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
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
材料科学公开课揭示材料结构与性能的关系与应用
材料科学公开课揭示材料结构与性能的关系与应用材料科学是研究材料的结构、性能、制备和应用的学科。
通过了解材料的结构与性能之间的关系，可以进一步探索材料在不同领域的应用。
本文将介绍材料科学公开课揭示材料结构与性能的关系，并讨论材料的应用。
一、材料的结构与性能关系材料的结构决定了其性能。
在材料科学公开课中，结构与性能之间的关系是核心内容之一。
1. 原子结构与材料性能材料的性质与其原子结构直接相关。
原子之间的排列方式和连接方式决定了材料的物理、化学性质以及机械性能。
例如，晶体结构决定了材料的硬度、脆性和导电性等。
2. 晶体结构与材料性能晶体结构是材料中最常见的结构类型。
晶体结构的不同排列方式导致了材料的不同性能。
以金属为例，金属晶体结构的紧密堆积使其具有良好的导电性和导热性。
3. 晶界与材料性能晶界是晶体中不同晶粒的交界面，是材料结构中的缺陷。
晶界的存在会影响材料的力学性能和耐腐蚀性能。
晶界的移动和排列方式与材料的塑性变形有密切关系。
4. 亚晶界与材料性能亚晶界是晶体内部的小区域，其存在影响了材料的机械性能和形变行为。
亚晶界的形成与原子的错位有关，通过亚晶界可以增加材料的强度和硬度。
二、材料结构与性能的应用材料的结构与性能关系对材料应用有重要意义。
在材料科学公开课中，介绍了结构与性能的应用实例。
1. 智能材料智能材料是指具有响应外界刺激并实现某种功能的材料。
通过调整材料的结构和成分，可以使材料具有特定的电、磁、光等性能，从而实现智能材料的应用。
智能材料广泛应用于传感器、致动器等领域。
2. 功能性材料功能性材料是指具有特殊功能的材料，如陶瓷、磁性材料、光学材料等。
这些材料的特殊功能与其结构密切相关。
例如，光学材料的透明性和折射率与其结构有关，可以实现透明导电薄膜的应用。
3. 先进材料先进材料是指具有特殊性能和广泛应用前景的材料。
通过研究材料的结构与性能之间的关系，可以设计新型的先进材料。
例如，碳纳米管具有优异的强度和导电性能，广泛应用于电子器件和材料强化领域。
材料学中的材料结构与性能表征
材料学中的材料结构与性能表征引言材料学作为一门研究材料结构与性能的学科，对于现代科技和工程领域的发展起着至关重要的作用。
材料的结构与性能表征是材料学研究的核心内容之一，通过对材料的结构进行分析和表征，可以深入了解材料的性能特点，为材料的设计、制备和应用提供科学依据。
本教案将从材料结构与性能表征的基本原理、常用表征方法以及应用案例等方面进行论述，旨在帮助学生全面了解材料学中的材料结构与性能表征。
一、材料结构与性能的关系1.1 结构对性能的影响材料的结构是决定其性能的重要因素之一。
不同的结构特征会导致材料具有不同的物理、化学和力学性质。
例如，晶体结构的不同会影响材料的硬度、导电性和热导率等性能。
因此，了解材料的结构特征对于预测和改善材料性能至关重要。
1.2 结构与性能的相互作用材料的性能也会反过来影响其结构特征。
例如，材料的应力状态和温度会引起晶体结构的变化，从而改变材料的力学性能。
此外，材料的化学环境和加工工艺等因素也会对结构和性能产生重要影响。
因此，研究材料的结构与性能之间的相互作用是材料学研究的重要课题之一。
二、材料结构的表征方法2.1 光学显微镜观察光学显微镜是最常用的材料结构表征工具之一。
通过对材料的显微观察，可以获取材料的形貌、晶体结构和相组成等信息。
此外，还可以利用偏光显微镜观察材料的光学性质，如双折射现象和偏光图样等。
2.2 电子显微镜观察电子显微镜是一种高分辨率的材料结构表征工具，包括扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。
SEM可以观察材料的表面形貌和微观结构，而TEM可以观察材料的原子尺度结构和晶体缺陷等。
2.3 X射线衍射分析X射线衍射是一种利用材料对X射线的衍射现象来研究其结构特征的方法。
通过测量材料的衍射图样，可以确定材料的晶体结构、晶格参数和晶体取向等信息。
此外，X射线衍射还可以用于分析材料的晶体缺陷和相变等现象。
2.4 核磁共振谱学核磁共振谱学是一种通过测量材料中原子核的共振信号来研究其结构和化学环境的方法。
材料科学与工程四要素之间的关系
