質(zhì)無不與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有三維周期性這個特征密切相關(guān),如晶體具有固定的熔點、各向異性、對稱性、能使X射線發(fā)生衍射。固體物質(zhì)是否為晶體,一般用X射線衍射法予以鑒定。另外，晶體還具有對稱性。 準(zhǔn)晶 （Quasicrystal） 準(zhǔn)晶是同時具

12、有長程準(zhǔn)周期平移性和非晶體學(xué)旋轉(zhuǎn)對稱性的固態(tài)有序相。準(zhǔn)周期性和非晶體學(xué)對稱性構(gòu)成了準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的核心特征。非晶（noncrystal）與晶體不同，非晶體原子排列是短程有序、長程無序，固體的性能是各向同性的。液晶（liquid crystal）液晶態(tài)是介于三維有序晶態(tài)與無序晶態(tài)之間的一種中間態(tài)。在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，它既具有液體的易流動性，又具有晶體的雙折射等各向異性的特征。處于液晶態(tài)的物質(zhì)，其分子排列存在位置上的無序性，但在取向上仍有一維或二維的長程有序性，因此液晶又可稱為“位置無序晶體”或“取向有序液體”。液晶材料都是有機(jī)化合物，有小分子也有高分子，其數(shù)量已近萬種，通常將其分為二大類，熱致液晶和溶

13、致液晶。熱致液晶只在一定溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)液晶態(tài)，即這種物質(zhì)的晶體在加熱熔化形成各向同性的液體之前形成液晶相。熱致液晶又有許多類型，主要有向列型、近晶型和膽甾型。基元組成晶體的原子、離子、分子或原子團(tuán)統(tǒng)稱稱為晶體的基本結(jié)構(gòu)單元，簡稱基元。點陣晶體基元周期性排列的點的集合就稱為“晶格”（或點陣），這些點被稱為格點。因此，可以說晶體的結(jié)構(gòu)是由組成晶體的基元加上空間點陣來決定的。晶胞(unit cell) 晶胞是晶體的基本結(jié)構(gòu)單位。反映晶體結(jié)構(gòu)三維周期性的晶格將晶體劃分為一個個彼此互相并置而等同的平行六面體,即為晶胞。晶胞包括兩個要素:一是晶胞的大小、型式;另一是晶胞的內(nèi)容,前者主要指晶胞參數(shù)的大小,即

14、平行六面體的邊長a 、b、c和夾角、的大小, 以及與晶胞對應(yīng)的空間點陣型式,即屬于簡單格子P還是帶心格子I、F或C等;后者主要指晶胞中有哪些原子、離子以及它們在晶胞中的分布位置等。面心立方結(jié)構(gòu)（fcc），體心立方結(jié)構(gòu)（bcc）和密排六方結(jié)構(gòu)（hcp）金屬所具有的典型晶體結(jié)構(gòu)為面心立方結(jié)構(gòu)（fcc）（圖2-27），體心立方結(jié)構(gòu)（bcc）（圖2-28）和密排六方結(jié)構(gòu)（hcp）（圖2-29），皆屬于立方結(jié)構(gòu)晶系。 具有面心立方結(jié)構(gòu)的常見金屬有:-Fe 、Al、b-Co、Ni、Cu、Ag、Au、Pt，等具有體心立方結(jié)構(gòu)的常見金屬有：b-Ti、V、Cr、a-Fe、b-Zr、Nb、Mo、Ta、W等具有密排

15、六方結(jié)構(gòu)的常見金屬有：a-Ti、a-Zr、Co、Mg、Zn等硅酸鹽結(jié)構(gòu) 硅酸鹽結(jié)構(gòu)是一種共價晶體的結(jié)構(gòu)，硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元就是四面體(圖2-33)，硅原子位于氧原子四面體間隙中，每個氧原子外層只有7個電子，為-1價，還能和其他金屬離子鍵合，其中Si的配位數(shù)是4，氧的配位數(shù)是2，Si-O-Si的結(jié)合鍵間鍵角接近145°。這種硅氧四面體可以孤立地在結(jié)構(gòu)中存在，如鎂橄欖石Mg2SiO4 ，鋯英石ZrSiO4等；也可以通過其頂點互相連接；除可以連成骨架狀外，還可以連成鏈狀和層狀（圖2-34）。莫萊石就是鏈狀硅酸鹽，高嶺土和滑石則是層狀硅酸鹽。離子晶體結(jié)構(gòu)離子晶體是由正負(fù)離子通過離子鍵，按一

16、定方式堆積起來而形成的，也就是說，離子晶體的基元是離子而不是原子了，這些離子化合物的晶體結(jié)構(gòu)必須確保電中性，而又能使不同尺寸的離子有效地堆積在一起。多數(shù)鹽類，堿類（金屬氫氧化物）及金屬氧化物都形成離子晶體。周期性對空間點陣，可以看成是由幾何點沿空間三個不共面的方向各按一定距離無限重復(fù)地平移構(gòu)成（圖2-20），每個方向的一定平移距離稱為該點陣在該方向的周期，故周期性也可以稱之為平移對稱性。理想晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是組成晶體的原子、分子或原子團(tuán)等在三維空間中有規(guī)則地周期性重復(fù)排列，這種周期性排列是晶體最基本的特點，也是研究晶體各種物理性質(zhì)的重要基礎(chǔ)。對稱性晶體的對稱性是指晶體經(jīng)過某種幾何變換（平移、旋轉(zhuǎn)

