材料性能與分析測試技術(shù)緒論

1、詳細設(shè)計詳細設(shè)計 442022-6-16材料性能及分析測試技術(shù)材料性能及分析測試技術(shù)Material Properties and Analytical Techniques (0420110-01)詳細設(shè)計詳細設(shè)計 442022-6-16詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 3-332022-6-161.1 材料（固體）的分類？材料（固體）的分類？按結(jié)晶狀態(tài)按結(jié)晶狀態(tài)詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 4-332022-6-161.1 材料（固體）的分類？材料（固體）的分類？按成分狀態(tài)按成分狀態(tài)p金屬材料：金屬材料：黑色金屬及其合金、有色金屬及其合金、非晶微晶金屬材料、低維金屬材黑色金屬及其合金、有色金屬及其

2、合金、非晶微晶金屬材料、低維金屬材料、特種功能金屬材料、料、特種功能金屬材料、p無機非金屬材料：無機非金屬材料：玻璃與非晶無機非金屬材料，低維無機非金屬材料，人工玻璃與非晶無機非金屬材料，低維無機非金屬材料，人工晶體，無機陶瓷材料，特種功能無機非金屬材料晶體，無機陶瓷材料，特種功能無機非金屬材料 p有機高分子材料：有機高分子材料：塑料、橡膠、纖維，功能高分子材料，高性能高塑料、橡膠、纖維，功能高分子材料，高性能高分子材料，高分子液晶材料，有機高分子材料分子材料，高分子液晶材料，有機高分子材料 p復(fù)合材料：復(fù)合材料：金屬基復(fù)合材料、無機非金屬基復(fù)合材料（陶瓷基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、無機非金屬

3、基復(fù)合材料（陶瓷基復(fù)合材料、C/C復(fù)合材料、聚合物復(fù)合材料）復(fù)合材料、聚合物復(fù)合材料） 詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 5-332022-6-161.1 材料（固體）的分類？材料（固體）的分類？按用途狀態(tài)按用途狀態(tài)p結(jié)構(gòu)材料：結(jié)構(gòu)材料：(structural material)是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，以制造受力構(gòu)件所是以力學(xué)性能為基礎(chǔ)，以制造受力構(gòu)件所用材料，當(dāng)然，結(jié)構(gòu)材料對物理或化學(xué)性能也有一定要求，如光澤、熱導(dǎo)率、抗輻照、用材料，當(dāng)然，結(jié)構(gòu)材料對物理或化學(xué)性能也有一定要求，如光澤、熱導(dǎo)率、抗輻照、抗腐蝕、抗氧化等?？垢g、抗氧化等。 p功能材料：功能材料：具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力

4、學(xué)、化學(xué)、生物具有優(yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種醫(yī)學(xué)功能，特殊的物理、化學(xué)、生物學(xué)效應(yīng)，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。（超導(dǎo)材料、微電子材料功能元器件而被廣泛應(yīng)用于各類高科技領(lǐng)域的高新技術(shù)材料。（超導(dǎo)材料、微電子材料、光子材料、信息材料、智能材料、能源轉(zhuǎn)換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材、光子材料、信息材料、智能材料、能源轉(zhuǎn)換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料），也要求具有一定的結(jié)構(gòu)強度等要求。料），也要求具有一定的結(jié)構(gòu)強度等要求

5、。詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 6-332022-6-161.1 材料（固體）的分類？材料（固體）的分類？按材料尺度按材料尺度p零維材料：零維材料：1-100nm的微粒的微粒p一維材料：一維材料：納米管、納米纖維、光導(dǎo)纖維、碳纖維、陶瓷纖維納米管、納米纖維、光導(dǎo)纖維、碳纖維、陶瓷纖維p二維材料：二維材料：薄膜材料薄膜材料p三維材料：三維材料：塊體材料塊體材料3D 大塊材料大塊材料0D量子點量子點2D量子阱量子阱1D量子線量子線詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 7-332022-6-161.1 材料（固體）的分類？材料（固體）的分類？按物理性能按物理性能 導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料 絕緣材料

6、絕緣材料 磁性材料磁性材料 透光材料透光材料 高強度材料高強度材料 高溫材料高溫材料 超硬材料超硬材料 阻尼材料阻尼材料 壓電材料壓電材料 熱電材料熱電材料 鐵電材料鐵電材料 非線性光學(xué)晶體非線性光學(xué)晶體 磁光材料磁光材料 光電材料光電材料 電光材料電光材料 聲光材料聲光材料 激光材料激光材料 記憶材料記憶材料詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 8-332022-6-161.1 材料（固體）的分類？材料（固體）的分類？按應(yīng)用領(lǐng)域按應(yīng)用領(lǐng)域按來源按來源宇航材料宇航材料環(huán)境材料環(huán)境材料耐蝕材料耐蝕材料耐酸材料耐酸材料耐火材料耐火材料建筑材料建筑材料包裝材料包裝材料電子材料電子材料電工材料電工材料光學(xué)材料光