材料科学与工程四要素之间的关系英文回答：Materials science and engineering (MSE) encompasses the design, development, and application of materials for a wide range of industries. It involves the study of the structure, properties, and behavior of materials, and how these factors influence their performance in specific applications. MSE is a multidisciplinary field that draws on knowledge from chemistry, physics, mathematics, and engineering.The four elements of MSE are:1. Materials Characterization: This involves using a variety of techniques to determine the structure, composition, and properties of materials. Characterization techniques can be used to identify different phases, defects, and impurities in materials, as well as to measure their mechanical, electrical, thermal, and opticalproperties.2. Materials Processing: This involves the techniques used to produce materials with specific properties. Processing techniques can include casting, forging, rolling, heat treatment, and chemical vapor deposition.3. Materials Design: This involves using knowledge of the structure and properties of materials to design new materials with specific properties. Design techniques can include alloying, doping, and composite materials.4. Materials Applications: This involves usingmaterials in a variety of applications, such as in electronics, energy, transportation, and medicine. Applications engineers must consider the specific requirements of each application when selecting materials.The four elements of MSE are closely interrelated. For example, the characterization of a material's propertiescan inform the design of a new material with improved properties. Similarly, the processing of a material canaffect its structure and properties, which in turn can affect its performance in a specific application.MSE is a rapidly growing field, driven by the need for new materials with improved properties for a wide range of applications. MSE research is focused on developing new materials that are stronger, lighter, more durable, more efficient, and more sustainable.中文回答：材料科学与工程（MSE）涵盖了为广泛的行业设计、开发和应用材料。