17、等操作）仍能恢復(fù)原狀的特性。 配位數(shù)對于簡單晶格，配位數(shù)CN為晶格中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數(shù)；致密度原子體積占總體積的百分?jǐn)?shù)。若以一個晶胞來計算，致密度就是晶胞中原子體積與晶胞體積之比，即k=nv/V，其中v為單個原子的體積，V為晶胞體積，n為一個晶胞中的原子數(shù)。離子半徑（ionic radius） 離子半徑是反映 離子大小的一個物理量。離子可近似視為球體,離子半徑的導(dǎo)出以正、負(fù)離子半徑之和等于 離子鍵 鍵長這一原理為基礎(chǔ),從大量X射線晶體結(jié)構(gòu)分析實測鍵長值中推引出離子半徑。離子半徑的大小主要取決于離子所帶電荷和離子本身的電子分布,但還要受離子化合物結(jié)構(gòu)型式(如配位數(shù)等)的影響。 負(fù)

18、離子配位多面體負(fù)離子配位多面體指的是離子晶體結(jié)構(gòu)中，與某一個正離子成配位關(guān)系而且相鄰的各個負(fù)離子中心線所構(gòu)成的多面體?？瘴?vacancy)如果晶格中某格點上的原子空缺了，則稱為空位，這是晶體中最重要的點缺陷。*間隙原子(interstice)脫位原子有可能擠入格點的間隙位置，形成間隙原子。色心 (color center)：離子晶體的某些點缺陷是有效電荷的中心，他們可能束縛電子，這種缺陷的電子結(jié)構(gòu)能吸收可見光而使該晶體著色，故稱這種能吸收可見光的晶體缺陷為色心。刃位錯、螺位錯:晶體中由于滑移或晶體失配,原子或離子排列的點陣結(jié)構(gòu)發(fā)生畸變的線型缺陷軌道稱為位錯線,簡稱位錯(dislocation

19、)。晶體中位錯的基本類型為刃型位錯和螺型位錯。圖2-47是刃型位錯模型，可以看到，與完整晶格相比，它多了一個半原子面，而且這個半原子面象個“劈”一樣，楔入完整晶體，終止于晶體中，面的邊緣是一條線，這條線周圍若干個原子距離內(nèi)的原子的規(guī)則排列遭到破壞，這就形成了刃位錯。如果讓晶體中的一部分在切應(yīng)力作用下滑移，如圖2-48所示，可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)生滑移與未發(fā)生滑移的交界處也是一條直線，其附近原子的規(guī)則排列也被破壞了，如圖2-48b所示，這些原子呈螺旋狀分布，稱這種位錯為螺型位錯。晶界（crystal boundary, grain boundary） 不同取向的晶粒之間的界面。孿晶界(twin bound

20、ary) 孿晶間的界面叫孿晶界，其界面兩側(cè)的原子排列成鏡面對稱。相(phase)相是指系統(tǒng)中的物質(zhì)結(jié)構(gòu)均勻的部分。氣體在平衡條件下，不論有多少組分，都是均勻的，因此氣相只有一種。固體內(nèi)部就比較復(fù)雜了。在固體材料中，具有同樣聚集狀態(tài)，同樣原子排列特征性質(zhì),并以界面相互隔開的均勻組成部分稱之為“相”。相可以是單質(zhì)，也可以是化合物。材料的性能與各組成相的性質(zhì)、形態(tài)、分布和數(shù)量直接有關(guān)。組織組織是相的形態(tài)、分布的圖象，其中用肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織，用顯微鏡觀察到的為顯微組織，用電子顯微鏡觀察到的為電子顯微組織。相圖 （phase diagram） 平衡狀態(tài)下物系的組分、物相和外界條件間相互關(guān)系

21、的幾何描述為相圖,也稱狀態(tài)圖或平衡圖。凝聚體系的相圖多數(shù)是恒壓下的溫度-組分關(guān)系圖。*杠桿定律確定某種成份的合金在二相區(qū)中各相的相對含量的法則。首先要確定各單相的成份。在一定溫度下，兩單相的成份是確定的，就是溫度水平線與相界線的交點所對應(yīng)的成份。如圖2-58所示，現(xiàn)在我們考慮成份為 C %(wt)的A合金在t1溫度下液、固二相的相對含量。從圖中可以看出，液相濃度為 CL %(wt)，固相濃度為 C%(wt),假設(shè)合金的質(zhì)量為1，液相質(zhì)量為WL，固相質(zhì)量為W，則WL+W=1，另外合金A中的含Ni量應(yīng)該等于液相含Ni量和固相合Ni量之和，即WL CL + W C= 1xC，由這二式可以得出WL/

22、W=( C- C)/(C- CL)= rb /ar ，再變換一下可得WL·ar = W·rb ，這個關(guān)系式與以r為支點，以a、b二點為受力端點的杠桿平衡時的關(guān)系類似，故稱其為杠桿定律。勻晶相圖這種相圖的特點是兩組元不但在液態(tài)無限互溶，而且在固態(tài)也無限互溶。結(jié)晶時，都是從液相中結(jié)晶出單相固溶體。我們把從液相結(jié)晶出單相固溶體的結(jié)晶過程稱為勻晶轉(zhuǎn)變。具有這類相圖的二元合金系有Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au等，有些硅酸鹽材料如鎂橄欖石(Mg2 SiO4)-鐵橄欖石(Fe2SiO2)等也具有此類特征。共晶反應(yīng)（eutectic reaction）在共晶相圖

