轴的常用的材料的及性能
轴常用材料及主要力学性能
转轴：支承传动机件又传递转矩，既同时承受弯矩和扭矩的作用。
心轴：只支承旋转机件而不传递转矩，既承受弯矩作用。
(转动心轴：工作时转动；固定心轴：工作时轴不转动)；
传动轴：主要传递转矩，既主要承受扭矩，不承受或承受较小的弯矩。
花键轴、空心轴：为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；
轴常用材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中45号钢最为常用。不太重要及受载较小的轴可用Q235、Q275等普通碳素结构钢；受力较大，轴尺寸受限制，可用合金结构钢。受载荷大的轴一般用调质钢。
调质钢调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织，具有更好的综合力学性能，有更高的强度，较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度。
调质钢：35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi、40CrNiMo；
大截面非常重要的轴可选用铬镍钢；高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢；
在一般工作温度下，合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近，为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。
轴的强度计算
轴的强度计算一般可分为三种：
1：按扭转强度或刚度计算；
2：按弯扭合成强度计算；
3：精确强度校核计算
1：按扭转强度或刚度计算
按扭转强度及刚度计算轴径的公式表6―1―
注：当截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
剪切弹性模量G=79.4GPa时的B值表6―1―
注：1.表中￠
P
值为每米轴长允许的扭转角；
2.许用扭转角的选用，应按实际而定。参考的范围如下：要求精密，稳定的传
动，取￠
P
=0.25～0.5 (°)/m
一般传动，取￠
P =0. 5～1 (°)/m；要求不高的传动，可取￠
P
大于1 (°)/m；
起重机传动轴￠
P
=15′～20′/m；
几种常用轴材料的τ
P
及A值表6―1―
注：1. 表中τP值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转剪应力。
2. 在下列情况下τP取较大值、A取较小值：弯矩较小或只受扭矩作用、载
荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴单
向旋转。反之，τP取较小值，A取较大值。
3. 在计算减速器的中间轴的危险截面处(安装小齿轮处)的直径时，若轴的
材料为45号钢：取A=130 ～ 165。其中二级减速器的中间轴及三级减
速器的高速中间轴取A=155～165。
三级减速器的低速中间轴取A=130。
2：按弯扭合成强度计算；
注：校正系数Ψ值是由扭应力的变化来决定的； 扭应力不变时p p 11+-=
σσψ≈0.3；扭应力按脉动循环变化时p
p 01σσ
ψ-=≈0.6；扭应力按对称循环变化时1=ψ
当零件用紧配合装于轴上时，轴径应比计算值增大8～10%。
如果截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
如果轴端装有补偿式联轴器或弹性联轴器，由于安装误差和弹性元件的不均匀磨损，将会使轴及轴承受到附加载荷，附加载荷的方向不定。附加载荷计算公式见表6-1-23。
轴强度的精确校核是在轴的结构及尺寸确定后进行，通常采用安全系数校核法。
3.1 疲劳强度安全系数校核
疲劳强度安全系数校核的目的是校核轴对疲劳破坏的抵抗能力，在轴的结构设计后，根据其实际尺寸，承受的弯矩、转矩图，考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素及轴材料的疲劳极限，计算轴的危险截面处的安全系数值是否满足许用安全系数值。轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大变载荷(其载荷循环次数不小于104)来计算，危险截面应是受力较大，截面较小及应力集中较严重的既实际应力较大的若干个截面。同一个截面上有几个应力集中源，计算时应选取对轴影响最大的应力源。校核公式见表6―1―24。
当轴的强度不能满足要求时，采取改进轴的结构，降低应力集中的方法解决，降低应力集中的主要措施表6―1―7，或采用不同的热处理及表面强化处理等工艺措施，或加大轴径，改变轴的材料来解决。
轴的材料内部可能存在不同程度的裂纹或其其它缺陷。一般裂纹的尺寸小于临界值时，暂时影响不大，但长期交变应力作用下，裂纹会作稳态扩展，达到临界值时，发生脆性破坏。
重要的轴，除了进行上述的计算和检查表面质量外，还要对内部进行无损探伤，如发现缺陷，应根据断裂力学计算或经验判断其寿命，决定是否可用。(机械工程手册二版1卷5篇)
注：公式中各几何尺寸均以cm计。
螺纹、键、花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数表6―
注：d
为横孔直径；d为轴径。
圆角处的有效应力集中系数表
στ
στ
注：1高频淬火系根据直径为10 ～ 20mm，淬硬层厚度为(0.05～2.0)d的试件实验求得的数据；对大尺寸的试件强化系数的值会有某些降低。
2氮化层厚度为0.01d时用小值；在(0.03～0.04)d时用大值。
3喷丸硬化系根据8～40mm试件求得的数据；喷丸速度低时用小值；速度高时用大值。
4滚子滚压系根据17～130mm试件求得的数据。
3.2 静强度安全系数校核
本方法的目的是校验轴对塑性变形的抵抗能力，既校核危险截面的静强度安全系数。
轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷(包括动载荷和冲击载荷)来计算的。一般，对于没有特殊安全保护装置的传动，最大瞬时载荷可按电动机最大过载能力确定。危险截面应是受力较大，截面较小既静应力较大的若干截面。
SP
如果校核计算结果表明安全系数太低，可通过增大轴径尺寸及改用好材料等措施。以提高轴的静强度安全系数。
4 轴的刚度校核
轴在载荷作用下会产生弯曲和扭转变形，当变形超过某个允许值时，会使机器无法正常工作，要进行刚度校核，刚度校核分为扭转刚度和弯曲刚度。
4.1轴的扭转刚度
轴的扭转刚度校核是计算轴在工作时的扭转变形量，用每米轴长的扭转角Φ度量。
圆轴扭转角Φ的计算公式/(°)m-1表6―
注：1精密、稳定的传动 Φ= 0.25～0.5(°)/m ；一般传动 Φ= 0.5～1(°)/m ； 要求不高Φ可大于 1(°)/m ；起重机传动轴Φ= 15′～20′/m 。 2 本表公式适用于剪切弹性模量G=79.4GPa 的钢轴。
4.2轴的弯曲刚度