材料科学与工程四要素
材料科学与工程四要素材料科学与工程是一门研究材料的性能、结构和制备工艺的学科，它是现代工程技术的重要基础。
在材料科学与工程中，有四个重要的要素，它们分别是材料的结构、性能、加工工艺和应用。
这四个要素相互联系、相互影响，构成了材料科学与工程的核心内容。
首先，材料的结构是材料科学与工程的基础。
材料的结构包括原子、晶体、晶粒、晶界、晶粒内部的位错等。
不同的材料结构决定了材料的性能，如金属材料的晶粒大小和形状决定了其力学性能，陶瓷材料的晶粒尺寸和分布决定了其导热性能等。
因此，理解和控制材料的结构对于材料的性能和加工具有重要意义。
其次，材料的性能是材料科学与工程的核心内容之一。
材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能、热学性能等。
不同的材料具有不同的性能，如金属材料具有良好的导电性和导热性，陶瓷材料具有良好的耐高温性和耐腐蚀性等。
因此，理解和控制材料的性能对于材料的应用具有重要意义。
再次，材料的加工工艺是材料科学与工程的重要组成部分。
材料的加工工艺包括原料的提取、材料的制备、材料的成型、材料的热处理等。
不同的加工工艺会对材料的结构和性能产生重要影响，如金属材料的热处理会改变其晶粒的尺寸和分布，陶瓷材料的成型工艺会影响其力学性能等。
因此，理解和控制材料的加工工艺对于材料的性能和应用具有重要意义。
最后，材料的应用是材料科学与工程的最终目的。
材料的应用包括材料在工程、制造、生活等方面的应用。
不同的材料具有不同的应用领域，如金属材料广泛应用于汽车、航空、建筑等领域，陶瓷材料广泛应用于电子、化工、医药等领域。
因此，理解和控制材料的应用对于推动工程技术的发展具有重要意义。
综上所述，材料科学与工程的四要素，即材料的结构、性能、加工工艺和应用，相互联系、相互影响，共同构成了材料科学与工程的核心内容。
只有深入理解和掌握这四个要素，才能推动材料科学与工程的发展，促进工程技术的进步。
材料科学中的结构表征与性能分析
材料科学中的结构表征与性能分析材料科学是一门研究材料的结构、性质和性能之间关系的学科。
在材料科学中，结构表征和性能分析是非常重要的研究方法，用于揭示材料的内部结构以及其对外界环境的响应。
本文将讨论材料科学中的结构表征与性能分析的相关内容。
一、材料的结构表征1. 光学显微镜观察光学显微镜是最常用且简单的材料结构表征方法之一。
通过光学显微镜可以观察到材料的表面形貌和内部微观结构，如晶界、颗粒分布等。
此外，还可以对材料进行晶体学分析，确定晶体结构和晶体取向。
2. 扫描电子显微镜（SEM）SEM是一种高分辨率的表面成像技术。
它利用电子束与样品表面相互作用的方式，获得材料表面的形貌和微观结构信息。
与光学显微镜相比，SEM可以获得更高的放大倍数和更详细的细节。
3. 透射电子显微镜（TEM）TEM是一种通过物质对电子的散射来观察材料内部结构的技术。
通过透射电子显微镜可以获得材料的高分辨率图像，并对材料的晶体结构、晶界、缺陷等进行详细分析。
4. X射线衍射（XRD）X射线衍射是一种通过材料对X射线进行衍射来确定材料晶体结构的方法。
XRD可以获得材料的晶体结构信息、晶格常数、晶体取向、影响材料性能的晶体缺陷等信息。
5. 核磁共振（NMR）核磁共振是一种通过观察核自旋在外加磁场下的行为来分析材料结构的方法。
核磁共振可以用于确定材料中不同原子核的类型和数量，了解材料的化学结构。
二、材料性能的分析1. 机械性能分析机械性能是材料重要的性能之一，包括强度、韧性、硬度、延展性等。
通过拉伸试验、硬度试验、冲击试验等可以测定材料的机械性能。
此外，还可以通过纳米压痕测试、微弯曲测试等方法对材料的力学性能进行研究。
2. 热性能分析热性能包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等。
热膨胀系数可以通过热膨胀仪进行测量，热导率可以通过热导率仪进行测定。
热性能的分析可以为材料在高温环境下的应用提供重要的指导。