23、上有單相區(qū)。兩單相區(qū)之間為雙相區(qū)。另外還都有一條水平線，如Pb-Sn相圖上MEN（圖2-60 b），這表示在水平線所對應(yīng)的這個特定溫度下有三相共存。E點是二條液相線AE和BE的交點，在E點的上方是液相，其下方是、二相共存區(qū)。這說明，相當(dāng)于E點成份的液相在冷卻至三相共存線的溫度時，會同時結(jié)晶出成份為M的相和成份為N的相，這種反應(yīng)可以寫成如下形式：這種由某一成份液相在恒溫下同時結(jié)晶出二個成份不同的固相的反應(yīng)稱為共晶反應(yīng)，發(fā)生共晶反應(yīng)的溫度TE為共晶溫度，成份為E點的合金為共晶合金。共晶組織為相和相的機(jī)械混合物，它們通常呈層片狀相間分布。共晶相圖（eutectic phase diagram）兩組元

24、在液態(tài)無限互溶，固態(tài)有限互溶或完全不互溶，冷卻過程中發(fā)生共晶反應(yīng)的相圖為共晶相圖。具有共晶相圖的合金系有Pb-Sn、Al-Si、Pb-Bi等，一些硝酸鹽也具有共晶相圖。包晶反應(yīng)（peritectic reaction）包晶反應(yīng)是由一固定成份的液相和一固定成份的固相相互作用生成另一個固定成份的固相,其反應(yīng)式可表示為，包晶反應(yīng)的產(chǎn)物是單相固溶體。*包晶相圖 (peritectic phase diagram)兩組元在液態(tài)無限固溶，固態(tài)下有限互溶（或不互溶）并發(fā)生包晶反應(yīng)的二元系相圖稱為包晶相圖，Pb-Ag就形成包晶相圖，陶瓷ZrO2-CaO也形成包晶相圖。在包晶相圖上也存在單相區(qū)、雙相區(qū)、三相區(qū)，

25、也是只有在特定的溫度下才能三相共存。 Fe-C相圖Fe-C相圖是Fe-C合金的二元相圖，是材料科學(xué)尤其是金屬熱處理最重要的相圖之一。*共析反應(yīng) （eutectoid reaction）共析反應(yīng)是由一固定成份的固相在特定溫度下同時析出兩種固相的反應(yīng),其反應(yīng)式可表示為，共析反應(yīng)的產(chǎn)物是兩種固相的機(jī)械混合物。*鐵素體 (ferrite) 鐵或其內(nèi)固溶有一種或數(shù)種其他元素所形成的、晶體點陣為體心立方的固溶體。*奧氏體 （austenite）鐵內(nèi)固溶有碳和或其他元素的、晶體結(jié)構(gòu)為面心立方的固溶體。它是以英國冶金學(xué)家R.Austen的名字命名的。*珠光體 (pearlite) 本意是奧氏體從高溫緩慢冷卻時

26、發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的產(chǎn)物，其立體形態(tài)為鐵素體薄層和碳化物（包括滲碳體）薄層交替重疊的層狀復(fù)相物。廣義則包括過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變所形成的層狀復(fù)相物。這種組織是以其金相形態(tài)酷似珍珠母甲殼外表面的光澤而得名。固溶體 （solid solution） 固態(tài)條件下,一種組分(溶劑)內(nèi) “溶解”了其他組分(溶質(zhì))而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體。固溶體有置換型(替位型)和間隙型(填隙型)兩種：溶質(zhì)原子位于溶劑晶格中某些結(jié)點位置時形成置換型固溶體；溶質(zhì)原子位于溶劑晶格中某些間隙位置時形成間隙型固溶體。*能帶 （energy band） 能帶是描述晶體中電子能量狀態(tài)的一個物理概念。晶體是由大量原子規(guī)則排列組成

27、的,在晶體中原子的外層電子運動已不再局限在該原子附近,而是可以在整個晶體中運動。這種情況稱為電子運動的共有化。其結(jié)果是：個孤立原子有個相同的能級,在晶體中變成個能量略有差別的不同等級，構(gòu)成能帶。*空帶沒有被電子或空穴填充的能帶。 *導(dǎo)帶 （conduction band） 金屬的價帶之上的最低能帶有大量電子,但沒有占滿所有的能帶,這些電子在電場作用下,可以在晶體中運動,引起電流,因此這種能帶稱為導(dǎo)帶。價帶（valence band）一系列能帶中，能量最高的滿帶被稱為價帶。 *禁帶（forbidden band） 有些晶體中,能帶和能帶之間有一定的間隔,這個間隔中的能量一般是該晶體電子不能具有的

28、,所以稱此間隔為禁帶。禁帶往往表示價帶和最低導(dǎo)帶之間的能量間隔。*能隙（energy gap） 固體中電子兩相鄰能帶相隔的能量范圍稱為能隙,亦稱為禁帶寬度。第三章 *彈性(elastic property)彈性是反映晶格中原子在外力作用下自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的力學(xué)性能之一。*虎克定律當(dāng)材料發(fā)生彈性變形的時候，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，即E，這就是著名的虎克定律，E為楊氏模量，為應(yīng)力，既單位面積所受的力，為應(yīng)變，既單位長度的伸長。塑性（plastic property）塑性是指材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。延伸率延伸率指的是試樣拉斷后標(biāo)距的伸長和原始標(biāo)距的百分比。斷面收縮率（percentage

