材料成分结构性能三者间的关系
材料科学与工程方法论—4. 材料结构、性能与表征的因果关系
E tg （MPa）
3、材料的性能
陶瓷强度的测定： a. 弯曲强度：三点弯曲或四点弯曲方法； b. 抗拉强度：测定时技术上有一定难度，常用弯曲 强度代替，弯曲强度比抗拉强度高 20~40%； c. 抗压强度：远大于抗拉强度，相差10倍左右，特 别适合于制造承受压缩载荷作用的 零部件。
2、材料的结构
b. 实际的晶体结构
◆点缺陷：是一种在三维空间各个方向上尺寸都很小，尺寸范围
约为一个或几个原子间距的缺陷。如空位 ( 正常晶格结点上，未 被原子占有而空着的位臵 )、间隙(不占有正常的晶格位臵，而处 在晶格间隙中的多余原子 )、臵换原子(臵换晶格结点上的原子， 占据正常结点)。
空位
臵换原子
用化学式表示。Mg2Si
电子化合物：不遵守原子价规律，服从电子浓度规律； 间隙化合物：过渡族金属元素与C、N、H、B等原子半径较
小的非金属元素形成的化合物。
显微组织：材料中各相及更微观组元 (化学或几何学的)的形
貌及含量所构成的图象。(显微镜下所观察到的金属中的各种晶 粒的大小、形态和分布)
2、材料的结构
2、材料的结构
(2) 非金属的晶体结构
a. 陶瓷的组织结构： 陶瓷： 是由金属和非金属的无机化合物所构成的多晶固体物
质，实际上是各种无机非金属材料的总称。
晶体结构：以离子键为主的离子晶体(呈晶态) 以共价键为主的共价晶体(呈非晶态) 组织：晶相：是主要组成相。
(主晶相、次晶相、第三晶相) 材料的性能取决于主晶相。
高分子材料：以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物是分子中 含原子数很多，分子量很大的物质。高分子亦称大分子，高 分子化合物又称高聚物或聚合物。 结构： 大分子链的组成：非金属或非金属元素组成。 大分子链的构型：即高聚物结构单元的排列顺序和连接方式。 大分子链的形态： 线型结构：整个分子呈细长线条状
焊接结构试题及参考答案
1.判断题（是画√，非画×，）1.焊接过程中，材料因受热的影响（但未熔化）而发生组织和力学性能变化的区域称为焊接热影响区。
（√）2.熔合区是焊接接头中综合性能最好的区域。
（×）3.结构刚度增大时，焊接残余应力也随之增大。
（√）4.为了减小焊接变形，焊接平面交叉焊缝时，应当先焊横向焊缝，后焊纵向焊缝。
（√）5.承受动载的重要结构，可用增大焊缝余高来提高其疲劳强度。
（×）6.由于搭接接头不是焊接结构的理想接头，故很少采用。
（√）7．锰既是较好的脱氧剂，又是常用的脱硫剂，与硫化合成硫化锰，形成熔渣浮于熔池表面，以减少焊缝的热裂倾向。
（√）8．焊接过程中，硫易引起焊缝金属热裂，故一般规定：焊丝中的含硫量不大于0.040%，优质焊丝中不大于0.030%。
（√）9．若低碳钢含硫量过高，为防止焊接接头出现裂纹，焊前需进行预热，一般预热温度为100~150℃。
（√）10．多层焊过程中，第一层按规定的预热温度预热，以后各层的预热温度可敬逐层降低。
（×）11．影响焊接热循环的主要因素有：焊接热输入、预热和层间温度、工件厚度、接头形式及材料本身的导热性能等。
（√）12．焊接热输入仅与焊接电流和电弧电压有关，而与焊接速度无关。
（×）13．采用较小的焊接热输入，有利于减轻接头的应变脆化程度。
（√）14．可焊性试验的主要目的是选择适用于母材的焊接材料，确定合适的焊接工艺。
（√））15、焊接工艺评定主要因素变更时，不影响接接头的机械性能，则不需重新评定焊接工艺。
(×)16、在同一类别钢材中钢材的钢号变更，焊接工艺就要重评定。
(×)17、焊接结构的疲劳断裂通常是在焊接接头处开始产生。
(√)18、提高t形接头疲劳强度的根本措施是开坡口焊接和加工焊缝过渡区使之圆滑过渡。
(√)19、焊接热影响区的大小与焊接工艺参数无关。
（×）20、在焊接过程中，碳是一种良好的脱氧剂，所以焊芯中含碳量越高越好。
实验一平衡态铁碳合金成分、组织、性能之间关系的分析
实验一平衡态铁碳合金成分、组织、性能之间关系的分析1.1典型铁碳合金的平衡组织观察与分析一、实验目的1通过实验能识别铁碳合金在平衡状态下的显微组织。
2掌握碳含量对铁碳合金平衡组织形貌及相组成比例的影响。
二、实验原理简介利用金相显微镜观察金属的内部组织和缺陷的方法称为显微分析或金相分析。
合金在极其缓慢的冷却条件如退火状态下所得到的组织称为平衡组织。
铁碳合金平衡组织的观察与分析要依据Fe-Fe3C相图来进行。
1室温下铁碳合金基本组织特征1铁素体F 铁素体是碳溶于-Fe中形成的间隙固溶体。
经35的硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下呈现白亮色多边形晶粒。
在亚共析钢中铁素体呈块状分布当合金的含碳量接近于共析成分时铁素体则呈断续的网状分布于珠光体晶界上。
2渗碳体Fe3C 渗碳体是铁与碳形成的一种化合物。
经35的硝酸酒精溶液浸蚀后在显微镜下为白亮色若用苦味酸钠溶液浸蚀则渗碳体呈暗黑色而铁素体仍为白亮色由此可以区别铁素体和渗碳体。
由于铁碳合金的成分和形成条件不同渗碳体可以呈现不同的形状一次渗碳体是由液相中直接结晶出来呈板条状游离分布二次渗碳体是从奥氏体中析出的呈网状分布在珠光体晶界上三次渗碳体是从铁素体中析出呈窄条状分布在铁素体晶界上。
