無機(jī)材料物理性能緒論課件

1、無機(jī)材料物理性能緒論無機(jī)材料物理性能緒論材料與物性、現(xiàn)象、用途間的關(guān)系：具體化現(xiàn)象經(jīng)濟(jì)性材料作用改善原料工藝條件物性用途以材料為中心，從物性 現(xiàn)象 用途周轉(zhuǎn)循環(huán)，巧妙地應(yīng)用此表征方法能容易做到逐步地改進(jìn)材料，不斷創(chuàng)造出性能更好、更穩(wěn)定的制品。材料與物性、現(xiàn)象、用途間的關(guān)系：具體化現(xiàn)象經(jīng)濟(jì)性材料作用改善 需了解以下內(nèi)容：一、無機(jī)非金屬的材料的特性與應(yīng)用二、材料的性能本質(zhì)三、材料的制備過程四、材料設(shè)計(jì)的工作思路五、無機(jī)材料物理性能課程研究的內(nèi)容六、相關(guān)課程七、本課程的理論與知識(shí)體系 需了解以下內(nèi)容：一、無機(jī)非金屬的材料的特性與應(yīng)用 不同的化學(xué)組成和材料結(jié)構(gòu)決定其具有不同的特殊性質(zhì)和功能。 例如：如

2、高強(qiáng)，高硬，耐溫，耐腐，絕緣和各種電，磁，光及生物相容性等，材料的這些性能，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)械，電子，宇航，醫(yī)學(xué)工程等各個(gè)方面，成為近代尖端科學(xué)技術(shù)的重要組成部分。材料的結(jié)構(gòu)包括：原子結(jié)構(gòu)、原子間的結(jié)合狀態(tài)、鍵型或電子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、相的體系及其結(jié)合，它們尺寸 因素各類缺陷的存在及分布等。一、無機(jī)非金屬的材料的特性與應(yīng)用 不同的化學(xué)組 領(lǐng)域 特 性 應(yīng) 用 光、 電、磁學(xué)功能領(lǐng)域電子材料高絕緣性集成電路基片,封裝材料,高頻絕緣材料鐵電,介電性 圖像存儲(chǔ)元件，電光偏振光元件，電容器壓電性點(diǎn)火元件，電子鐘表，超聲 波元件，濾波器熱電性紅外檢測(cè)元件，探測(cè)器，溫度計(jì)，武器電子放射性陰極射線管電子槍熱陰

3、極，電子顯微鏡半導(dǎo),傳感性電子發(fā)熱體，濕度傳感器，熱敏電阻，壓力傳感器，穩(wěn)壓電源，自控系統(tǒng)電阻發(fā)熱元件（恒溫器），氣體傳感器離子導(dǎo)電性氧量傳感器，高爐的控制，鈉硫電池 無機(jī)材料的特性與應(yīng)用 領(lǐng)域 特 性 光、電、磁學(xué)功能領(lǐng)域光電陶瓷 熒光性熒光體，彩色電視顯象管材料 偏振光性電光偏振光元件 光電性光電變換元件光陶瓷 透光性耐高溫耐蝕透光性，窯爐觀察窗，半導(dǎo)性透可 見光性 光反射性耐高溫金屬特性反射紅外性透過可見光，反射紅外線特性（節(jié)能型窗玻璃） 導(dǎo)光性通信用光纖，光通信光纜，胃攝象機(jī)磁性陶瓷軟，硬磁性電腦存儲(chǔ)元件，變壓器磁芯，磁帶，磁盤，磁頭，信用卡，冷 藏庫氣密磁門光電陶瓷 熒光性熒光體，彩

4、色電視顯象管材料 偏振光性熱學(xué)功能領(lǐng)域傳熱性集成電路絕緣（散熱）基板絕熱性耐熱絕熱體，輕質(zhì)絕熱體，節(jié)能型爐耐高溫性耐高溫結(jié)構(gòu)材料，高溫爐，原子能反應(yīng)堆材料生物化學(xué)功能領(lǐng)域骨親和性人工骨，人造牙根，人造關(guān)節(jié)載體性固定酶載體，催化劑載體，生物化學(xué)反應(yīng)控制器耐蝕性理化儀器，化工材料，化工裝置內(nèi)襯，原子能有關(guān)材料催化性水煤氣反應(yīng)催化劑，耐熱催化劑，化學(xué)用催化劑傳熱性集成電路絕緣（散熱）基板絕熱性耐熱絕熱體，輕質(zhì)絕熱體， 機(jī) 械 功 能 領(lǐng) 域高強(qiáng)度，耐磨性，非膨脹收縮性超高精度全陶瓷車床，機(jī)床，測(cè)量機(jī)械，拉絲模高強(qiáng)度，耐高溫性高性能高效汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)葉片高比強(qiáng)度性汽車零件，人造衛(wèi)星機(jī)體，火箭機(jī)體

5、，飛機(jī)機(jī)體高模量高爾夫球棒，網(wǎng)球拍，撐桿跳高撐桿，釣魚桿，各種彈簧材料超硬性研磨材料，切削工具，磨削材料潤(rùn)滑性軸承材料，高溫潤(rùn)滑材料 高強(qiáng)度，耐磨性，超高精度全陶瓷車床，機(jī)床，測(cè)量機(jī)械，拉絲模性能本質(zhì)：外界因素（作用物理量）作用于某一物體，如：外力、溫度梯度、外加電場(chǎng)磁場(chǎng)、光照等，引起原子、分子或離子及電子的微觀運(yùn)動(dòng)，在宏觀上表現(xiàn)為感應(yīng)物理量，感應(yīng)物理量與作用物理量呈一定的關(guān)系，其中有一與材料本質(zhì)有關(guān)的常數(shù)材料的性能。 二、材料的性能本質(zhì)性能本質(zhì)：二、材料的性能本質(zhì)作用物理量 感應(yīng) 物理量公式材料內(nèi)部的 變化 材料 性 能性能的 種類應(yīng)力 形變=S 原子發(fā)生相對(duì)位移柔性系數(shù)力學(xué)性能表面電荷密度

