非金属材料学 第三章 性能.
第三章 无机非金属材料的性能.ppt
• （b）材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表 面裂纹。
• （c）由热应力形成裂纹。
图2 由于热应力形成的裂纹
（2） 裂纹的扩散
• 前提：材料中存在裂纹，由于位错的迁移和 受阻而产生新裂纹并扩散裂纹。
可延展性材料：位错迁移不受阻碍，许多能量消耗于塑性 流动，不能形成裂纹。
310 烧结稳定化ZrO2 150 P=5 %
83
石英玻璃
72
290 莫来石瓷
69
9
滑石瓷
69
210 镁质耐火砖
170
407
2. 影响弹性模量的因素
• （1）晶体结构
• （2）孔结构 E随着孔体积的提高而降低 长形孔比球形孔对E的值影响大
• （3）温度 大部分固体，受热后渐渐开始变软，弹性常 数随温度升高而降低。
• ——出现完全分离断裂。
三、塑性
• 1.定义
塑性变形 ——指在材料受力时，当应力超过屈 服点后，能产生显著的残余变形而不即行断裂 的性质，残余变形即称为塑性变形。 延展性——材料经塑性变形后而不被破坏的能力。
• 2.影响因素
（1）温度 （2）载荷和位错速度
图3 MgO和KBr弯曲试验的应力-应变曲线
在适当条件下，无机材料中也可能会存在塑性变形。
四、韧性
• 1. 定义
• ——指材料抵抗裂纹产生和扩展的能力。 • ——是材料断裂过程中单位体积材料吸收能量
的量度。 • ——可由拉伸应力-应变曲线下的面积大小衡
量。
• 2. 衡量指标
• 冲击韧性 • 断裂韧性
Titanic沉没原因
Titanic ——含硫高的钢板， 韧性很差，特别是在低温 呈脆性。所以，冲击试样 是典型的脆性断口。近代 船用钢板的冲击试样则具 有相当好的韧性。
研究无机非金属材料的机械性能
研究无机非金属材料的机械性能无机非金属材料是指除了金属之外的各种物质，如陶瓷材料、玻璃材料、高分子材料等。
这些材料具有许多优良的性质，例如高强度、高硬度、高温稳定性等。
在工业和科技领域中，无机非金属材料广泛地应用于结构材料、电子器件、化学装置等领域。
其中，机械性能是无机非金属材料最重要的性能之一，因此本文将重点探讨无机非金属材料的机械性能研究。
第一部分：机械性能的概念机械性能是指材料在受力下发生的各种物理现象和变化过程，它是衡量材料抗外力变形的能力的重要指标之一。
机械性能包括弹性模量、屈服强度、断裂韧性等多个指标，不同的指标代表了材料在不同受力状态下的性能。
第二部分：影响机械性能的因素材料的机械性能受到多种因素的影响，包括材料的化学成分、晶体结构、制备工艺等。
在研究无机非金属材料的机械性能时，需要考虑这些因素对机械性能的影响。
化学成分是影响无机非金属材料机械性能的主要因素之一。
材料中的成分与其物化性质密切相关，因此不同成分的材料在机械性能上也存在差异。
例如，晶体中存在杂质或缺陷会影响材料的硬度和稳定性。
晶体结构也是影响无机非金属材料机械性能的重要因素。
材料的晶体结构与其各项物理性能密切相关，它决定了材料的形态结构和间隔排列方式，进而影响强度、硬度等机械性能。
除此之外，制备工艺也是影响无机非金属材料机械性能的因素之一。
不同的制备工艺可能导致材料中存在不同的缺陷、晶粒大小和形态等，进而影响机械性能。
第三部分：机械性能的测量方法测量无机非金属材料的机械性能是研究其性能的重要手段。
机械性能的测量方法包括静态力学试验法和动态力学试验法等。
静态力学试验法是指材料受到不变形恒定速度的外部力作用时的力学行为测量方法，其主要测量指标包括杨氏模量、屈服强度、断裂强度等。
动态力学试验法是指材料动态应力和变形下力学行为的测量方法，其主要测量指标包括声速、衰减系数等。
第四部分：无机非金属材料机械性能研究的应用无机非金属材料的机械性能是其工程应用的基础，因此其研究对于材料和工程领域具有极大的意义。
工程材料微观形貌及力学性能分析
工程材料微观形貌及力学性能分析第一章：引言工程材料的微观形貌和力学性能是工程材料研究中的重要内容。
微观形貌是指材料内部组织结构的特征，力学性能是指材料在各种应力状态下的表现。
了解工程材料的微观形貌和力学性能对于材料的设计、制造和应用都至关重要。
本文将分析常见工程材料的微观形貌和力学性能，并探讨它们之间的联系和影响。