轴在受载的情况下会产生弯曲变形，过大的弯曲变形会影响轴上零件的正常工作，如安装齿轮的轴，因轴变形会影响齿轮的啮合正确性及工作平稳性；轴的偏转角θ会滚动轴承的内外圈相互倾斜，如偏转角超过滚动轴承允许的转角，就显著降低滚动轴承的寿命；会使滑动轴承所受的压力集中在轴承的一侧，使轴径和轴承发生边缘接触，加剧磨损和导致胶合；轴的变形还会使高速轴回转时产生振动和噪音。
光轴的挠度和偏转角一般按双支点梁计算，计算公式列表6―1―44。 阶梯轴按当量直径d V 的光轴计算。当量直径d V 按表6―1―43公式计算。按当量法计算阶梯轴的挠度和偏转角，误差可达到+20%。所以对十分重要的轴应采用更准确的计算法，详见材料力学。
计算有过盈配合轴段的挠度时，应将该轴段与轮毂当作一整体考虑，取轮毂的外径作为轴的直径。
如轴上作用的载荷不在同一平面内，采将载荷分解为两互相垂直平面上的分量，分别计算两个平面内各截面的挠度(y x 、y y )和偏转角(θX 、θy )，然后用几何法相加(既
2
2Y x Y Y Y +=、2
2
Y x θθθ+=)。
在同一平面内作用有几个载荷，其任一截面的挠度和偏转角等于各载荷分别作用时该截面的挠度和偏转角的代数和(既Y=ΣY i 、θ=Σθi )。
4形式保留不必开方(见表6―1―44的公式)。注：为计算方便，当量直径以d
V
注：1如实际作用载荷的方向与图示相反，则公式中的正负号应相应改变。
2 表中公式适用于弹性模量E=206×103MPa。
3 标有*的y
max 计算公式适用于a>b的场合，y
max
产生在A―D段。当a y max 产生在B―D段。 计算时应将式中的b换成a；x换成x 1；θ A 换成θ B 。 轴的临界转速校核 轴系(轴和轴上零件)是一个弹性体，当其回转时，一方面由于本身的质量(或转动惯量)和弹性产生自然振动；另一方面由于轴系零件的材料组织不均匀、制造误差及安装误差等原因造成轴系重心偏移；倒致回转时产生离心力、从而产生以离心力为周期性干扰外力所引起的强迫振动。当强迫振动的频率与轴的自振频率接近或相同时，就会产生共振现象，严重时会造成轴系甚至整台机器的破坏。产生共振现象时轴的转速称为轴的临界转速。 轴的振动主要类型有横向振动(弯曲振动)、扭转振动和纵向振动。一般轴最常见的是横向振动。 临界转速在数值上与轴横向振动的固有频率相同。一个轴在理论上有无穷多个临界转速。按其数值由小到大分别称一阶、二阶、三阶……临界转速。为避免轴在运转中产生共振现象，所设计的轴不得与任何一阶临界转速相接近，也不能与临界转速的简单倍数或分数重合。 转速低于一阶临界转速的轴一般称为刚性轴，高于一阶临界转速的轴称为挠性轴。机械中多采用刚性轴；离心机、汽轮机等转速很高的轴，如采用刚性轴，则所需直径可能过大，使结构过于笨重，故常用挠性轴。 对转速较高，跨度较大而刚性较小，或外伸较长的轴，一般应进行临界转速的校核计算。 刚性轴：n＜0.75n cr1；挠性轴：1.4n cr1 ＜n＜0.75n cr2 ； 式中：n―轴的工作转速；n cr1―轴的一阶临界转速；n cr2 ―轴的二阶临界转速； 轴的临界转速大小与材料的弹性特性、形状和尺寸、支承形式及零件的质量等有关，与轴的空间位置无关。 一端外伸轴的系数λ 值表6― 1 1―48 两端外伸轴的系数λ 值表6― 1 1―49 已知： 大齿轮输入功率P = 4.25kW ；链轮轴转速 n = 33r/min ；每根运输链张力S = 4650N ；齿轮圆周力F t = 4790N ；齿轮径向力F r = 4790N ；短时过载为正常工作载荷的两倍。 解：1) 选择轴材料 选择轴材料为45钢，调质处理。 查表6―1―1 σb = 590MPa ；σs = 295MPa ； σ-1 = 255MPa ；τ-1 = 255MPa ； 2) 初定轴端直径 3 n P A d = =103333 25.4=52mm 取d = 55mm ； 取A=103(按表6―1―19，因转速低，单向旋转) 考虑轴端有键槽，轴径增大4～5%， 3) 轴结构设计 取轴颈处直径60mm ；与标准轴承H2060孔径相同，其余各直径均按5mm 放大。 各轴段配合及粗糙度选择如下： 轴承座处Φ60H9/f9，R a 0.8μm ；链轮配合处Φ65H8/t7，R a 3.2μm ；齿轮配合处Φ55H9/h8，R a 3.2μm ； 齿轮轴向固定采用轴肩和双孔轴端挡圈。 4) 键联接强度验算 选A 型平键，(长×宽×高) 齿轮配合处 16×10×90 链轮配合处 18×11×90 键联接传递扭矩T = 9550n P = 9550×3325.4 = 1230Nm 键工作面压强P = dkl T 2000 = 74 5551230 2000??? = 120.9MPa ＜σPP 式中：σPP ―许用挤压应力，轻微冲击σPP =120 MPa ； d ―轴直径mm ； k ―键与轮毂接触高度，mm ，平键k = 0.5h ； l ―键的工作长度，mm ，A 型平键l = L ―b 5) 计算支座反力、扭矩、弯矩 材料结构与性能历年真 题 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN 2009年试题 1.一外受张应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm，宽10cm，厚，其 中心部位有一裂纹(C=20μm)。该材料的弹性模量为300GPa，(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。 a)计算该裂纹尖端应力强度因子K I (Y=) b)判断该材料是否安全 ,可知，即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子，则材料不安全。 2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种并说明它们的优缺点。 答： 方法优点缺点 单边切口梁法(SENB)简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响，且过分要求窄的切口；②切口容易钝化而变宽，比较适合粗晶陶瓷，而对细晶体陶瓷测试值会偏大。 Vickers压痕弯曲梁法 (SEPB)测试精度高，结果较准 确，即比较接近真实值 预制裂纹的成功率低；控制裂纹的深度尺 寸较困难。 直接压痕法(IM)①无需特别制样；②可 利用很小的样品；③测 定H V的同时获得K IC， 简单易行。 ①试样表面要求高，无划痕和缺陷；②由 于压痕周围应力应变场较复杂，没有获得 断裂力学的精确解；③随材料性质不同会 产生较大误差；④四角裂纹长度由于压痕 周围残余应力的作用会发生变化；产生压 痕裂纹后若放置不同时间，裂纹长度也会 发生变化，影响测试精度。 3.写出断裂强度和断裂韧性的定义，二者的区别和联系。 答： 断裂强度δr断裂韧性K IC 定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力 联系①都表征材料抵抗外力作用的能力；②都受到E、的影响，提高E、既可提高断裂强度，也可提高断裂韧性；③在一定的裂纹尺寸下，提高K IC也会提高δr，即增韧的同时也会增强。 