3. 导电性能分析导电性能是指材料对电流的导电能力。
材料科学与工程方法论—1. 方法论概述
一
方法论概述 材料科学与工程研究的客观规律性 材料科学与工程的整体观 材料结构、性能与表征的因果关系 材料设计与制备的统一性
环境、能源、信息、军工、铁道材料的发展观
二 三 四
五 六
要 求
写一篇包含下列内容的报告 （1）什么是方法论 （2）材料科学与工程方法论体系及其主要内容 （3）方法论在材料科学与工程研究中的作用 （4）如何使用方法论进行材料科学与工程研究工作 （5）体会 （字数不少于6000字，手写，有参考文献）
【方法论】： 1）要树立全局观念，办事情要从整体着眼，寻求最优目标。 (2)搞好局部，使整体功能得到最大发挥。
【应用范围】：想问题、办事情，要树立整体观念和全局思想，从整体着眼， 又要搞好局部；在有色金属加工企业的立项问题上，要树立“大工程化” 的思想；要正确处理总厂和分厂的关系，必须维护企业的整体利益，又充 分调动分厂的积极性。
【原理】 ：（1）尊重客观规律离不开发挥主观能动性。（2）发挥主观能 动性要以尊重客观规律为基础。
【方法论】： 既要尊重客观规律，按客观规律办事，实事求是；又要充分 发挥主观能动性，把尊重客观规律和发挥主观能动性结合起来。
【应用范围】：材料工作者的科研活动都是尊重客观规律和发挥主观能动性 的结合。如材料的发展、工艺的发展、纳米材料的研究、能源材料的研究、 大飞机工程的实施，发动机专项和新材料专项的实施等等。
2. 原理与方法论
联系的普遍性和客观性原理 【原理】 ：世界上的一切事物都处在普遍联系之中，没有孤立存在的事物， 整个世界就是一个普遍联系的统一整体。事物的联系是客观的，不以人的 意识为转移，不能否认和割断事物之间的客观联系，也不能主观臆造联系。 【方法论】： 用联系的观点看问题，具体地分析事物之间的联系，根据事 物的固有联系改变事物的状态（改变条件创造条件），建立新的具体联系。 【应用范围】：材料科学与工程的研究必须处理好性能、结构、环境、过程、 能量之间的关系；要处理好新材料产业“研发一代、生产一代、储备一代”之 间的关系。 因果联系原理 【原理】 ：引起和被引起的关系就是因果联系，任何事物都处于因果联系之 中，有因必有果，有果必有因。因果联系具有普遍性、客观性、条件性。
北京市考研材料科学与工程复习资料材料结构与材料性能重点梳理
北京市考研材料科学与工程复习资料材料结构与材料性能重点梳理北京市考研材料科学与工程复习资料——材料结构与材料性能重点梳理材料结构与材料性能是材料科学与工程中的关键概念，理解和掌握这一内容对于考研学子来说至关重要。
本文将对北京市考研材料科学与工程中材料结构与性能的重点内容进行梳理，以帮助考生加深对这一知识领域的理解。
一、晶体结构晶体是指一种各向同性有序排列的固体材料。
晶体的结构对材料的性能和行为具有重要影响。
在复习过程中，需要重点掌握以下几种晶体结构：1. 立方晶系结构：包括面心立方结构和体心立方结构。
面心立方结构包括最密堆积结构和六方密堆积结构，体心立方结构包括简单立方结构。
2. 其他晶系结构：包括正交晶系、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系等。
每种晶系结构都具有特定的晶格参数和晶胞结构，通过学习其特点和性质，可以深入理解晶体的结构及其性能。
二、非晶态结构与晶体不同，非晶态结构是一种无序排列的结构，它不具有长程有序性。
在考研复习中，需要关注以下几个重点：1. 非晶态结构的形成机理：非晶态材料的形成与凝固方式、冷却速率等因素密切相关。
了解非晶态结构形成的基本原理，可以帮助理解材料的性能和制备方法。
2. 非晶态材料的性质：非晶态材料具有特殊的物理、化学和力学性质，如高硬度、高弹性模量、高抗蠕变性能等。
对这些性质的理解是复习的关键。
三、材料的微观结构与宏观性能关系材料的微观结构对宏观性能具有重要影响。
在考研复习中，需要了解以下几个方面的内容：1. 晶体缺陷与材料性能：晶体缺陷是晶体结构中的缺陷点或缺陷线，包括点缺陷（如空位、插入原子等）和线缺陷（如位错等）。
不同类型的晶体缺陷对材料的导电性、热导性和机械性能等有着不同的影响。
2. 相图与相变：相图是描述材料在不同压力和温度下相变规律的图表形式。
通过学习相图，可以了解材料在相变过程中的结构变化和性能变化规律。
3. 材料的组织与性能：通过改变材料的热处理工艺和合金元素的配比，可以有效调控材料的组织结构，从而改变材料的性能。