第二章：金属材料的微观形貌及力学性能分析金属材料是一类重要的工程材料，广泛应用于机械制造、航空航天等领域。
金属材料的微观形貌和力学性能是影响其使用性能的重要因素。
2.1 金属材料微观形貌金属材料的微观形貌主要包括晶体结构、晶界、缺陷和组织。
晶体结构是指金属材料中原子排列的方式，影响材料的力学性能；晶界是指不同晶体之间的交界面，对材料的塑性和韧性有重要影响；缺陷是指材料内部的缺陷，如夹杂、气孔等，会影响材料的强度和韧性；组织是指材料内部的晶粒分布和相的成分和相态，会对材料的力学性能、耐蚀性、耐磨性等产生影响。
2.2 金属材料力学性能金属材料的力学性能包括抗拉强度、屈服强度、伸长率等，这些性能与材料的微观形貌密切相关。
例如，晶粒大小和取向对材料的屈服强度和韧性影响很大。
此外，材料的应力应变曲线也可以反映出材料的力学性能。
在材料受力时，应变率和应力水平对其性能的影响也需要考虑。
第三章：非金属材料的微观形貌及力学性能分析非金属材料包括塑料、陶瓷等，也是工程材料研究中的重要内容。
非金属材料的微观形貌和力学性能也是影响其使用性能的重要因素。
3.1 非金属材料微观形貌非金属材料的微观形貌也包括晶体结构、晶界、缺陷和组织等。
但与金属材料不同的是，非金属材料的晶体结构复杂，多为非晶态结构。
此外，非金属材料中的缺陷主要为孔隙和裂纹，对其力学性能影响较大。
3.2 非金属材料力学性能非金属材料的力学性质与其微观形貌密切相关。
例如，非晶态材料的弹性模量很小，但硬度很高；非金属材料的断裂模式也不同于金属材料，常表现出静态破裂、疲劳破裂等特点。
材料的组织结构与性能的关系重点
第三章材料的组织结构与性能的关系在第一章，我们特别强调指出微观结构不同性能会不同。
上一章，我们进一步明确了微观结构的具体物理意义。
微观结构具体怎样影响性能，有哪些客观规律，就是这一章大家要学习的内容。
掌握了这些知识，将会为大家选用材料，研制新材料提供理论依据。
结构材料和功能材料的区分在于人们对于材料主要要求的性能不同。
对于结构材料，材料的强度、韧性是主要要求的性能，这种性能对材料的组织、原子排列方式很敏感；而功能材料主要要求材料的声、电、热、光、磁等物理性能和化学性能，它们往往对组织不那么敏感，而对材料中的电子分布与运动敏感。
所以本章分成结构材料和功能材料二部分来介绍。
结构材料在工业文明中发挥了巨大作用。
大到海洋平台，小到一枚螺丝钉，它们所用材料都要考虑承载能力，都是用结构材料。
面向２１世纪，进一步发展空间技术、核能、海洋开发、石油、化工、建筑建材及交通运输等等仍然要依赖于结构材料。
其中金属材料以前是，现代仍然是占主导地位；在一些关键部位或特殊环境下如高温、腐蚀条件下要用到结构陶瓷；高分子材料重量轻、耐腐蚀的优点使人们在一些承载低的工况下用它做结构材料；复合材料由于可利用各种材料之长，正成为大家关注的热点，其作为结构材料使用的场合不断增加。
总之，这几类材料都可以作结构材料，但各有优缺点，通过学习大家要掌握这几类结构材料的特点和一些典型材料微观结构对性能的影响规律。
功能材料是当代新技术，如信息技术、生物工程技术、航空航天技术、能源技术、先进制造技术、先进防御技术……的物质基础，是新技术革命的先导，它的用量不大，但作用不小。
金属材料、无机非金属材料、高分子材料中都有一些是功能材料，不同功能材料的复合更有可能开发出多功能的功能材料。
由于这几类材料的声、光、电、热、磁各物理性质在本质上有共同的地方，所以功能材料部分我们按电、光、磁的顺序来介绍。
这三种物理性质用的较多。
对于电、光、磁本质的了解可以使我们容易理解形形色色的功能材料。
非金属材料特性
PSF成型前要预干燥至水份含量小于0.05%。耐水解,尺寸稳定性好, 成型收缩率小, 无毒,耐辐射,耐燃,有熄性。
本色为微黄色半透明状，有光泽。稳定；不易被酸、碱腐蚀；对热 比较耐受。具有稳定的物理化学性质，不溶于水、酒精、汽油，气 体、水汽渗漏性低；在常温下可耐任何浓度的盐酸、90%以下的硫酸 、50—60%的硝酸和20%以下的烧碱溶液，具有一定的抗化学腐蚀 性；对盐类相当稳定，但能够溶解于醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃 由于分解温度接近于加工温度，不宜用热塑性成型方法加工，大多 加工成薄膜和涂料。PVF，稍重于聚氯乙烯薄膜，具有一般含氟树脂 的特性，并以独特的耐候性著称。根据加工条件及制品厚度，有不 同透明度，能透过可见光和紫外线、强烈吸收红外线。