区别除了与材料本身的性质有关外，还与 裂纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关 是材料的固有属性，是材料的结构和显微 结构的函数，与外力、裂纹尺寸等无关 4.写出无机材料的增韧原理。 答：增韧原理：一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构，从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉，而不致集中于裂纹扩展上；二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合，使裂纹不能再进一步扩展。 根据断裂力学，抗弯强度，断裂韧性，可以看出要提高陶瓷材料强度，必须提高断裂表面能和弹性模量以及减小裂纹尺寸；要提高断裂韧性，必须提高断裂表面能和弹性模量。 5.试比较以下材料的热导率，并按大小顺序排列，说明理由。氮化硅(Si3N4)陶 瓷、氧化镁(MgO)陶瓷、镁橄榄石(2MgO·SiO2)、纯银(Ag)、镍铬合金 (NiCr)。 答：热导率大小顺序：纯银>镍铬合金>氮化硅>氧化镁>镁橄榄石 理由：1)一般金属的热导率比非金属的热导率高，这是由于金属中存在大量的自由电子，电子质量轻，平均自由程很大，故可以快速的实现热传导；而非金属主要是通过声子来进行热传导的，声子的平均自由程要比自由电子的小很多，自由电子的热传导速率是声子的20倍，故纯银和镍铬合金的热导率高。2)单质的热导率要比混合物质的热导率高，故纯银大于镍铬合金。3)固溶体的热导率要比纯物质的小，故镁橄榄石的热导率小于氮化硅和氧化镁。4)共价键强的晶体热导率高，故氮化硅的热导率强于氧化镁。 6.对于组成范围为0-50%K2O，100-50%SiO2的玻璃，推断其膨胀系数的变 化，试通过玻璃的结构来解释所得的结果。 《材料结构与性能》习题 第一章 1、一 25cm长的圆杆，直径 2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成 2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图 1.27 所示一均一材料试样上的 A 点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的 Al 2O（3 E=380GPa）和 5%的玻璃相（ E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的 关系。并注出： t=0,t= ∞以及 t= τε（或τσ）时的纵坐标。 6、一 Al 2O3晶体圆柱（图1.28 ），直径 3mm，受轴向拉力 F ，如临界抗剪强度τ c=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同时 计算在滑移面上的法向应力。 第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为 1.75J/m 2；Si-O 的平衡原子间距为 1.6 ×10-8 cm；弹性模量值从60 到 75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ =1.56J/m 2；理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式： 与 是一回事。 4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图 2.41所示。如果 E=380GPa，μ =0.24 ，求 KⅠc值，设极限载荷达50 ㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的 中心穿透缺陷，长 8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为 1400MPa，计算塑性区尺 寸 r 0及其与裂缝半长 c 的比值。讨论用此试件来求 KⅠc值的可能性。 6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②0.049mm；③ 2μ m，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 2 1.62 MPa〃m。讨论诸结果。 7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。材料系ZTA陶瓷零件，温度在 2 ，慢裂纹扩展指数-40 ，Y 取π 。设保 900℃， KⅠc为 10MPa〃m N=40，常数 A=10 证实验应力取作用力的两倍。 8、按照本章图 2.28 所示透明氧化铝陶瓷的强度与气孔率的关系图，求出经验公式。 9、弯曲强度数据为： 782，784，866，884，884，890，915，922，922，927，942， 944，1012 以及 1023MPa。求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。 第三章 1、计算室温（ 298K）及高温（ 1273K）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。 2、请证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。 摘要：为了验证基材材质是否会影响镀铝膜的阻隔性能，本文以PET、BOPP两种常见的基材制成的厚度相近的镀铝膜为试验样品，利用库仑计原理设备C230G氧气透过率测试系统分别测试了两种样品的氧气透过率，并介绍了试验原理、设备参数及适用范围、试验过程等内容，为镀铝膜的筛选及其阻隔性能的研究提供参考。 关键词：镀铝膜、VMBOPP、VMPET、氧气透过率、阻氧性能、阻隔性能、氧气透过率测试系统、等压法、库仑计 1、意义 铝箔作为高阻隔性材料，由其复合而成的包装材料可显著提高包装整体的阻隔性能，但包装成本较高，而镀铝薄膜的成本较低，且因其含有镀铝层，阻隔性亦有提高，因此镀铝薄膜复合而成的包装材料在食品、药品、日化用品等领域得到广泛应用。 常见的镀铝基材有PET、BOPP、CPP等，蒸镀铝层后形成镀铝膜VMPET、VMBOPP、VMCPP。不同厂家、不同蒸镀工艺甚至不同批次的镀铝薄膜的阻隔性均可能存在差异，这种差异与镀铝层的厚度、致密程度以及铝层与基材间的结合牢度等因素有关，基材的不同是否会影响镀铝薄膜的阻隔性能，本文针对性的进行了对比研究。 2、试验样品 本次试验以VMPET、VMBOPP两种不同基材制成的厚度相近的镀铝膜为试验样品，对比其氧气透过率的高低。 3、试验依据 包装材料氧气透过率的测试方法主要包括压差法与库仑计法两种。本次试验采用库仑计法原理，试验过程依据GB/T 19789-2005《包装材料塑料薄膜和薄片氧气透过性试验库仑计检测法》。 