文档介绍：该【材料物理性能课件 】是由【yzhlyb】上传分享，文档一共【76】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【材料物理性能课件 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。绪论
按材质分类:金属材料、无机非金属材料、高分子材料
按应用领域分:
结构材料:强调力学性能,应力应变、强度、塑性、韧性
功能材料:强调物理性能;
电性能:导电性能,电阻、电阻率、导电率
热性能:热容、热膨胀、热传导
磁性能:软磁、硬磁
声学性能:减震降噪、吸音
光学性能:光的折射、反射、吸收
功能的复合与转换:热电:温度引起电势的变化
压电:力学性能引起极化现象
电光:光学特性受电场影响而发生变化
磁光:光学性能受磁场影响而变化
声光:
材料的力—电—热之间功能转换关系
连接这些顶角的对角线表示三个主要效应:
(1)在可逆变化并考虑单位体积时,温度的变化引起墒的变化
dS=(C/T)dT
式中,标量c是单位体积的热容,而T为绝对温度.
(2)电场的小变动dEj引起电位移变化dDi,且有如下关系式:
dDi=KijdEj
式中,Kij为电容率张量.
(3)应力的小变化dσkl会引起应变的小变化dεij,具体关系为
dεij=Sijkldεij
式中Sijkl为弹件柔度.
连接不同顶角的线段代表不同的藕合效应:下部表示材料的热弹效应,两条对角线中的一条代表由温度变化引起应变的热膨胀,表示由应力引起熵(热)的压热效应;两条平行线,上条线表示由应变引起熵(热)的形变热,下条线代表由温度变化而形状不变时引起的热压力。
内容:系统地阐明金属材料物理性能(热、电、磁、弹性与内耗)的变化本质、变化规律、影响因素、测试方法及其在金属材料研究中的应用
目的:在掌握必要的物理性能本质的基础上,着重掌握金属物理性能与金属成分、组织、结构之间的关系和金属物理性能的主要测试原理、方法,以期达到在金属研究中能合理选择物理性能分析方法及确定实验方法的初步能力,并为应用和发展特殊物理性能的金属材料打基础。
参考书目:
宋学孟,金属物理性能分析,***出版社:1991
徐京娟,金属物理性能分析,上海科技出版社,1987
陈述川,材料物理性能,上海交通大学出版社,1999
二、金属导电理论
1、经典电子理论
假设:金属晶体中原子失去价电子成为正离子,正离子构成晶体点阵,价电子成为公有化电子,电子间无相互作用。自由电子与正离子间的作用仅类似于机械碰撞;无外场作用时,自由电子沿各向运动的机率相同,不产生电流;施加外电场后电子获得加速度,发生定向迁移,从而产生电流。
设单位体积金属中的自由电子数为n,则电流密度
导电率σ=J/E
单位体积中自由电子数越多,电子运动自由程越大,金属导电性越好。
缺陷:忽略了电子间的排斥作用和正离子点阵周期场的作用。
2、量子理论
假设:在金属中点阵所产生的势场各处均匀,即离子与价电子没有相互作用,且价电子为整个金属所共有,但明确指出:金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态,所有价电子按量子化规律具有不同能量状态,即具有不同能级
第二章热学性能
热学性能包括热容、热膨胀和热传导,其共同特点是这些性能和金属中原子的热振动密切相关,即热学性能直接取决于晶格振动;
由于金属及合金在发生相变时伴随热的吸收或释放,因此可根据热焓、热容等参数变化来判断相变类型,利用对热或温度的测量,确定相变的临界点,从而研究相的析出、固溶、冷加工后的回复与再结晶等过程。
特殊膨胀合金:
因瓦合金:低膨胀系数,α<=×10-6
可伐合金(定胀合金):在某一温度范围内,其α接近于一恒定值(×10-6)
高膨胀合金:具有较高的膨胀系数(23~28×10-6)
热膨胀的物理本质:金属受热时体积膨胀与离子振动有关,温度升高,导致原子间距增大,产生膨胀,其根本原因在于原子热振动时原子间的作用力成非线性,形成的势能呈非对称性,由于势能曲线的非对称性导致原子中心右移,从而使原子间距增大,出现膨胀
二、热膨胀与其它物理性能的关系
1、热容:均为原子热振动增加而引起的振幅增大和振动能量增大的结果
式中:r是格律乃森常数,是表示原子非线性振动的物理量,—,K为体积弹性模量,V为体积,C为等容热容
3、原子序数:热胀系数是原子序数的周期性函数;
同一族IA族元素原子序数增加,线胀系数增大;
其它A族元素随原子序数的增大,线胀系数下降;
同一周期中过渡族金属膨胀系数最小,碱金属膨胀系数最大,原因在于碱金属原子间结合力小,熔点低,而过渡族元数熔点高,同时存在未排满的d、f层电子,结合力大,从膨胀系数小。