性能总结

D Cv 3Nkf D T
max D 0.76 10 11ma x k
低温时
12 Nk T Cv 5 D
4
3
符合T3规律
较高温度下，固体化合物的摩尔热容：
c niCi
c giCi
ni—化合物中元素i的原子数
乳浊剂的成分选择原则:具有与玻璃相差较大的折射 率，不与玻璃反应，能够在玻璃中形成小颗粒。
熔块釉与生料釉
乳白玻璃、氧化物瓷和工艺瓷提高半透明性的措施
第五章 无机材料的电导
J=LE/(SR)=E/ρ
J=σE（欧姆定律的微分形式） 体积电阻Rv=ρvh/S (h为板状样品厚度，S为板状样品的电极面积) 表面电阻Rs=ρsl/b
Ci—化合物中元素i的摩尔热容 gi—材料中第i种组成的重量百分数 ci—材料中第i种组成的比热容
较高温度下，复合材料的摩尔热容：
3.2 无机材料的热膨胀 热膨胀本质：点阵结构中质点间平均距离随温度 升高而增大。
热膨胀的次要原因：晶体中各种热缺陷的形 成。（肖特基缺陷）
热膨胀和其他性能的关系 1、热膨胀和结合能、熔点的关系
声子和声子导热
格波的传递可以看成是声子之间的碰撞，与气体导 热类似
1 c vl 3
c是声子的体积热容 v是声子平均速度
t是声子的平均自由程
声频支的体积热容和平均自由程与声频支频率有关 因此一般式为：
1 c( )vl ( )d 3
光子传导的热导率: r
16 2 3 n T lr 3
色散的定义
光学显微镜的物镜为什么不是单一透镜往往都 是透镜组？
反射系数
4.2 无机材料的透光性
朗伯特定律 α为物质对光的吸收系数（cm-1）与材料及光波长有关
说明光的吸收与材料及光波长有关 Eg越大，离子键越弱，离子质量越大，透光性越好
散射规律
I I 0e
sx
散射质点越多，散射质点与基体折射率差值越大，S越大， 散射越严重，另外散射质点与光波长接近时，S大，如图
2.6 无机材料中裂纹的亚临界生长 应力腐蚀理论与高温下裂纹尖端处的应力空腔作用
蠕变断裂的概念及粘性流动理论和空位聚积理论
2.7 显微结构对材料脆性断裂的影响
影响断裂的因素：1.晶粒尺寸 （为什么晶粒越小强度越高）
2.气孔 2.9 提高无机材料强度改进材料韧性的途径 一、微晶、高密度、高纯度（细、密、匀、纯） 二、预加应力（玻璃的热韧化）
f (1 ) Tmax E
抗热冲击断裂性能 第一热应力断裂抵抗因子R
（1 ） R f E
（骤冷时的最大温差）
f (1 ) 第二热应力断裂抵抗因子 T R' S 1 max R' 0.31rm h E （考虑导热）
f (1 ) R' R' ' 第三热应力因子 c p E c p
R
（1 ） f E
R'
2、提高材料的热导率λ
f (1 ) E
3、减小材料的热膨胀系数α 4、减小表面热传递系数h
Tmax R' S 1 0.31rm h
5、减小产品的有效厚度 对于多孔、粗粒、干压和部分烧结的制品要从抗热冲击损 伤性来考虑，即考虑R’’’和R’’’’。应选E大、 σ小，断裂表面 能大的材料。
第二章 断裂与强度
2.1 脆性断裂行为与裂纹的缓慢生长现象 2.2 理论结合强度 2.3 Griffith微裂纹理论（应力集中裂纹扩展） Inglis： Griffith：
利用Griffith微裂纹理论解释无机材料强度的 尺寸效应
金属材料断裂强度
2.4 应力场强度因子和平面应变断裂韧性
应力场强度因子的物理意义：反映裂纹尖端不同 位置处的应力大小。 临界应力场强度因子
ρ=SR/L为电阻率（Ω· m）
ρs为表面电阻率，单位为Ω
直流四端电极法σ=l/S×I/V
霍尔效应产生的原因Ey=RHJxBz 霍尔系数RH=E/JxHz=±1/(nie) J=E/ρ=Eσ（欧姆定律的微分形式） 所以σ=J/E=nqv/E=nqμ 其中μ=v/E定义为载流子的迁移率，其物理 意义是载流子在单位电场中的迁移速度
上限强度
下限强度
脆性纤维韧性基体（无机纤维金属基体）
韧性纤维脆性基体（金属纤维无机基体）
2.11 无机材料的硬度
测试硬度的技术：莫氏、布氏、维氏、洛氏、努普 Vicker压痕法测定无机材料的断裂韧性
第三章 无机材料的热学性能 声频支与光频支 杜隆-珀替定律 爱因斯坦模型的前提（假设）：每一个原子 都是一个独立的振子，原子之间彼此无关， 并且都以相同的角频ω振动。
裂纹起源：缺陷处的应力集中、表面机械损伤或 化学腐蚀、热应力形成裂纹
裂纹快速扩展原因：扩展力G=πcσ2/E，裂纹一 旦扩展，c变大，G也变大，而单位表面能的增加 为常数，所以一旦扩展，加速扩展。