4、试验设备 本文采用C230G氧气透过率测试系统为试验设备，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。 4.1 试验原理 库仑计法，又称为等压法，是根据氧气及其进行电化学反应时产生电压之间的定量关系得到氧气渗透性能相关参数。试样将设备的试验腔分成上、下两个腔，上腔中为氧气，下腔中为等压强的载气氮气，当氧气在浓度差的作用下由上腔通过试样渗透到下腔时，便会被流动的氮气携带至库仑计传感器进行电化学反应，通过对所产生电信号的处理分析即可得到单位时间渗透过单位面积试样的氧气量， 目录 1.ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 (2) 2.PA6 聚酰胺6或尼龙6 (3) 3.PA12 聚酰胺12或尼龙12 (3) 4.PA66 聚酰胺66或尼龙66 (4) 5.PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯 (6) 6.PC 聚碳酸酯 (6) 7.PC/ABS 聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和混合物 (7) 8.PC/PBT 聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯的混合物 (7) 9.PE-HD 高密度聚乙烯 (8) 10.PE-LD 低密度聚乙烯 (8) 11.PEI 聚乙醚 (9) 12.PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 (9) 13.PETG 乙二醇改性-聚对苯二甲酸乙二醇酯 (10) 14.PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 (10) 15.POM 聚甲醛 (11) 16.PP 聚丙烯 (11) 17.PPE 聚丙乙烯 (12) 18.PS 聚苯乙烯 (13) 19.PVC （聚氯乙烯） (13) 20.SA苯乙烯-丙烯腈共聚物 (14) ABS 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 典型应用范围: 汽车（仪表板，工具舱门，车轮盖，反光镜盒等），电冰箱，大强度工具（头发烘干机，搅拌器，食品加工机，割草机等），电话机壳体，打字机键盘，娱乐用车辆如高尔夫球手推车以及喷气式雪撬车等。 注塑模工艺条件: 干燥处理：ABS材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。建议干燥条件为80～90℃下最少干燥2小时。材料温度应保证小于0.1%。 熔化温度：210～280℃；建议温度：245℃。 模具温度：25～70℃。（模具温度将影响塑件光洁度，温度较低则导致光洁度较低）。 注射压力：500～1000bar。 注射速度：中高速度。 化学和物理特性: ABS 是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性：丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看，ABS是非结晶性材料。三中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物，一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相，另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性，并且由此产生了市场上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性，例如从中等到高等的抗冲击性，从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。 比例极限 MPa 金属材料的主要性能指标包括物理性能指标、材料力学性能指标、热力学 性能指标和电性能指标。如表所示。 金属材料的主要性能指标及涵义一览表 性能 增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定 律），这个比例系数就称为弹性模量。根据应力, 应变的性质通常又分为：弹性模量（ E ）和切变模 量（G ）,弹性模量的大小，相当于引起物体单位 变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是 切变模量 衡量材料刚度的指标， 弹性模量愈大，刚度也愈大, 亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。任 何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态, 对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量 大的材料 (7 P 指伸长与负荷成正比地增加，保持直线关系, (Rp ) 当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很 类别 名称 符号 单位 涵义说明 密度 kg/m 3 g/cm 3 弹性模量 MPa 密度是金属材料的特性之一，它表示某种金属 材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不相 同的。在机械制造业上，通常利用“密度”来计算 零件毛坯的质量（习惯上称为质量）。金属材料的 密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质 量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空 和宇航工业制件具有特别重要的意义 金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地 指标 MPa 弹性极限强度极限 抗拉强度抗弯强度抗压强度 抗剪强度抗扭强度 屈服点屈服强度持久强度 (7 e (7 (J b (Rm) CT bb CT w (7 be 0- y (7 s 极限 MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa 难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形 量为试样原长的%或% % %寸的应力，规定为比例 这是表示金属材料最大弹性的指标，即在弹性 变形阶段，试样不产生塑性变形时所能承受的最大 应力，它和dP一样也很难精确测定，一般多不进行 测定，而以规定的 d P数值代替之 指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积 上所能承受的最大载荷 指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材 料强度的主要性能指标 指外力是弯曲力时的强度极限 指外力是压力时的强度极限，压缩试验主要适 用于低塑性材料，如铸铁等 指外力是剪切力时的强度极限 指外力是扭转力时的强度极限 金属材料受载荷时，当载荷不再增加，但金属 材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服, 产生屈服现象时的应力，叫屈服点 MPa 金属材料发生屈服现象时，为便于测量，通常 按其产生永久残余变形量等于试样原长呱寸的应力 作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限” 工作温度 时间h 指金属材料在一定的高温条件下，经过规定时 间发生断裂时的应力，一般所指的持久强度，是指 MPa 下面是本人总结的一些常用材料： *AL6061:（以镁、硅为主要合金元素）55-65/KG,中等强度<270Mpa，抗腐蚀性和机加工性好， 1.