7、學(xué)材料感光材料感光材料信息材料信息材料能源材料能源材料生物材料生物材料p天然材料天然材料p人工材料人工材料材料的分類總是有局限！材料的分類總是有局限！詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 9-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 10-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 11-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 12-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？摘自摘自國家軍用標準國家軍用標準-G

8、JB2505A-2008詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 13-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 14-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？p 使用性能： 力學(xué)（機械）性能（彈性、塑性、強度等） 物理性能、化學(xué)性能（熱、光、電、磁等）p 加工工藝性能（可制造性）: 熱加工（材料成型）：鑄、鍛、焊、熱處理等冷加工（機械加工）：車、銑、磨特種加工：電火花、激光、離子 詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 15-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？p 材料的力學(xué)性能： 定義：材料抵抗變

9、形和斷裂的能力。 材料在不同形式外載（外力、溫度、電磁、環(huán)境等）下的力學(xué)行為。 服役過程: 保持設(shè)計要求的外形和尺寸， 保證在服役期內(nèi)安全地運行。生產(chǎn)過程：要求材料具有優(yōu)良的加工性能。 如壓力加工要求優(yōu)良的塑性和 低的塑性變形抗力。詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 16-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？p 材料基本力學(xué)性能：彈性彈性: :是指材料在外力作用下保持和恢復(fù)固有形狀和尺寸的能力。塑性塑性: :是材料在外力作用下斷裂前發(fā)生不可逆的永久變形的能力。強度強度: :是材料對變形和斷裂的抗力。韌性：韌性：指材料斷裂前單位體積材料所吸收的變形和斷裂能，即外力所做的

10、功。壽命壽命: :是指材料在外力的長期或重復(fù)作用下抵抗損傷和失效的能力，使零件在服役期內(nèi)安全運行。詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 17-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？p 材料力學(xué)性能表征：1、材料軟硬程度的表征。2、材料脆性的表征。3、材料抵抗外力能力表征。4、材料變形能力的表征。5、含缺陷材料抗斷裂能力的表征。6、材料抵抗多次受力能力的表征。7、特殊條件下材料性能的表征。8、新材料及特種材料性能的表征。詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 18-332022-6-161.2 材料（固體）的性能？材料（固體）的性能？p 材料的物理化學(xué)性能： 熱學(xué)性能: 熱容、熱膨脹、

11、熱導(dǎo)率等電學(xué)性能：導(dǎo)電性能、熱電性能、半導(dǎo)體性能 介電性能、抗電性能、壓電性能 鐵電性能等磁學(xué)性能：磁導(dǎo)率、抗磁性光學(xué)性能：線性光學(xué)性能、非線性光學(xué)性能。 詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 19-332022-6-16材料的基本力學(xué)性能材料的基本力學(xué)性能-率無關(guān)率無關(guān)/率相關(guān)率相關(guān)光滑試樣光滑試樣拉伸試驗拉伸試驗扭轉(zhuǎn)試驗扭轉(zhuǎn)試驗彎曲試驗彎曲試驗硬度試驗硬度試驗應(yīng)力狀態(tài)柔度應(yīng)力狀態(tài)柔度斷裂強度斷裂強度靜力韌性靜力韌性含切口試樣含切口試樣含裂紋試樣含裂紋試樣切口敏感性切口敏感性缺口效應(yīng)缺口效應(yīng)應(yīng)力集中應(yīng)力集中應(yīng)變集中應(yīng)變集中切口沖擊試驗切口沖擊試驗脆韌轉(zhuǎn)化溫度脆韌轉(zhuǎn)化溫度沖擊韌性沖擊韌性應(yīng)力強度因子應(yīng)力