29、reduction of area）斷面收縮率是試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。*強(qiáng)度（strength）強(qiáng)度是材料或物件經(jīng)得起變形的能力。*屈服強(qiáng)度（yield strength）屈服強(qiáng)度是試樣在拉伸過程中，開始產(chǎn)生塑性變形所須的應(yīng)力。通常用標(biāo)距部分殘余伸長達(dá)到原標(biāo)距長度的規(guī)定數(shù)值時之力除以原橫截面積所得的應(yīng)力來表示，一般取殘余應(yīng)變0.2%。*抗拉強(qiáng)度（tensile strength）抗拉強(qiáng)度是在拉伸試驗中，試樣所能承受的最大負(fù)荷除以原橫截面積所得的應(yīng)力值。韌性（toughness）韌性是材料在外力作用下,在塑性形變過程中吸收能量的能力。吸收能量愈大,韌性愈好

30、。斷裂韌性fracture toughness斷裂韌性是斷裂力學(xué)中，量度裂紋擴(kuò)展阻力的主要指標(biāo)之一，它反映具有裂紋的材料對外界作用的一種抵抗能力。硬度（hardness）硬度是指材料表面上不大的體積內(nèi)抵抗變形或破裂的能力。 布式硬度 (Brinell hardness ) 用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗力壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量的表面壓痕直徑計算的一種壓痕硬度值。洛式硬度（Rockwell hardness） 在初始試驗力及總試驗力先后作用下，將壓頭（金剛石圓錐或鋼球） 壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量計算的一種壓痕

31、硬度值。維式硬度（Vickers hardness）將相對面夾角為°的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力（）壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量的壓痕對角線長度計算的一種壓痕硬度值顯微硬度(microhardness)顯微硬度主要用于確定很薄的材料、細(xì)金屬絲、小型精密零件(如鐘表和儀表 零件)的硬度,測定淬硬表面的硬度變化率,研究小面積內(nèi)硬度的變化以及在金相 學(xué)中研究金屬中不同相體的硬度等。測量方法與維氏硬度基本相同,但載荷很小,以克力計數(shù);壓痕的特征尺寸也很小,需要用讀數(shù)顯微鏡測出,故得名。固溶強(qiáng)化在純金屬中加入溶質(zhì)原子（間隙型或置換型）形成固溶合金（或多相合金中的基體

32、相），將顯著提高屈服強(qiáng)度，此即為固溶強(qiáng)化。*形變強(qiáng)化從圖3-2的應(yīng)力應(yīng)變曲線上可以看出， 材料屈服以后，隨著塑性變形量的增加，所需的應(yīng)力是不斷增加的，這種現(xiàn)象叫形變強(qiáng)化，也叫加工硬化。形變強(qiáng)化是金屬強(qiáng)化的 重要方法之一,它能為金屬材料的應(yīng)用提供安全保證,也是某些 金屬塑性加工 工藝所必須具備的條件，如拔制。*晶界強(qiáng)化隨著晶粒細(xì)化，晶界所占體積增加，金屬的強(qiáng)度和塑性是同時提高的。這種強(qiáng)化工藝稱為晶界強(qiáng)化。第二相強(qiáng)化所謂第二相強(qiáng)化是指在金屬基體（通常是固溶體）中還存在另外的一個或幾個相，這些相的存在使金屬的強(qiáng)度得到提高。*擇優(yōu)取向（preferred orientation） 在一般多晶體中,每個

33、晶粒有不同于相鄰晶粒的結(jié)晶學(xué)取向,從整體看,所有晶粒的取向是任意分布的。但某些情況下,晶體的晶粒在不同程度上圍繞某些特殊的取向排列,就稱為擇優(yōu)取向或簡稱織構(gòu)。*再結(jié)晶（recrystallization）金屬塑性變形后，被拉長了的晶粒重新生核、結(jié)晶，變?yōu)榈容S晶粒這種現(xiàn)象稱為再結(jié)晶。*再結(jié)晶溫度（recrystallization temperature）再結(jié)晶溫度是開始產(chǎn)生再結(jié)晶現(xiàn)象的最低溫度。對純金屬，再結(jié)晶溫度約為.Tm，式中Tm為金屬的熔點。*熱處理（heat treatment）熱處理是對固體金屬或合金進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理以便得到所需性質(zhì)的一種加工工藝。其原理是利用擴(kuò)散、晶核化、沉

34、積和晶體增長等現(xiàn)象，使金屬或合金的組織發(fā)生變化，進(jìn)而獲得均勻的或改性的機(jī)械和物理性質(zhì)。*擴(kuò)散型相變、非擴(kuò)散型相變、根據(jù)冷卻速度的不同，存在著二大類固態(tài)相變，一類是相變時存在原子擴(kuò)散，為擴(kuò)散型相變，如珠光體、貝氏體轉(zhuǎn)變；還有一類是不存在原子的擴(kuò)散，但原子也發(fā)生了重排，為非擴(kuò)散型相變，如馬氏體相變。*馬氏體（martensite）馬氏體是高溫相以很快的速度冷卻，以非擴(kuò)散轉(zhuǎn)變形成的產(chǎn)物。鋼在高溫奧氏體化后淬火得到馬氏體。貝氏體（bainite）貝氏體是在奧氏體化后被過冷到珠光體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間以下，馬氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間以上這一中溫區(qū)間（所謂“貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間”）轉(zhuǎn)變而成的由鐵素體及其內(nèi)分布著彌散的碳化物