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臵换固溶体
间隙固溶体
2、材料的结构
(4) 金属化合物(金属间化合物)：是指合金组元间发生相互作用而形成的具有 金属特性的新相。此新相可能是另一种固溶体，也可能是一种晶格类型和性 能完全不同于任一合金组元的化合物。
a. 特点：具有一定的金属性质；熔点高、硬而脆， 塑性、韧性不高。 b. 种类：正常价化合物：符合一般化合物的原子价规律，成分固定，可
弹性和刚度
e
• 弹性：指标为弹性极限e，即材 料承受最大弹性变形时的应力。 • 刚度：材料受力时抵抗弹性变形 的能力。指标为弹性模量E。
弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐 渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金 化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变 截面形状来提高零件的刚度。
材料科学与工程方法论
中南大学 王德志
提纲
一
方法论概述 材料科学与工程研究的客观规律性 材料科学与工程的整体观 材料结构、性能与表征的因果关系 材料设计与制备的统一性
环境、能源、信息、军工、铁道材料的发展观
二 三 四
五 六
四、材料结构、性能与表征的因果关系
1、材料的结构与性能
核心关系
其核心是围绕: “结构与性能”的相互辩证关系
金属的加工工艺与结构、性能的关系
金属塑性变形后的组织结构与性能
(1) 塑性变形后金属的组织结构： a. 显微组织的变化：形成“纤维组织”； b. 亚结构的细化：位错缠结、晶粒破碎； c. 织构现象的产生： 织构：在塑性变形过程中，晶粒转动，当变形量达到一定程 度(70~90%以上)时，会使绝大部分晶粒的某一位向与 外力方向趋于一致。 缺陷：制耳； 优点：使硅钢片的特定晶界、晶向平行于磁力线方向，提 高导磁率， 减小磁滞耗损。
3、材料的性能
材料的性能是指材料的性质和功能。性质是本身所具有的特 质或本性；功能是人们对材料的某种期待与要求或某种可以承担 的功效，以及承担该功效下的表现或能力。 使用性能 力学性能 物理性能 化学性能
材料的性能
铸造性 可锻性 可焊性 切削加工性 热处理性
工艺性能
3、材料的性能
力学性能：
材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷 （拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出 的力学特征 。 常用的力学性能：
支链型结构：主链上有一些或长或短支链 体型结构：在空间呈网状结构。 大分子链的构象：由于单键内旋引起的原子在空间占据不同位臵所构成的分子链 的各种形象。 柔性链、刚性链 高聚物的聚集态结构：晶性高聚物：排列规则有序无定性 高聚物：排列规则无序
2、材料的结构 相：
(1) 定义：具有相同的物理或化学性能并与该系统的其 余部分以界面分开的物质部分。(具有同一化 学成分、同一结构和原子聚集状态，并以界 面互相分开的、均匀的组成部分) (2) 相的结构类型： 固溶体：相的晶体结构与某一组元的晶体结构相同； 金属化合物：相的晶体结构与组元的晶体结构均不相同 (3) 固溶体：
(3) 从已有的知识对图象进行判断，作出结论；
(4) 分辨能力约0.1mm； (5) 断面上的外来物质或其它环境因素对于图象及判断可以有干扰。
2、材料的结构
材料的晶体结构：
(1) 金属的晶体结构： a. 典型的晶体结构
在金属元素中，约90%以上的金属晶体结构属于如下三种密排的晶格形式： 体心立方(b.c.c) 面心立方(f.c.c) 密排六方(h.c.p) body-centered cubic face-centered cubic hexagonal close-packed
l1 l 0 100% l0
断面收缩率：
F0 F1 100% F0
断裂后
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
1、材料的结构与性能
组织结构
材料性能
1、材料的结构与性能
服役行为与寿命
材料的合成与制备：研究获取材料的 手段，以工艺技术的进步为标志；
成分与组织结构：反映材料的本质， 是认识材料的理论基础；