12、強度因子裂紋擴展能量裂紋擴展能量釋放率釋放率斷裂韌性？斷裂韌性？Fracture Toughness疲勞性能疲勞性能環(huán)境介質(zhì)環(huán)境介質(zhì)高溫性能高溫性能摩擦摩擦/磨損磨損熱學(xué)性能熱學(xué)性能材料物理化學(xué)性能材料物理化學(xué)性能光學(xué)性能光學(xué)性能電學(xué)性能電學(xué)性能磁學(xué)性能磁學(xué)性能生物性能生物性能詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 20-332022-6-161.3 材料性能材料性能-組織組織-加工關(guān)聯(lián)關(guān)系？加工關(guān)聯(lián)關(guān)系？材料組織結(jié)構(gòu)材料組織結(jié)構(gòu)材料合成加工材料合成加工材材料料性性能能外因外因內(nèi)因內(nèi)因詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 21-332022-6-161.4 材料（固體）的組織？材料（固體）的組織？p 材料的組織：

13、宏觀組織（低倍組織）： 肉眼或借助放大鏡觀察到的直觀形貌 如金屬材料的斷口組織等 微觀組織： 用光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察到的組織 如合金成分、相組成、分布以及晶粒大小、分布等詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 22-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？鑄造成形鑄造成形粉末冶金粉末冶金塑性成形塑性成形 切削加工切削加工 連接加工連接加工涂層技術(shù)涂層技術(shù)材料改性材料改性制造技術(shù)（材料加工）分類制造技術(shù)（材料加工）分類壓力成形壓力成形 拉壓成形拉壓成形 拉伸成形拉伸成形 彎曲成形彎曲成形 剪切成形剪切成形詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 23-332022-6-161.5 材料

14、（固體）的加工？材料（固體）的加工？鑄造成形鑄造成形粉末冶金粉末冶金http:/ 樹枝晶，等軸晶等形態(tài)，晶粒大小不一而且存在比較明顯的偏析 詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 24-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？塑性成形塑性成形詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 25-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？塑性成形塑性成形詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 26-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？塑性成形塑性成形詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 27-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加

15、工？塑性成形塑性成形（1）打碎柱狀晶，改善宏觀偏析，把鑄態(tài)組織變?yōu)殄憫B(tài)組織，提高材料的致密度；（2）鑄錠經(jīng)過鍛造形成纖維組織，進一步通過軋制、擠壓、模鍛，使鍛件得到合理的纖維方向分布；（3）控制晶粒的大小和均勻度；（4）改善第二相（例如：萊氏體鋼中的合金碳化物）的分布；（5）使組織得到形變強化或形變-相變強化等。鍛件塑性、沖擊韌度、疲勞強度及持久性能等得到了提高鍛件塑性、沖擊韌度、疲勞強度及持久性能等得到了提高詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 28-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？切削加工切削加工工件內(nèi)存儲變形應(yīng)力最大，組織不穩(wěn)定工件內(nèi)存儲變形應(yīng)力最大，組織不穩(wěn)

16、定 詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 29-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？連接加工連接加工u 機械連接機械連接: 螺栓連接螺栓連接,鉚接等鉚接等u 膠接膠接:用特殊的膠連接用特殊的膠連接u 焊接焊接:將被連接的物件熔化后再凝固聯(lián)為一體將被連接的物件熔化后再凝固聯(lián)為一體u固態(tài)相擴散連接固態(tài)相擴散連接:在足夠熱量和壓力下，使合金接觸面原子在足夠熱量和壓力下，使合金接觸面原子 和分子互相擴散而連接成整體和分子互相擴散而連接成整體 詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 30-332022-6-161.5 材料（固體）的加工？材料（固體）的加工？材料改性材料改性 熱處理:退火、正

17、火、淬火和回火等表面改性：表面熱處理、表面涂層合金化：固溶強化、第二相強化（彌散強化） 沉淀強化（析出強化）等涂層技術(shù)涂層技術(shù)詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 31-332022-6-161.6 材料分析測試方法材料分析測試方法-力學(xué)性能？力學(xué)性能？力學(xué)性能表征力學(xué)性能表征和測試和測試1、拉伸試驗、拉伸試驗2、壓縮試驗、壓縮試驗3、彎曲試驗、彎曲試驗4、扭轉(zhuǎn)試驗、扭轉(zhuǎn)試驗5、剪切試驗、剪切試驗6、硬度試驗、硬度試驗7、沖擊試驗、沖擊試驗8、疲勞試驗、疲勞試驗9、高溫蠕變試驗、高溫蠕變試驗10、摩擦磨損試驗、摩擦磨損試驗詳細設(shè)計詳細設(shè)計H. Li 32-332022-6-161.6 材料分析測試方法材料分析測試方法-物理化學(xué)性能？物理化學(xué)性能？物理化學(xué)性能物理化學(xué)性能表征和測試表征和測試1、熱導(dǎo)率測量、熱導(dǎo)率測量