35、所形成的亞穩(wěn)組織。退火將組織偏離平衡態(tài)的鋼加熱到適當(dāng)溫度,保溫一段時間,然后緩慢冷卻(爐冷)以獲得接近平衡態(tài)組織的熱處理工藝叫退火。正火將鋼件加熱到Ac3以上30-50，保溫后取出在空氣中冷卻，這是正火淬火（quenching）將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保溫后，急冷（油冷或水冷）至室溫，從而使奧氏體變成馬氏體的處理為淬火?；鼗穑╰empering） 回火指將經(jīng)過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當(dāng)溫度,保溫一段時間后在空氣或水、油等介質(zhì)中冷卻的金屬熱處理?；鼗鸬淖饔迷谟?提高組織穩(wěn)定性,使工件在使用過程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變,從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。消除內(nèi)應(yīng)力,以便改善工件的使用性能

36、并穩(wěn)定工件幾何尺寸。調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求。 時效（ageing）時效是指合金經(jīng)固溶處理或冷塑性變形后，在室溫或一定溫度保溫，以達(dá)到沉淀硬化目的的工藝。人工時效（artifical aging）人工時效是在高于室溫以上，通過過飽和固溶體中可溶組分的脫溶，使合金強(qiáng)化的熱處理。自然時效（natural aging）自然時效是在室溫下，通過過飽和固溶體中可溶組分自發(fā)的脫溶，使合金強(qiáng)化的處理。控制軋制把金屬材料壓力加工和熱處理工藝相結(jié)合，同時利用形變強(qiáng)化與相變強(qiáng)化的一種形變熱處理工藝。鋁-鋰合金鋁-鋰合金是一種新型鋁合金材料,具有較高的強(qiáng)度和彈性模量,是航空航天工業(yè)理想的結(jié)構(gòu)材料,用于飛機(jī)上

37、,可減輕飛機(jī)重量816%。鋁鋰合金還具有良好的抗輻照特性和較高的電阻率,經(jīng)受中子輻照后殘留放射性低,可用作核聚變裝置中的真空容器。此外,鋁鋰合金在一定溫度和應(yīng)變速率下具有很好的超塑性,可用以制造超塑性/擴(kuò)散焊接結(jié)構(gòu),應(yīng)用于航空和車輛等各個領(lǐng)域。紫銅紫銅即純銅。黃銅黃銅是以鋅為主要添加元素的銅合金。青銅最早使用的青銅是Cu-Sn合金，現(xiàn)在把除黃銅以外的銅合金都稱為青銅*型鈦合金 ( - titanium alloy)金屬鈦有兩種異構(gòu)體，一種是密排六方結(jié)構(gòu)的相，是低溫穩(wěn)定相；另一種是體心立方結(jié)構(gòu)的相，是高溫穩(wěn)定相。成分中含有相穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)定狀態(tài)基本為相的鈦合金為型鈦合金。*型鈦合金 ( -

38、titanium alloy)成分中含有相穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)定狀態(tài)基本為 相的鈦合金為型鈦合金。*+型鈦合金（- titanium alloy）成分中含有較多的 穩(wěn)定劑，在室溫穩(wěn)定狀態(tài)由 及 相所組成的鈦合金為+型鈦合金。*鈦鋁化合物為基的鈦合金鈦鋁化合物是指Ti3Al,TiAl,TiAl3這些金屬間化合物。鈦鋁化合物為基的鈦合金是一種新型鈦合金。鈦鋁化合物為基的高溫鈦合金與普通鈦合金及鎳基高溫合金比較，高溫性能明顯優(yōu)于普通鈦合金，已與鎳基高溫合金相近。*結(jié)構(gòu)陶瓷結(jié)構(gòu)陶瓷是指作為工程結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷材料，主要用于高機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦，以及高硬度等性能。陶瓷雖然抗壓強(qiáng)度相當(dāng)高，但

39、抗拉強(qiáng)度卻很小，是一種脆性材料。結(jié)構(gòu)陶瓷按其組份可分為氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，有些結(jié)構(gòu)陶瓷也具有功能陶瓷的性能如ZrO2陶瓷等。*相變增韌相變增韌是一種有效的增強(qiáng)、增韌方法，利用多晶多相陶瓷中某些相組分在不同溫度的相變，從而達(dá)到增強(qiáng)、增韌的效果，這統(tǒng)稱為相變增韌。例如，利用ZrO2的馬氏體相變可以改善陶瓷材料的力學(xué)性能。ZrO2相變又分為應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌、微裂紋增韌和表面壓應(yīng)力三種。相變增韌不但存在于ZrO2陶瓷中，將ZrO2相顆粒加入其它陶瓷材料中也能產(chǎn)生相變增韌的效果。*ZrO2相變增韌ZrO2存在三種晶型，立方、四方、單斜。其中四方向單斜的相變伴隨有較大的體積變化7，這種相變體積變化是

40、相變增韌的基礎(chǔ)。*應(yīng)力誘導(dǎo)相變增韌分散于陶瓷基體內(nèi)的四方ZrO2相顆粒，從高溫向低溫變化，當(dāng)溫度低于1100時，由于陶瓷基體的約束，不能發(fā)生四方向單斜的相變，四方ZrO2相顆粒以亞穩(wěn)態(tài)的形式存在于室溫，當(dāng)陶瓷基體受到外力的作用，解除了對四方ZrO2相顆粒的約束，四方ZrO2相顆粒就發(fā)生相變，降低裂紋尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)、增韌的目的。*微裂紋增韌分散于陶瓷基體內(nèi)的四方ZrO2相顆粒，在降溫過程或受力后相變，在裂紋尖端產(chǎn)生多條微裂紋，從而增大了斷裂表面能，達(dá)到增韌的效果。*表面增韌分散于陶瓷基體表面的四方ZrO2相顆粒，由于在一個面上沒有受到約束，相對于基體內(nèi)的四方ZrO2相顆粒，比較容易相