成分与 组织结构 合成与制备
材料特性
材料特性：表征了材料固有的性能， 是选用材料的重要依据； 服役行为与使用寿命：与材料的加工 和服役条件相结合来考察材料的使用 寿命，它往往成为 MSE 的最终目标。
1、材料的结构与性能
化学成分 组成
组织结构
性 能
工作条件
制备
加工工艺
结构表征与 性能检测
2、材料的结构
定义：
表明材料的组元及其排列和运动方式。 (1) 组元：一般用材料中原子的种类和数量来表示成分，原子种类叫组元。
(2) 排列方式：组元间的排列方式取决于组元间的结合类型。
(3) 运动方式：用文字描述或参量来表达原子(或分子)及电子的运动。 结构的测定：通过人眼来确定。 具有以下特点： (1) 籍助于可见光入射在材料的断面上； (2) 从反射光获得断口的图象；
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
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
3、材料的性能
强度与塑性
• 强度：材料在外力作用下抵抗 s
变形和破坏的能力。
屈服强度s：材料发生微量塑性 变形时的应力值。 条件屈服强度0.2：残余变形量 为0.2%时的应力值。
0.2
抗拉强度b：材料断裂前所承受
的最大应力值。
3、材料的性能
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为： 伸长率：
Байду номын сангаас
间隙原子
点缺陷的存在，原子间作用力的平衡被破坏，周围其它原子发生 靠拢或撑开的不规则排列，此变化为晶格畸变。
2、材料的结构
◆线缺陷：是在三维空间两维方向尺寸较小，在另一维方向 的尺寸相对较大的缺陷。如位错。 位错：是晶体中的某处有一列或若干列原子发生了 某种有规律的错排现象。 位错对材料的强度理论有很大贡献。 ◆面缺陷：是在三维空间一维方向上尺寸很小，另外两维 方向上尺寸较大的缺陷。主要是晶界和亚晶界。 多晶体中，晶粒位向不同，存在位向差，晶粒交界处原 子排列不一致，存在一个过渡层，即晶界。 实际晶体中，这三种缺陷随加工条件变化而变化，可 产生、发展，也可消失，对材料性能有很大影响。
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。
3、材料的性能
• 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称 为变形。
• 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。
• 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机
3、材料的性能
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
拉 伸 试 验 机
低碳钢的应力-应变曲线
拉伸试样
3、材料的性能
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
(3) 晶粒长大： 再结晶后，形成等轴晶，若T↗，或t↗，则d↗。 a. 是一个自发过程：d ↗ ，晶界面积↘，表面能↘，是 一个能量降低的自发过程。 b. 实质：晶界迁移。 一个晶界的边界向另一晶粒迁移，把另一晶粒中 的晶格位向逐步地改变成为与这个晶粒相同的晶格位 向，于是另一晶粒便逐步地被这一晶粒“吞并”，合并成 为一个大晶粒。 c. 正常长大与异常长大： 正常长大：再结晶后的晶粒细而均匀，长大时均匀； 异常长大：再结晶后的晶粒大小不均匀，大晶粒吞并小 晶粒，形成异常粗大的晶粒。(二次再结晶)
2、材料的结构
(2) 塑性变形后金属的性能：
a. 力学性能：强度、硬度↗，塑性、韧性↘
残余应力：材料经塑性变形后残存在内部的应力。其产生是由于金属内部各区域 变形不均匀所致；可分为三种： 宏观残余应力(第一类内应力)：由宏观变形不均匀引起，使工件变形； 微观残余应力(第二类内应力)：由晶粒或亚晶粒间变形不均匀引起，使工件内 部产生微裂纹
玻璃相：高温烧结时各组成物与杂质反应后形成的一种
非晶态物质。其作用是将分散的晶相粘结在一起，抑制晶粒 长大，填充气孔。
缺点：强度低、热稳定性差，应控制在一定范围。(20~40%)
气相：即材料中的气孔，使性能下降。 (若要求材料密度小，绝热性好，则希望一定气相)