3珠光体P 珠光体是铁素体和渗碳体的两相复合物。
在平衡状态下它是由铁素体和渗碳体相间排列的层片状组织。
经35的硝酸酒精溶液浸蚀后铁素体和渗碳体皆为白亮色而两相交界呈暗黑色线条。
在不同的放大倍数下观察时组织特征有所区别。
如在高倍600倍以上下观察时珠光体中平行相间的宽条铁素体和细条渗碳体都呈白亮色而两相交界为暗黑色在中倍400倍左右下观察时白亮色的渗碳体被暗黑色交界所“吞食”而呈现为细黑条这时看到的珠光体是宽白条铁素体和暗黑细条渗碳体的相间复合物在低倍200倍以下下观察时无论是宽白条的铁素体还是暗黑细条的渗碳体都很难分辨这时珠光体呈现暗黑色块状组织。
4变态莱氏体Ld 变态莱氏体是珠光体和渗碳体组成的复合物。
阐述金属材料组织和性能之间的关系
阐述金属材料组织和性能之间的关系金属材料和其性能在机械热处理加工中非常重要，我国关于这方面书籍很多，就说明了金属材料组织及其性能在机械行业非常重要。
金属材料和热处理主要的研究内容是通过了解和研究金属材料的具体成分含量；金属材料的组织结构和金属材料的性能等这三者之间的变化规律，找出改变金属内部组织的方式方法来改变金属材料的性能和结构的一种物理学理论，由于金属材料和性能是一项非常复杂的研究领域，通常使用和研究起来较为繁琐，文章针对金属材料组织和性能之间的关系，来详细的阐述在机械性能方面两者之间的关联，为我国的机械加工和热处理行业贡献自己的力量。
标签：金属材料；组织性能；机械热处理我们在进行生产过程中，一个非常重要的前提就是生产中应用的原料。
因此现在的机械行工业中很多企业都会在经济条件允许的前提下，准备大量的生产材料，以备不时之需。
金属材料在机械加工行业是非常普遍和重要的生产材料，在很多的行业中都能应用到，例如机械制造业，电力行业等。
金属材料可以在生产过程中提供必要的加工，改良基础。
需要指出的是由于金属材料存在很多性能和类别之间的差异，在机械加工的过程中，要仔细的区分和选择生产过程中的金属材料。
详细的掌握金属材料的各种性能和组织在加工生产过程中有很好的指导意义。
1 金属材料的具体分类和实际应用在机械加工过程中，金属材料是其加工生产的保障，机械加工成品的质量优劣和金属材料有着非常重要的关联。
近些年，我国在金属材料的性能和组织方面的研究已经取得了一定的研究成果，这些成果中有的已经应用到了我国的金属材料加工过程中，为我国的金属材料的加工起到了重要的指导作用。
从我国的金属材料的种类来分析，我国的金属材料主要分为三种，文章针对这三种金属材料的不同进行三方面的分析。
第一个方面是黑色金属材料的具体组成和应用。
第二个方面是有色金属材料的具体组成和应用。
第三个方面是特种金属材料的具体组成和应用。
下面进行详细的分析和论述。
材料四要素
材料科学四要素的内涵和关系摘要：材料科学四要素的提出，在貌似不相关的材料之间找到了共同点，反映了材料科学与工程研究中的共性问题。
这里综述了材料科学四要素的内涵，并具体讨论了它们相互之间的关系与作用。
关键字：材料科学,四要素,共同点，内涵，关系与作用Connotation and relationship of four elementsin materials scienceAbstract:There find common ground in the material that seemingly do not related to eachother with the four elements of materials science that reflects the common problems in materials science and engineering research are proposed. Here reviewed the connotation of the four elements of materials science, And the relationship between them are discussed in detail.Key words: materials science，the four elements，common ground，connotation，relationship and effect材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
它不仅是人类进化的标志，而且是社会现代化的物质基础与先导。
20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。
80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关，材料的研究、开发和应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。
陶瓷材料的结构与性能关系研究
陶瓷材料的结构与性能关系研究1. 引言陶瓷材料是一类重要的结构材料，因其良好的耐热、耐腐蚀性以及高硬度等特性，在各个领域都有广泛的应用。
想要进一步提升陶瓷材料的性能，就需要深入研究其结构与性能之间的关系。