6、DD=C 原子發(fā)生相對(duì)位移引起偶極矩的變化壓電常數(shù)壓電性能溫差t形變 = t原子發(fā)生位移熱膨脹系數(shù)熱學(xué)性能熱量QQ=Ct原子振動(dòng)加強(qiáng)熱容熱學(xué)性能溫差電動(dòng)勢(shì)V= t載流子的定向運(yùn)動(dòng)溫差電動(dòng)勢(shì)系數(shù)導(dǎo)電性能作用物理量 感應(yīng)公式材料內(nèi)部的 材料性能的形變=S 溫度梯度dt/dx熱流密度qq= kdt/dx原子熱振動(dòng)的相互作用熱導(dǎo)率熱學(xué)性能 電 場(chǎng) E電流密度JJ=E荷電離子遠(yuǎn)距離的移動(dòng)電導(dǎo)率導(dǎo)電性能極化強(qiáng)度PP= 0E宏觀電場(chǎng)荷電離子短距離的移動(dòng)介質(zhì)電極化率介電性能離子的偶極矩 =E局部電場(chǎng)原子核與周圍電子發(fā)生短距離的移動(dòng)離子的極化率介電性能材料的形變=d E偶極矩的變化壓電常數(shù)壓電性能溫度梯度熱流密

7、度qq=原子熱振動(dòng)的相互作用熱導(dǎo)率熱學(xué)電流J=預(yù)燒不預(yù)燒原料分析 回轉(zhuǎn)窯配料造粒氧化物 法化學(xué)共沉淀 法電解共沉淀 法鹽類分解 法噴霧煅燒 法低溫化學(xué) 法烘干預(yù)燒預(yù)壓球磨三、材料的制備過程鐵氧體生產(chǎn)工藝流程預(yù)燒不預(yù)燒原料分析 回轉(zhuǎn)窯配料造粒氧化物化學(xué)共沉淀電解共干壓成型熱壓鑄 成型沖壓成型擠壓成型 注漿成型和蠟加熱熔化注漿成型脫蠟粘合劑軋片切割沖壓粘合劑練泥擠壓切割磨加工制粉加解膠劑成懸浮液 注入石膏模 成型脫模噴霧造粒烘干過篩粘合劑造粒壓型干燥干壓成型熱壓鑄 成型沖壓成型擠壓成型 注漿成型和蠟加熱注漿檢驗(yàn)包裝生坯加工燒結(jié)熱壓燒結(jié)機(jī)械加工檢驗(yàn)包裝生坯加工燒結(jié)熱壓燒結(jié)機(jī)械加工四、材料設(shè)計(jì)的工作思

8、路改變結(jié)構(gòu)制備觀測(cè)測(cè)試 實(shí)際使用微觀組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制備方法設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原料材料試樣組織結(jié)構(gòu) 特性可否評(píng)價(jià)四、材料設(shè)計(jì)的工作思路改變結(jié)構(gòu)制備觀測(cè)測(cè)試 實(shí)際使用微觀組五、無機(jī)材料物理性能課程研究的內(nèi)容 1 . 研究的對(duì)象晶體、 陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥等的各種物理性能不涉及化學(xué)性能。2 . 研究的物理性能機(jī)械性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能、電到性能、介電性能、壓電性能、磁學(xué)性能、光學(xué)性能3 . 學(xué)習(xí)的內(nèi)容研究的性能基本上都是各個(gè)領(lǐng)域在研究和應(yīng)用無機(jī)材料中，對(duì)它們提出來的一系列技術(shù)要求，即材料的本征參數(shù)。需了解以下內(nèi)容： 五、無機(jī)材料物理性能課程研究的內(nèi)容 1 . 研究的首先，掌握上述各類參數(shù)的物

9、理意義和單位以及這些參數(shù)在實(shí)際問題中所處的地位。其次，要搞懂這些性能參數(shù)的影響因素，即性能和材料組成、結(jié)構(gòu)的關(guān)系，性能參數(shù)的物理本質(zhì)，物理模型、變化規(guī)律、以及基本的性能測(cè)試方法，為判斷材料優(yōu)劣，正確選擇和使用材料，改變材料性能，探索新材料、新性能、新工藝打下理論基礎(chǔ)。六、相關(guān)課程數(shù)學(xué)、物理、無機(jī)化學(xué)、材料力學(xué)、斷裂力學(xué)、物理化學(xué)、量子力學(xué)、固體物理、電路、半導(dǎo)體物理、介電質(zhì)物理、光學(xué)原理、材料化學(xué)、材料工藝等課程。首先，掌握上述各類參數(shù)的物理意義和單位以及這些參數(shù)在實(shí)際問題 第一章 物理基礎(chǔ) 第二章 受力形變 第三章 脆性斷裂與強(qiáng)度 第四章 熱學(xué)性能 第五章 導(dǎo)電性能 第六章 介電性能 第七章 磁學(xué)性能 第八章 光學(xué)性能七、本課程的理論與知識(shí)體系 第一章 物理基礎(chǔ)七