41、變，在降溫或受力后，表面的四方ZrO2相顆粒發(fā)生相變，產(chǎn)生體積膨脹，使得陶瓷材料的表面受到壓應(yīng)力，達(dá)到增強(qiáng)、增韌的效果。*彌散增韌在陶瓷基體中滲入具有一定顆粒尺寸的微細(xì)粉末，達(dá)到增韌的效果，這稱為彌散增韌。這種細(xì)粉料可以是金屬粉末，加入陶瓷基體之后，以其塑性變形，來吸收彈性應(yīng)變的釋放能，從而增加了斷裂表面能，改善了韌性。細(xì)粉料也可以是非金屬顆粒，在與基體生料顆粒均勻混合之后，燒結(jié)時，多存在于晶界相中，以其高彈性模量和高溫強(qiáng)度增加了整體的斷裂表面能，特別是高溫斷裂韌性。*纖維增韌在陶瓷中加入高彈性模量的纖維，纖維均布于陶瓷基體中，受力時，由于纖維的強(qiáng)度及彈性模量高，大部分應(yīng)力由纖維承受，減輕了陶

42、瓷的負(fù)擔(dān)，而且纖維還可以阻止裂紋擴(kuò)展，起到增韌的作用。*層狀化增韌將陶瓷材料層狀化，增加裂紋擴(kuò)展時的阻力，也能達(dá)到增強(qiáng)、增韌的效果。層狀結(jié)構(gòu)可以使裂紋擴(kuò)展時發(fā)生偏轉(zhuǎn)。*納米陶瓷具有納米級晶粒尺寸的陶瓷材料為納米陶瓷。納米級晶粒尺寸使得陶瓷材料的性能得到改善，目前已有納米Al2O3、ZrO2、TiO2、Si3N4、SiC等陶瓷粉料和陶瓷制品。*硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥在建筑上主要用于配制砂漿和混凝土，作為大量應(yīng)用的工程材料，其最重要的性質(zhì)是強(qiáng)度、體積變化以及與環(huán)境相互作用的耐久性。其中，水泥的強(qiáng)度是評比水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)，是劃分標(biāo)號的依據(jù)。影響水泥強(qiáng)度的因素很多，主要有漿體組成、熟料礦物組成、水灰比

43、、水化程度、溫度與壓力等。*硬化水泥漿體硬化水泥漿體是由無數(shù)鈣礬石的針狀晶體和多種形貌的CSH，再夾雜著六方板狀的氫氧化鈣和單硫型水化硫鋁酸鈣等晶體交織在一起而形成的，它們密集連生交叉結(jié)合，又受到顆粒間的范德華力或化合鍵的影響，硬化水泥漿就成為由無數(shù)晶體編織而成的“毛氈”而具有強(qiáng)度。*玻璃玻璃是無機(jī)氧化物的熔融混合物，它們并沒有特有的固定的組成。玻璃按組分可分為三種主要類型：鈉鈣硅、硼硅酸以及鉛硅酸玻璃。*鋼化玻璃如果能在玻璃表面層中產(chǎn)生“永久性”壓應(yīng)力，就可以使生產(chǎn)的玻璃制品的強(qiáng)度比常規(guī)狀態(tài)高。要使這樣的制品發(fā)生斷裂，就需要較高的張應(yīng)力，這是因為在使這類表面缺陷承受張應(yīng)力之前，必須先克服表面

44、的壓應(yīng)力。經(jīng)過處理而使表面處于壓應(yīng)力狀態(tài)的玻璃被稱為鋼化玻璃。*大分子鏈大分子鏈?zhǔn)墙M成高分子材料（也稱為聚合物）的基本單元。大分子鏈的分子量很大（通常幾萬，再大者可達(dá)數(shù)百萬），主要是由C、H、O、N、P、S等原子以共價健方式成鏈。這種分子鏈被稱為大分子鏈。按其主鏈所包含原子的種類，可分為：碳鏈高分子化合物，主鏈全部為碳原子、如聚烯烴、聚二烯烴等(表3-1-1)；雜鍵高分子化合物,主鏈除碳原子外,還可有O、N、P、S等元素, 這類高分子化合有聚酯、聚醚、聚酰胺等(表3-1-2)；元素有機(jī)聚合物，主鏈?zhǔn)怯蒘i、 Ti、 Al、 B等原子和O原子構(gòu)成, 側(cè)基一般為有機(jī)基團(tuán),如有機(jī)硅樹脂、有機(jī)硅橡膠等

45、。分子量（molecular weight）分子量是分子中各原子量的總和。單體（monomer）單體是能自身聚合或與其他類似的化合物共聚而生成聚合物的簡單化合物。聚合物（polymer）聚合物是由聚合生成的具有重復(fù)鏈節(jié)的化合物。鏈節(jié)（monomeric unit）鏈節(jié)是聚合物分子鏈上，含與真實單體或假想單體相同原子種類和原子數(shù)目的重復(fù)單元。聚合度大分子鏈中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù), 稱之為聚合度。分子量的多分散性高分子化合物是由大量的大分子鏈組成的。各個大分子鏈的鏈節(jié)數(shù)不同，大分子鏈的長短不同、分子量也不同，高分子化合物中大分子鏈分子量不等的現(xiàn)象稱為分子質(zhì)量的多分散性。這是高分子化合物的一大特點，這種分