2. 表面形貌与力学性能陶瓷材料的表面形貌对其力学性能有着重要的影响。
通常，表面越光滑，材料的强度和韧性就越高。
光滑的表面能减少材料内部的裂纹和孔洞的存在，从而提高其强度。
同时，表面形貌也会影响材料的磨损和摩擦性能。
研究发现，通过调节陶瓷材料的表面形貌，可以有效地提高其力学性能。
3. 晶体结构与热性能陶瓷材料的晶体结构对其热性能有着重要的影响。
各种陶瓷材料的晶体结构不同，其热膨胀系数和导热系数也会不同。
例如，氧化铝的热膨胀系数较低，具有良好的热稳定性，适用于高温环境。
而氮化硅的导热系数很高，可以作为热散射材料使用。
因此，通过研究陶瓷材料的晶体结构，可以为其在不同温度和热环境下的应用提供参考。
4. 缺陷与导电性能陶瓷材料中的缺陷对其导电性能有着重要的影响。
通常，导电性能较好的陶瓷材料往往具有更多的缺陷，如空位、杂质等。
这些缺陷能够提供导电路径，从而增强材料的导电性能。
例如，氧化锌陶瓷中的氧空位可以提供电子迁移的通道，因此氧化锌陶瓷具有良好的导电性能。
研究陶瓷材料中缺陷与导电性能的关系，可以为设计和制备具有特定导电性能的陶瓷材料提供指导。
5. 成分与光学性能陶瓷材料的成分对其光学性能有着决定性的影响。
不同元素的添加和摩尔比例变化，会对陶瓷材料的吸收、透射和散射等光学性质产生显著影响。
例如，掺杂不同元素的陶瓷材料可以实现对特定波长的光的吸收和发射。
这一特性使得陶瓷材料在光学器件中有广泛应用，如激光器、光纤等。
因此，深入研究陶瓷材料的成分与光学性能的关系，可以为其在光学领域的应用提供理论基础。
6. 结论陶瓷材料的结构与性能之间存在着密切的关系。
不同的结构特点会导致陶瓷材料具有不同的力学性能、热性能、导电性能和光学性能等特性。
材料成分结构性能三者间的关系
材料成分结构性能三者间的关系
1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。
同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。
对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好。
2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。
比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。
3、钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。
同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。
4、铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。
不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。
碳溶解于Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。
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材料科学与工程专业概论
同学们大家好，祝贺同学们考入辽宁工程技术大学材料学院。
相信在座同学除了对大学生活怎么进行规划感到迷茫，也会对自己所学专业仍然存在疑虑：材料学是研究什么的？我们可以在材料学里学到什么呢？学了这个学科有什么用处呢？因此我们开设这门材料科学与工程专业概论以解答同学们的这些问题，让咱们对材料学从一个感性认识上升到理性认识。
一、材料的定义首先第一节我们介绍一下材料的定义。
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。
如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础。
二．材料的分类然后我们看材料的分类。
材料可按其成分及物理化学性质可分为：a金属材料(铸铁、碳钢、铝合金)、b无机非金属材料(水泥、玻璃、陶瓷)、c有机高分子材料(塑料、合成橡胶、合成纤维)d复合材料（由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料，如石墨/铝复合材料、碳/陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料）。
按使用用途材料可分为结构材料（主要利用材料的强度、韧性、弹性等力学性能，用于制造在不同环境下工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料，即机械结构材料和建筑结构材料）和功能材料（由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料）。
按照应用领域来分材料可以分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。
按来源可分为人工材料和天然材料。