镀镍； 2.阳极氧化HRC42-55（a：阳极本色氧化，厚度8-15u；b：阳极黑色氧化，厚度20-30u；c：硬质阳极氧化，厚度12-20u；d：硬质阳极氧化黑，厚度20-30u）。 *6063：（以镁、硅为主要合金元素）60/kg，强度<200Mpa。 *7075：（以锌为主要合金元素）65/kg，高强度，是6061的2倍，可淬火但脆性抵其余性能和表面处理和6061同。 *2A12：（以铜为主要合金元素）35/kg，老标准LY12，强度470Mpa，耐热，制作高负荷零件，是硬铝合金中最常用。 *5A02：（以镁为主要合金元素）35/kg，老标准LF2，日本A5052，典型防锈合金，耐腐蚀性高、焊接性好、塑性高，强度245Mpa，制作中等负荷和焊接构件。 *Q235A：老标准A3钢，碳素结构钢，7/kg，易生锈， 一般钣金件做烤漆处理，步骤：a：如果生锈，先除锈；b：作漆前经过“脱脂-磷化-钝化”处理；c：喷底漆晾干，喷表面漆；d：对喷涂的工件进行烘烤，形成漆膜保护工件。处理喷漆，还可以“喷粉”“喷塑”喷粉和烤漆差不多；但喷塑比烤漆厚，里硬外软，但金属表面的附着力小均匀性差。 脱脂：除油脂； 磷化：使金属与磷酸或磷酸盐化学反应，在表面形成一层稳定磷酸盐膜的处理方法，防腐蚀；钝化：化学清洗，为了材料的防腐蚀。 *SUS304:52/KG,做钝化处理、表面拉丝；不建议做机加件，因为切削性不好、粘刀；钝化处理：对不锈钢全面酸洗钝化处理，清除污垢，处理后表面变成均匀银白色，大大提高不锈钢抗腐蚀性能 *SUS303：45/kg，切削性好，耐腐蚀性好，强度为6061的2倍。 *SUS440C：160/kg，含碳量高，淬火HRC >55，加工后做退磁处理，耐磨、耐腐蚀。退磁：SUS440C冷加工后带有磁性，用大功率的退磁器退磁。 *S136(H)：35/kg，（瑞典）淬火硬度HRC45-55，表面可加工成镜面，加工后做退磁，耐腐蚀性和硬度比440C低；S136H是预加硬了的，硬度HRC30-35）。 * SUS316：不锈钢塑性、韧性、冷变性、焊接工艺性能良好，316高温强度好，316L高温性能稍差，但耐蚀性好于316，由于含碳量低且含有2%－3%的钼，提高了对还原性盐和各种无机酸和有机酸、碱、盐类的耐腐蚀性能，同时高温性强度。 *45钢：碳素结构钢中的中碳钢，8-12/kg，强度：600Mpa，为防锈，做氧化处理，俗称：发蓝、发黑。轴类零件用，如要求淬硬更高可用50钢。 *SKD11：46/kg，模具钢，淬火硬度>58，高硬度、高耐磨。 *ASP-23：520/kg，高硬度、高耐磨性、高韧性粉末高速钢，硬度高达HRC60-66，用于精密冲模的冲头。 *POM：俗称“赛钢”，白色45元/kg，黑65/kg，棒55/kg，防静电338/kg，耐磨性好。*UR：30/kg，俗称“优力胶”。*有机玻璃：（PMMA）28/kg，有一定强度和耐温变性，质较脆，表面硬度不够易擦毛。 *电木：（环氧树脂层压板）32/kg，电气绝缘性良好，作电器地板； *也可采用镀锌钢板做电器地板。 《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名：周文英 学生学号：201502703043 撰写日期：2015年11月 摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求，耐火材料与结构参数的分析，耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状，并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是：在基质中加入一定量的硅微粉，改变液相的粘度， 提高抗渣性；控制铝镁浇注料基质的粒径分布，使大颗粒含量一定保证其高温强度；使用球形轻骨料代替原来的致密骨料，提高气孔率，降低体积密度，提高能 源利用率，降低能耗。 关键词：铝镁浇注料；高温强度；抗渣性；热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance. 材料结构与性能（珍藏版） 一、何为金属键？金属的性能与金属键有何关系？ 二、试说明金属结晶时，为什么会产生过冷？ 三、结合相关工艺或技术说明快速凝固的组织结构特点。 四、画出铁碳合金相图，并指出有几个基本的相和组织？说明它们的结构和 性能特点。 五、说明珠光体和马氏体的形成条件、组织形态特征和性能特点。 六、试分析材料导热机理。金属、陶瓷和玻璃导热机制有何区别？将铬、 银、Ni-Cr合金、石英、铁等物质按热导率大小排序，并说明理由。 七、从结构上解释，为什么含碱土金属的玻璃适用于介电绝缘？ 八、列举一些典型的非线性光学材料，并说明其优缺点。 九、什么是超疏水、超亲水？超疏水薄膜对结构与表面能有什么要求？ 十、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征？ 答案自测 特别重要的名词解释 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径 （r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。 电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。 材料物理性能参数 表征材料在力、热、光、电等物理作用下所反映的各种特性。常用的材料物理性能参数有内耗、热膨胀系数、热导率、比热容、电阻率和弹性模量等。 内耗材料本身的机械振动能量在机械振动时逐渐消耗的现象。其基本度量是振动一个周期所消耗的能量与原来振动能量之比。测量内耗的常用方法有低频扭摆法和高频共振法。内耗测量多用于研究合金中相的析出和溶解。 热膨胀系数材料受热温度上升1℃时尺寸的变化量与原尺寸之比。常用的有线膨胀系数和体膨胀系数两种。热膨胀系数的测量方法主要有：①机械记录法；②光学记录法;③干涉仪法；④X射线法。材料热膨胀系数的测定除用于机械设计外，还可用于研究合金中的相变。 热导率单位时间内垂直地流过材料单位截面积的热量与沿热流方向上温度梯度的负值之比。热导率的测量，一般可按热流状态分为稳态法和非稳态法两类。热导率对于热机，例如锅炉、冷冻机等用的材料是一个重要的参数。 