46、子量的分散性決定了高分子化合物的物理、力學(xué)性能的大分散度。官能度官能度是指在一個鏈節(jié)上能接上新分子的位置數(shù)。加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)是指由一種或多種單體相互加成而連接成聚合物的反應(yīng)。縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)是指由一種或多種單體相互混合而連接成聚合物的同時析出(縮出)某種低分子物質(zhì)(如水、氨、醇、鹵化氫等)的反應(yīng)。*構(gòu)型（configuration）分子鏈中各種基團(tuán)的空間分布稱為分子鏈的構(gòu)型。線型，支化型,體型大分子鏈的形狀有三種: 線型,支化型,體型(或網(wǎng)型)(圖3-1-6)。線型高分子的結(jié)構(gòu)是整個分子鏈呈細(xì)長線條狀，通常卷曲成不規(guī)則的線團(tuán)，但受拉時可以伸展為直線。支化型大分子鏈的結(jié)構(gòu)是在大分子主鏈節(jié)上有一些

47、或長或短的小支鏈，整個大分子呈樹枝狀。體型高分子的結(jié)構(gòu)是大分子鏈之間通過支鏈或化學(xué)鍵連接成一體的所謂交聯(lián)結(jié)構(gòu)，在空間呈網(wǎng)狀。構(gòu)象（conformation）由于單鍵內(nèi)旋引起的原子在空間占據(jù)不同位置所構(gòu)成的分子鏈的各種形象，即為大分子鏈的構(gòu)象。單鍵內(nèi)旋組成大分子鏈的每個單鍵,都有一定的鍵長和鍵角，并且能在保持鍵長和鍵角不變的情況下任意旋轉(zhuǎn)。每個單鍵圍繞相鄰單鍵按一定角度進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運動稱為單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)。柔順性大分子鏈由于構(gòu)象變化，獲得不同卷曲程度的特性為大分子鏈的柔順性。柔順性與大分子鏈中單鍵內(nèi)旋的難易程度有關(guān)。無定型無定型結(jié)構(gòu)也稱為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)晶度高分子化合物中結(jié)晶區(qū)所占的重量百分?jǐn)?shù)即為結(jié)晶度

48、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）高分子化合物在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)之間的轉(zhuǎn)變溫度。玻璃態(tài)在Tg溫度以下，高聚物的彈性模量較高,較剛、硬，稱之為玻璃態(tài)。橡膠態(tài)在Tg溫度以上，高聚物表現(xiàn)出柔軟而富有彈性，如橡膠，故這一階段稱之為高彈態(tài)或橡膠態(tài)。粘流態(tài)當(dāng)溫度高于Tf后, 變形量隨溫度升高進(jìn)一步迅速增加, 高聚物開始產(chǎn)生粘性流動, 處于所謂粘流態(tài)。粘流溫度（軟化溫度）Tf為高彈態(tài)與粘流態(tài)間的轉(zhuǎn)變溫度， 叫做粘流溫度或軟化溫度。熔點melting point熔點是固體熔化的溫度。*老化材料在環(huán)境作用下逐步失效的過程。降解（degradation）降解是由氣候、熱、光、氧、射線等作用引起的大分子鏈斷裂或化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生失效的

49、過程。交聯(lián)（cross link）交聯(lián)是在橡膠分子鏈之間或同一分子鏈內(nèi)嵌入交聯(lián)鍵，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過程熱固性塑料（thermosetting plastics）熱固性塑料為體型結(jié)構(gòu)，其成型加工是用相對低分子量的粘稠體和固化劑混合，在一定溫度和壓力下發(fā)生聚合反應(yīng)，在成型時產(chǎn)生強(qiáng)烈地交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一旦形成后不能改變，所以不可循環(huán)使用。熱塑性塑料（thermoplastics）熱塑性塑料是線型鏈狀結(jié)構(gòu)，加熱時是軟的，可注射入模子成型，在取出前需冷卻，成型過程中不發(fā)生進(jìn)一步聚合，可反復(fù)多次成型。*橡膠橡膠是在線型鏈狀結(jié)構(gòu)中形成少量的交聯(lián)，具有較好彈塑性的一類高分子材料。拉拔強(qiáng)化和金屬冷

50、拉可以造成強(qiáng)烈的加工硬化類似,一些高分子材料在Tg溫度附近冷拉,也可使其強(qiáng)度和彈性模量大幅度提高,稱之為拉拔強(qiáng)化。橡膠增韌橡膠增韌是指在塑料等高分子材料中摻入橡膠粒子以達(dá)到增韌目的的一類工藝。*聚乙烯（polyethylene）聚乙烯是以乙烯為單體聚合制得的聚合物。英文縮寫PE。聚乙烯在塑料總產(chǎn)量中居首位。聚乙烯具有優(yōu)良的力學(xué)性能,絕緣性、耐寒性、化學(xué)穩(wěn)定性、吸水性和低透氣性,無毒,易于加工成型。 聚氯乙烯 polyvinyl chloride聚氯乙烯是氯乙烯 的聚合物。英文縮寫PVC。聚氯乙烯是僅次于聚乙烯的第二大塑料品種。玻璃化溫度8085°C,密度1.351.45克/厘米 ,使