三、材料的地位和作用1. 材料是人类文明的里程碑我们中学阶段学过经济发展史，纵观人类利用材料的历史，材料起着举足轻重的作用，是一切生产和生活的物质基础，是生产力的标志，是人类进步的里程碑。
石器时代：早在一百万年以前，人类开始进入旧石器时代，可以使用石头作为工具。
一万年以前，人类开始进入新石器时代，将石头加工成器具和工具如左下角图，在8000年前，开始人工烧制成陶器，用于器皿和装饰品如彩陶双耳罐。
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从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系
钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。
我们都知道初铁外，C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用，钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。
随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。
同时含碳量对工艺性能也有很大影响。
对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。
由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。
对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。
而那些比例极小的合金加入，可以对钢的性能产生很大影响。
可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。
那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。
比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性；锰可提高钢的强度，提高对低温冲击的韧性；稀土元素可提高强度，改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。
钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。
钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。
同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。
铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。
铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。
不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。
碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。
其显微组织与工业纯铁也相似。
碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。
在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，故奥氏体的硬度较低，塑性高。
通常在对钢铁材料进行热变形加工，都应将其加热呈奥氏体状态。
由此，从钢铁材料中，我们看到，材料的成分，结构和性能是密不可分的三者。
成分和结构往往可以极大的影响材料的性能，而成分和结构之间也是相互影响的。
1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。
同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。
对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好。
2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。
比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。
3、钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。
同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。
4、铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。
不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。
碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。
其显微组织与工业纯铁也相似。
碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。