比热容使单位质量的材料温度升高1℃时所需要的热量。比热容可分为定压比热容cp 和定容比热容cV。对固体而言，cp和cV的差别很小。固体比热容的测量方法常用的有比较法、下落铜卡计法和下落冰卡计法等。比热容可用于研究合金的相变和析出过程。 电阻率具有单位截面积的材料在单位长度上的电阻。它与电导率互为倒数，通常用单电桥或双电桥测出电阻值来进行计算。电阻率除用于仪器、仪表、电炉设计等外，其分析方法还可用于研究合金在时效初期的变化、固溶体的溶解度、相的析出和再结晶等问题。 弹性模量又称杨氏模量，为材料在弹性变形范围内的正应力与相应的正应变之比（见拉伸试验）。弹性模量的测量有静态法(拉伸或压缩)和动态法（振动）两种。它是机械零部件设计中的重要参数之一。 材料阻隔性指标详解 1、材料的阻隔性 任何物体都有一定的渗透性，差别仅是一些物体的渗透性比较高，另一些的渗透性比较低。高分子聚合物的可透性较低，用它对物品进行包装可有效阻隔环境中氧气、水蒸气等的渗入，并保持包装内的特定气体成分，显著提高物品的保质期。 通常，在使用高分子聚合物或由它制得的相关材料包装物品时最关注材料对氧气、二氧化碳、氮气等常见气体的阻隔性以及对水蒸气的阻隔性，可用渗透性（Permeability）和透过量（Permeance）两项指标加以描述。其中渗透性表征的是一种材料的特性，不随材料厚度、面积等的变化而变化，而渗透物质的透过量只是一个制成品的性质，随材料厚度、结构等的变化而变化。 2、气体透过系数与气体透过量 一般我们用气体对材料的渗透性（即气体透过系数）和气体透过量评价材料的阻隔性，但是由于常见无机气体对材料的渗透性能直接取决于材料对气体的溶解度（S）以及气体在材料中的扩散系数（D），所以在评价材料的阻隔性时应根据需要对材料的气体透过系数、气体透过量、溶解度、以及扩散系数进行综合评定。 气体透过系数（P）是在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位厚度、单位面积的气体的体积，单位为：cm3·cm/cm2·s·Pa。气体透过量（Q）是在恒定温度和单位压力差下，在稳定透过时，单位时间内透过试样单位面积的气体的体积，单位为：cm3/m2·d·Pa。它们之间满足以下关系： 其中d是材料的厚度。 由于两者的单位不同，所以在计算时必须统一计算单位。例如，当材料气体透过系数的单位是cm3·cm/cm2·s·Pa而气体透过量的单位是cm3/m2·d·Pa时，仅是在计算过程中引入的测试时间单位就相差86400倍，面积单位又相差10000倍，所以在国标GB 1038中给出了1.1574×10-9这个系数用于单位的统一。 目前，各标准中对材料的气体阻隔性的指标定义比较混乱，如气体透过率（Gas Transmission Rate，GTR）在ISO标准（ISO 2556，ISO 15105-1）中是稳定透过时在恒定温度、单位压差下单位时间内透过单位面积试样的气体体积（与国标GB 1038中气体透过量的含义相同），单位是cm3/m2·d·atm；然而在ASTM D1434中它是指在试验状态下单位时间内透过单位面积试样的气体量，单位是mL（STP）/m2·d。因此建议大家在比对数据时首先要看清数据单位，以确定它们各属于哪一项指标，然后将同项指标的所有比对数据换算成相同的单位再进行比较。在ASTM D1434中给出了几组单位换算表，表1只是其中之一，用于气体渗透性单位之间的换算。 表1. 常用气体渗透性单位换算表 3、水蒸气透过系数与水蒸气透过量 一般我们用材料的水蒸气渗透性（即水蒸气透过系数）和水蒸气透过量来评价材料的水蒸气阻隔性，也有使用水蒸气渗透量（Water Vapor Permeance）进行评价的，其中最常用的是材料的水蒸气透过量。 水蒸气透过系数（PV）是在规定的温度、相对湿度环境中，单位时间内，单位水蒸气压差下，透过单位厚度、单位面积试样的水蒸气量，单位为：g·cm/cm2·s·Pa。水蒸气透过量（WVT，在ISO 2528、ASTM F1249等标准中也称为WVTR）是在规定的温度、相对湿度，一定的水蒸气压差和一定厚度的条件下，1m2的试样在24h内透过的水蒸气量。单位为：g/m2·24h。两者之间满足以下关系： 其中d是试样的厚度，△p是试样两侧的水蒸气压差，可查湿空气水蒸气压力表获得。 水蒸气渗透量（Water Vapor Permeance ，以下简称P）的概念在国标GB 1037中是没有的，但在ASTM的标准中有涉及，是在指定的温湿度条件下，试样两侧在单位水蒸气压差下，单位时间内透过单位面积试样的水蒸气量，单位是g/m2·s·Pa，所以而其中△p是试样两侧的水蒸气压差，而d是试样的厚度。 材料的水蒸气阻隔性的各项指标定义清晰，常用单位比较集中，可以参照表2（摘自ASTM E96）进行换算。 表2. 常用水蒸气各类阻隔性单位换算表 1.材料的结构层次有哪些，分别在什么尺度，用什么仪器进行分析？ 现在,人们通过大量的科学研究和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。 在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异,因此需要我们用不同的思路和方法去研究解决这些问题。更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同。一般地讲,空间尺度越大的,则描述事件的时间尺度也应越长。不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件。现代科学则按人眼能否直接观察到,且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制,而将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。之后,又有人将可以用光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。随着近年来材料科学的迅速发展,材料科学家中有人将微观世界作了更细致地划分。而研究基本粒子的物理学家可能还会把尺度向更小的方向收缩,并给出另外的命名。对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等。人类的研究尺度已小至基本粒子,大至全宇宙。但到目前为止,关于/世界的认识还在不断深化,因而对其划分也就还处于变动之中。即使是按以上的层次划分,其各界之间的边界也比较模糊,有许多现象会在几个尺度层次中发生。 在材料科学与工程领域中,对于材料结构层次的划分尚不统一,可以列举出许多种划分方法,例如:有的材料设计科学家按研究对象的空间尺度划分为三个 层次: (1)工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究。 (2)连续模型尺度:典型尺度在1Lm量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原子、分子的行为。 (3)微观设计层次:空间尺度在1nm量级,是原子、分子层次的设计。 