防裂措施： 1.作用应力不超过临界应力 2.在材料中设置吸收能量的机构 3.人为地在材料中造成大量极细微的裂纹（小于 临界尺寸）
高温蠕变 蠕变曲线的四个阶段（记图） 应力和温度对蠕变曲线的影响（记图）
蠕变理论 晶格理论（位错爬移、扩散） 晶界理论（晶界滑动、位错源、与扩散理论共同作用） 蠕变的影响因素 温度、应力、显微结构（结合力、气孔、晶粒、玻璃相）
玻璃相的粘性流动 牛顿定律（剪应力、粘度、速度梯度）
流动模型 绝对速率理论（与塑性变形的位错运动理论相似，记住 液体流动模型及势能曲线） 影响粘度的因素（温度、时间、组成）
第四章 无机材料的光学性能
影响折射率的因素 1、构成材料的离子半径（半径大n大）
马克斯威尔电磁波理论
μ=1，因此
ε为介电常数μ为导磁率
ε与介质的极化பைடு நூலகம்关
离子半径越大， ε越大，n也就越大 2、材料的结构、晶型和非晶态（双折射现象） 3、材料所受的内应力（垂直于受拉方向的n大）
4、同质异构体（高温型折射率低，低温型折射率高）
抗热应力损伤性正比于断裂表面能、反比于弹性应变能释 放率，提出两个抗热应力损伤因子
E R' ' ' 2 (1 )
R' ' ' ' E 2 eff
2 (1 )
与抗热冲击断裂性能相反，E越大，σ越小热稳定性越好
提高抗热冲击断裂性能的措施
1、提高材料强度σ，减小弹性模量E（提高柔韧性）
x 将吸收定律 I I 0e 与反射规律 I I 0e sx 结合有
I I 0e
( s ) x
透光率
I 2 ( S ) x （不包含右界面反射的光经 (1 m) e I0 多次反射后透射的光强）
影响材料透光性的因素
1、吸收系数α（不占主要地位） 2、反射系数m（相对折射率和表面光洁度） 3、散射系数S（主要因素） （1）宏观及显微缺陷（数量、大小及折射率）
E e kT cv 3Nk 3Nkfe 2 T kT kT e kT 1
2
E
称为爱因斯坦温度 k
德拜比热模型的前提：把晶体近似为连续介质， 声频支的振动近似地看做是连续的，具有从0到 ωmax的谱带
3.4 无机材料的热稳定性
热稳定性：材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称 抗热震性。
抗热冲击断裂性：材料抵抗由于热作用而瞬时断裂的性能 抗热冲击损伤性：材料抵抗由于循环热作用而缓慢破坏的能力。 热应力
E
l E (T1 T0 ) l
E x z T 1
lr为光子的平均自由程与材料对辐射线的透明程度有关，不 透明，吸收大，平均自由程小，辐射热传导率低
影响热导率的因素
1、温度
1 c vl 3
2、显微结构的影响 （1）结晶构造的影响 晶体结构越复杂，格波受到的散射越严重，平均自由 程越小，热导率越低。 （2）各向异性晶体的热导率 膨胀系数低的方向热导率高 （3）多晶体与单晶体的热导率 多晶体散射大，平均自由程小，热导率低于单晶 （4）非晶体的热导率 不同温度下平均自由程几乎不变，均很小。
K IC Y c c
KIC是材料的本征参数，反映了具有裂纹材料对外界作用的一 种抵抗能力，即裂纹扩展阻力。
裂纹扩展力（应变能 释放率）：裂纹扩展单位面积所降低 的弹性应变能。
断裂韧性的测试方法 1.单边切口梁法 2.双扭法 3.Knoop压痕三点弯曲梁法 4.山形切口劈裂试件法
2.5 裂纹的起源于快速扩展
三、化学强化
四、相变增韧 五、弥散增韧 六、纤维增韧
2.10 纤维增强复合材料 纤维强化需要注意的几个原则： （1）纤维的弹性模量一定要高于基体的弹性模量。 （2）纤维与基体结合强度适当。 （3）纤维的分布方向应与应力方向平行。 （4）纤维与基体热膨胀系数应匹配。 （5）高温下的化学相容性。
上限模量
3化学组成的影响 质点原子量小、密度小、杨氏模量大、德拜温度高，则热 导率大。 杂质和缺陷增加散射，减小平均自由程，降低热导率 固溶体降低热导率
气孔的影响
1 Q 2Q(1 Vd ) 2Q 1 c c c (1 Vd ) s (1 p ) 1 Q 1 1 Vd 2Q1 Vd 2Q 1 2 1 2Vd
虎克定律 应力与应变之间的关系（E、G） 泊松比及柔顺系数的引出及其反映的物理本质 弹性模量E的物理本质（原子间的结合力图示） 两相系统的弹性模量计算（上限模量与下限模量） 气孔对弹性模量的影响 粘弹性和滞弹性 概念 蠕变与弛豫
塑性形变（形状不可恢复） 微观机理 晶格滑移及其产生条件（面间距、电荷、伯格斯矢量） 滑移系统 临界分剪切应力（圆柱体内滑移面上的剪应力图） 利用滑移系统解释金属为什么比陶瓷更容易产生塑性形变？