51、用溫度-1560°C。PVC 具有優(yōu)良的耐酸堿、耐磨、耐燃及絕緣性能,與大多數(shù)增塑劑的混合性好,因此可大幅度改變材料的力學(xué)性能。加工性能優(yōu)良,價格便宜,但對光、熱穩(wěn)定性差,100°C以上或光照下性能迅速下降。 *聚苯乙烯polystyrene聚苯乙烯是苯乙烯的聚合物。英文縮寫PS。聚苯乙烯結(jié)構(gòu)式為 ？-CH2-CH-n, 是典型的線型無定型高聚物, 由于有取代基苯環(huán), 結(jié)晶度低, 柔順性差,所以具有較大的剛度。它比重小，幾乎不吸水，具有優(yōu)良的耐蝕性，電阻大，是很好的隔熱、防震、防潮和高頻絕緣材料。聚苯乙烯添加發(fā)泡劑后可制成泡沫塑料，比重只有0.033g/cm3, 是隔音、包

52、裝、救生的極好材料。*ABS塑料ABS塑料是丙烯腈 (A)、 丁二烯 (B)、 苯乙烯 (S)，3種 單體 的接枝共聚物。實際上往往是含丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈、苯乙烯共聚物(AS或SAN)的混合物。ABS是一種強(qiáng)度高,韌性好,耐油,耐酸、堿、鹽及化學(xué)試劑,綜合性能優(yōu)良,易于加工成型的高分子材料。聚酰胺（polyamide）聚酰胺俗稱尼龍, 英文縮寫PA，這種熱塑性塑料或由二元胺和二元酸縮聚而成,或由氨基酸脫水成內(nèi)酰胺再聚合而成。結(jié)構(gòu)式分別為-NH(CH2)m-NHCO0(CH2)n-2-CO-n和-NH(CH2)N-1CO-n。根據(jù)胺與酸中的碳原子數(shù)或氨基酸中的碳原子數(shù)，分別命名為尼龍66

53、, 尼龍6等品種。氟塑料氟塑料是含氟塑料的總稱。機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最多的是聚四氟乙烯(F-4), 其結(jié)構(gòu)式為-CF2-CF2-n 。聚甲基丙烯酸甲脂（polymethacrylates）聚甲基丙烯酸甲脂，俗稱有機(jī)玻璃, 英文縮寫PMMA，結(jié)構(gòu)式為 ？ -CH2-C-n, 是典型的無定形結(jié)構(gòu),取代基為極性集團(tuán)。酚醛塑料酚醛塑料，英文縮寫PF，是由酚類和醛類在酸或堿的催化下縮聚而成的酚醛樹脂,再加入添加劑而制得的高聚物,應(yīng)用最多的酚醛樹脂是苯酚和甲醛的縮聚物。環(huán)氧塑料環(huán)氧塑料，英文縮寫EP，是環(huán)氧樹脂加固化劑后形成的熱固性塑料,常用固化劑為胺類和酸酐類。復(fù)合材料（composite materials

54、）復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的組分材料通過適當(dāng)?shù)闹苽涔に噺?fù)合在一起的新材料，其既保留原組分材料的特性，又具有原單一組分材料所無法獲得的或更優(yōu)異的特性?；w（matrix）復(fù)合材料中占主要組分的材料稱為基體。*增強(qiáng)材料（reinforced materials） 增強(qiáng)材料是復(fù)合材料的重要組成部分，相對基體而言，主要起到增強(qiáng)作用。復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料就其形態(tài)而言，主要有纖維及其織物、晶須和顆粒。就其組成的性質(zhì)而言又可分為有機(jī)增強(qiáng)材料、金屬增強(qiáng)材料和無機(jī)非金屬增強(qiáng)材料（見？圖18）。*混合法則（Rule of Mixtures）在復(fù)合材料中，在已知各組分材料的力學(xué)性能、物理性能的情況下，復(fù)合材料的力

55、學(xué)性能（如強(qiáng)度、彈性模量）和物理性能（密度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等）主要取決于組成復(fù)合材料 （ 1.5.1 ）的材料組分的體積百分比（vol.%），可用下式表示：式中Pc 表示復(fù)合材料的某性能，如強(qiáng)度、彈性模量、密度、電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)等；Pi 表示各組分材料的對應(yīng)復(fù)合材料的某性能；V表示組成復(fù)合材料各組分的體積百分比（vol.%）；下標(biāo)i表示組成復(fù)合材料的組分?jǐn)?shù)（包括基體、若干增強(qiáng)材料）。上式稱之為混合法則。復(fù)合材料增韌機(jī)制復(fù)合材料在受沖擊載荷時材料發(fā)生破壞（斷裂），其韌性大小取決于材料吸收沖擊能量大小和抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。以纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為例，主要有纖維的拔出、纖維與基體的脫粘、纖維搭橋等增韌機(jī)制。除了上述增韌機(jī)制外，在顆粒、短纖維和晶須增強(qiáng)復(fù)合材料中，由于增強(qiáng)材料的存在，阻礙了裂紋在基體中的擴(kuò)展，在增韌方面，還存在有裂紋偏轉(zhuǎn)、微裂紋增韌等機(jī)制。此外，在陶瓷基復(fù)合材料中，利用氧化鋯的相變產(chǎn)生的體積效應(yīng)，引起基體產(chǎn)生微裂紋，從而增加陶瓷基復(fù)合材料的韌性，這種方法稱之為相變增韌機(jī)制。復(fù)合材料中界面作用在復(fù)合材料中，界面往往起到把載荷由基體傳遞到纖維的傳遞作用。此外，復(fù)合材料的界面還起到誘導(dǎo)作用、阻斷作用、散射及吸收作用等。為了保證界面的作用，纖維與基體之間要有一定的粘結(jié)，并且兩者之間的結(jié)合與增強(qiáng)材料及基體的性質(zhì)有關(guān)。除此之外，復(fù)合材料界面的