国外有的计算材料学家,按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕,即 (1)宏观 这是人类日常活动的主要范围,即人通过自身的体力,或借助于器械、机械等所能通达的时空。人的衣食住行,生产、生活无不在此尺度范围内进行。其空间尺度大致在0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至数万公里人力跋涉之最远距离),时间尺度则大致在0.01秒(短跑时人所能分辨的速度最小差异)至100年(人的寿命差不多都在百年以内)。现今风行的人体工程学就是以人体尺度1m上下为主要参照的。 (2)介观 介观的由来是说它介于/宏观与/微观之间。其尺度主要在毫米量级。用普通光学显微镜就可以观察。在材料学中其代表物是晶粒,也就是说需要注意微结构了,如织构,成分偏析,晶界效应,孔中的吸附、逾渗、催化等问题都已开始显现。现在,介观尺度范围的研究成果在材料工程领域,如耐火材料工业、冶金工业等行业中有许多直接而成功的应用。 (3)微观 其尺度主要在微米量级,也就是前面所说/显微结构(世界)0。多年以来借助于光学显微镜、电子显微镜、X)衍射分析、电子探针等技术对于晶态、非晶态材料在这一尺度范围的行为表现有较多的研究,许多方法已成为材料学的常规手段。在材料学中,这一尺度的代表物有晶须、雏晶、分相时产生的液滴等。 (4)纳观 其尺度范围在纳米至微米量级,即10-6~10-9m,大致相当于几十个至几百个原子集合体的尺寸。在这一尺度范围已经显现出量子性,已经不再能将研究对象作为/连续体0,不能再简单地 常用材料特性及主要用途 常用印刷材料有：BOPP、KOP、MATOPP、NY、PET、PVC(收缩膜及扭结膜)、VMPVC（扭结）、PCO、PL 一、BOPP：中名为双向拉伸聚丙烯，它是经过双向拉伸后形成的薄膜，没有热封性能， 常用作印刷材料，特性如下： 1.透明度很高，故单层胶水袋及R袋常用材料; 2.抗拉强度、冲击强度、挺度优异； 3.耐寒性、耐热性优良，一般的冷冻食品可用此材料，使用温度范围是-40℃—120℃； 耐高温比PET差，所以制袋时容易出现起皱、翘边的现象； 4..隔水蒸汽的性能比PET材料好，隔氧性比PET材料差； 5..常用厚度为：20—40um,密度是：0.92g/c㎡ 6.用途：因其有优越性的防湿性能，适用于易吸潮的饼干、凉果、膨化食品、瓜子等表 层印刷材料。 7..燃烧及气味：OPP燃烧时没有烟，灭后有白烟，并有酸味； 二、KOP:中文名为涂改层双向拉伸聚丙烯，客观存在是OPP表层涂了一层约1—2um的聚 偏二氯乙烯（PVDC,也叫k涂层）,所以KOP既有OPP的性能，又有PVDC的优点； 1.外观呈微黄色，具有优异有隔水蒸汽及隔氧性能； 2.具有良好的耐药品性能； 3.阻止异味透过性能好； 4.常用厚度为21—22um，密度为0.99 g/c㎡ 5.用途：常用于月饼、香肠等含有油性及脂肪的食品。 6.注：MB777或MB21中在KOP基础上再涂上一层亚加力，其具有KOP的性能，同时又 比KOP更进一步。 7.KOP膜纵横都没有拉伸强度； 8.燃烧：KOP燃烧时有白烟； 9.KOP透水、透氧、保香性能都很好； 10.其他：K涂层量：4.5g/㎡—5g/㎡，属水性，水即可溶解其。 三、MATOPP:中文名为双向拉伸聚丙烯消光膜，它是以消光材料和聚丙烯，通过共挤出方 式，并经双向拉伸而生产的具有消光效果的薄膜；反光度小，呈半透明状，是一种 新型的包装材料。 1.具有很好的雅光效果； 2.隔水、隔氧的性能比OPP好； 3.没有热封性能，故不能作复合材料； 4.常用厚度为20um，密度为0.92 g/c㎡ 5.用途：常用于膨化食品、月饼、纸巾、化妆品的包装： 四、PET:中文名为聚酯膜，是由对苯二甲酸乙醇酯的薄膜材料，和OPP一样，是 在纵向拉伸后进横向拉伸的二级双向拉伸薄膜，或纵横同时拉伸，而后热固定的拉 伸膜。性能及用途如下： 1.抗张力：因是双向拉伸薄膜，故具有很强的抗张力，而在印刷、复合等加工过 附件二： 研究生课程教学大纲模板及格式要求 课程名称材料结构与性能 English Materials Structure and Properties 课程编号：开课单位：材料学院 课内总学时：60 教学方式：讲授、讨论 撰写人：考核方式：考试+论文 开课学期：Ⅰ学分数: 教学要求及目的 １．掌握并了解材料结构与性能所涉及的主要基本概念、研究方法和技术手段； ２．能够应用结构与物性所学的知识解决在今后从事材料物理的研究、工艺开发、材料设计与加工等方面所遇到的一些有关的理论和实验问题； ３．结合材料结构与性能之间关联的最新研究成果，让学生了解材料最新、最前沿的成果和应用。 课程主要内容 一、材料的原子和电子结构 ①……②……③……④…… 二、晶体结构 ①……②……③……④…… 三、晶体的缺陷 ①……②……③……④…… 四、力学性能 ①.微结构与基本力学性能②脆性破坏及其强度特性③屈服、韧性破坏及其强度特性④材料的增强、增韧方法及其机理⑤蠕变、疲劳及其强度特性 五、物理性能 ①……②……③……④…… 课程教材及主要 参考书 1吴学梅.材料物理性能与检测.科学出版社，2012年 2黄维刚，薛冬峰.材料结构与性能.华东理工大学出版社，2010年 3徐光宪.物质结构. 高等教育出版社，1999年 预修课程材料科学与工程基础、材料物理性能、材料分析方法 使用专业、范围材料学、材料物理与化学、材料工程 教学大纲实例： 现代分析 Modern Analysis 课程编号：开课单位：理学院 课内总学 32 教学方式：讲授 时： 撰写人：张浩考核方式：考试 开课学期：Ⅰ学分数: 2 教学要求 及目的 １．使学生了解实分析较为深入的知识，其中包括测度论、抽象积分理论、Hilbert空间、Banach空间及相关的算子理论； ３．……。 课程主要内容 一、测度论 ①测度的一般理论；②抽象积分理论；③积分中的重要定理。 二、L p-空间中的一般理论 三、Hilbert空间 ①正交性和正交投影；②Riesz 表示定理；③抽象Fourier分析。 四、Banach空间上的算子理论 ①Baire纲性定理；②共鸣定理；③开映射、逆映射定理；④闭图象定理；⑤Hahn-Banach 定理。 课程教材及主要参 考书 1 Walter Rudin：Real and Complex Analysis，McGraw-Hill Book Company(3rd)，1987 2 P. R. Halmos：Measure Theory，D Van Nostrand Company inc.，Princeton，N. J.， 3 吉田耕作，吴元恺等译.泛函分析.人民教育出版社，1980 预修课程数学分析、实变函数基础 使用专业、 数学及相关专业 范围 关于新型材料结构与性能的关系相关文章读后感 通过阅读文献，我了解了关于新型材料的一些基础知识。 新型材料是指那些新近发展或正在发展的、具有优异性能和应 用前景的一类材料。新型材料的特征： （1）生产制备为知识密集、技术密集和资金密集； （2）与新技术和新工艺发展密切结合。如：大多新型材料通过 极端条（如超高压、超高温、超高真空、超高密度、超高频、 超高纯和超高速快冷等）形成。 （3）一般生产规模小，经营分散，更新换代快，品种变化频繁。 （4）具有特殊性能。如超高强度、超高硬度、超塑性，及超导 性、磁性等各种特殊物理性能。 （5）其发展与材料理论关系密切。 新型材料的分类，根据性能与用途分为新型结构材料和功能材料。新型结构材料是指以力学性能为主要要求，用以制造各种机器零件和工程结构的一类材料。新型结构材料具有更高力学性能（如强度、硬度、塑性和韧性等），能在更苛该介质或条件下工作。 功能材料指具有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等性能的种类材料。广泛用于能源、计算机、通信、电子、激光、空间、生命科学等领域。根据材料本性或结合键分为金属材料、元机非金属材料、高分子材料、复合材料 新型材料，在国民经济中具有举足轻重的地位。对新一代材 料的要求是：（1）材料结构与功能相结合。（2）开发智能材料。 智能材料必须具备对外界反应能力达到定量的水平。目前的材料还停留在机敏材料水平上，机敏材料只能对外界有定性的反应。 （3）材料本身少无污染，生产过程少污染，且能再生。（4）制造材料能耗少，本身能创造新能源或能充分利用能源。 材料科学发展趋势：（1）研究多相复合材料。指两个或三个主相都在一个材料之中，如多相复合陶瓷材料，多相复合金属材料，多相复合高分子材料，金属—陶瓷、金属—有机物等。（2）研究并开发纳米材料。①把纳米级晶粒混合到材料中，以改善材料脆性。②利用纳米材料本身的独特性能。 基于材料结构和性能关系研究的材料设计,其核心科学问题有三: (l)寻找决定材料体系特性的关键功能基元； (2)材料微观结构和宏观功能特性的关系的研究； (3)基于功能基元材料体系的设计原理。 各种新型材料的开发研究越来越引起人们的重视,活性碳纤维(ACF)(或纤维状活性碳(FAC)是近几十年迅速发展起来的一种新颖的高效吸附材料。 ACF的吸附性能与其结构特征有密切关系.影响性能的结构因素可分为两个方面:其一为孔结构因素,如比表面积、孔径、孔容等。在通常情况下,比表面积与吸附量有正比关系;其二为表面官能团的种类和含量,例如含氮官能团的ACF对含硫化合物有优异的吸附能力. 附录常用材料的力学及其它物理性能 一、玻璃的强度设计值 f g(MPa) JGJ102-2003表5.2.1 二、铝合金型材的强度设计值 (MPa) GB50429-2007表4.3.4 三、钢材的强度设计值(1-热轧钢材) f s(MPa) JGJ102-2003表5.2.3 四、钢材的强度设计值(2-冷弯薄壁型钢) f s(MPa) 五、材料的弹性模量E(MPa) JGJ102-2003表5.2.8、JGJ133-2001表5.3.9 六、 材料的泊松比υ JGJ102-2003表5.2.9、JGJ133-2001表5.3.10、GB50429-2007表4.3.7 七、 材料的膨胀系数α(1/℃) JGJ102-2003表5.2.10、JGJ133-2001表5.3.11、GB50429-2007表4.3.7 八、 材料的重力密度γg (KN/m ) JGJ102-2003表5.3.1、GB50429-2007表4.3.7 九、 板材单位面积重力标准值（MPa ） JGJ133-2001表5.2.2 十、 螺栓连接的强度设计值一(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-1 十一、螺栓连接的强度设计值二(MPa) 十二、焊缝的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.1-3 十三、不锈钢螺栓连接的强度设计值(MPa) JGJ102-2003表B.0.3 十四、楼层弹性层间位移角限值 GB/T21086-2007表20 十五、部分单层铝合板强度设计值（MPa）JGJ133-2001表5.3.2 十六、铝塑复合板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.3 十七、蜂窝铝板强度设计值（MPa） JGJ133-2001表5.3.4 十八、不锈钢板强度设计值（MPa） 附录常用材料的力学及其它物理性能十九、玻璃的强度设计值 f g(N/mm2) 二十、铝合金型材的强度设计值 f a(N/mm2) 材料结构与性能答案 一、名词解释： 1.大分子(macromolecule)：由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量 聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。就字面上它是一个由许多(poly)部分(mer)组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。它意 味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的 单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需 要的链节多重重复重现。 2.共聚物：共聚物一词在历史上指由能自身均聚的单体聚合而生成的聚合物 3.结晶度(degree of crystallinity)：结晶高聚物结晶部分量地多少。分为质量结晶度和体积结晶度 4.等同周期（identity spacing)：高分子晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离，又称高分子晶体的晶胞结构重复单元。构成高分子晶体的晶胞结构重复单元有时与其化学重复单元不相同。 5.结晶过程：物质从液态（溶液或熔融状态）或气态形成晶体的过程。 二、概念区分： 1、微构象(microconformation)与宏构象(macroconformation) 微构象：即高分子的主链键构象，即是高分子主链中一个键所涉及的原子或原子团的构象 宏构象：沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象，它决定高分子的形状微构象指高分子主链键构象。宏构象指整个高分子链的形态。由于微构象的变化所导致的高分子的宏观形态(morphology) 2、应力(stress)与应变(strain) 应力（σ）是受力物体截面上内力的集度,即单位面积上的作用力 应变（ε）：在外力作用下，材料的几何形状和尺寸发生的变化 σ=Eε，E是弹性模量。 3、侧基(side group)与端基(end group) 侧基：侧基是一个主链上的分支，既不是低聚物的也不是高聚物的。 端基：端基是大分子或低聚物分子末端的结构单元 4、初期结晶(primary crystallization)与二次结晶(secondary crystallization) 初期结晶：物质从液态（溶液或熔融状态）或气体形成晶体。//初期结晶是结晶 期结晶完成之后的结晶过程，通常此过程的结晶速率较低。 二次结晶：指结晶后期发生在初晶结构下不完善的部位，或是发生在初始结晶材料结构与性能历年真题
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