优良的耐气候性。吸水性。尼龙吸水性大，饱和水可 达到3%以上。在一定程度影响制件的尺寸稳定性。
ห้องสมุดไป่ตู้是半透明或不透明乳白色粒子，具有热塑性、轻质、 韧性好、耐化学品和耐久性好等特性，一般用于汽车 零部件、机械部件、电子电器产品、工程配件等产品 。
一种热塑性树脂。白色固体。密度1.14。熔点253℃。 不溶于一般溶剂，仅溶于间苯甲酚等。机械强度和硬 度很高，刚性很大。可用作工程塑料。 高强度，特殊热稳定，耐水解，适用于汽车零部件， 机械部件等。用于需要高刚性和尺寸稳定性的机械部 件护罩。红磷阻燃剂长期稳定性，具有优异的机械性 能。 聚苯醚和聚苯乙烯共混而得。改性后，和聚苯醚相 比，熔融粘度较低，注射成型较易，成型后不易产生 应力龟裂现象，而且价格较廉。其市场价格已能和ABS 树脂竞争，广泛用来代替青铜或黄铜制各种机械零件 及管道等。MPPO为PPO与HIPS共混制得的改性材料，市 面上的材料均为此种材料 为白色颗粒。综合性能良好，可在120度蒸汽中使用， 电绝缘性好，吸水小，但有应力开裂倾向。改性聚苯 醚可消除应力开裂。
4材料机械性能与检测
材料弹性模量
E（GPa） 411.0 279.1 211.4 199.5 129.8 115.7 104.9 82.7 78.0 70.3 49.9 44.7
材料
金刚石 碳化钨 碳化硅 氧化铝 铅玻璃
水晶 聚苯乙烯 有机玻璃 尼龙66 聚乙烯
橡胶 气体
E（GPa） ～965 534.4 ～470 ～415 80.1 73.1
达到增韧的效果。如用ZrO2能够增韧莫来石陶瓷、尖晶陶瓷 等。 ZrO2存在三种晶型，立方、四方、单斜。
其中四方相向单斜相的相变伴随有较大的体积变化～ 7％，这种相变体积变化是相变增韧的基础。
（五）弥散增韧
在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细材料，达到增韧 的效果。微细粉体既可以是金属粉末（加入陶瓷基体之后， 以其塑性变形，来吸收弹性应变能的释放量，从而增加断裂 的表面能，改善了韧性），也可以是非金属颗粒（在与基体 生料颗粒均匀混合之后，在烧结或热压时，多半存在于晶界 相中,以高强度增加了整体的断裂表面能，特别是高温断裂 韧性）。
塑性变形中，随材料的不同，应力与应变之间 的关系相当分散，据经验固体的塑性变形行为：
στ=K(ετ)n
στ、ετ —真实应力、应变；
K—强度系数；n—形变强化系数：
n=1理想弹性体；n=0材料没有形变强化能力
金属材料n=0.1～0.5；
塑性变形中应变受速率、温度影响，与塑性变
形的微观机理有关，据经验描述速率敏感性：
στ=K’(ετ)m ετ —真实应变速率； m—应变速率敏感指数；K’—常数,单位应变速率材料流动应力
m=1粘性固体；m值越大，拉伸时抗缩颈的能力强； m=0材料没有应变速率敏感性
塑性变形机理：由晶体滑移和孪生晶引起的。
无机非金属材料课件
THANKS
感谢观看
电子电器行业
航空航天领域
无机非金属材料具有良好的电绝缘性和稳 定性，可用于制造电子元件和电器设备等 。
无机非金属材料具有耐高温和抗腐蚀等特 性，在航空航天领域中有广泛的应用，如 火箭发动机壳体、飞机结构件等。
02
无机非金属材料的生产工艺
原料选择与处理
原料种类
根据产品需求选择合适的矿物原料，如黏土、石 英、长石等。
材料在高温下保持其结构 和性质的能力，反映材料 的耐热性。
04
无机非金属材料的发展趋势与挑 战
新材料的研究与开发
高性能陶瓷材料
研究具有高强度、高韧性、耐磨 、耐高温等优异性能的新型陶瓷 材料，如氮化硅陶瓷、碳化硅陶
瓷等。
新型玻璃材料
探索具有特殊光学、电学、磁学等 性能的新型玻璃材料，如光子晶体 玻璃、导电玻璃等。
成型与烧成
成型工艺
选择合适的成型工艺，如干压成型、等静压成型等， 根据产品形状和尺寸确定。
成型参数
控制成型参数，如压力、温度、时间等，以保证成型 质量。
烧成工艺
制定合理的烧成制度，控制烧成温度、时间、气氛等 参数，以获得理想的烧成效果。
加工与处理
加工设备
根据产品需求选择合适的加工设备，如切割机、磨削机、抛光机 等。
新型复合材料
研究由两种或多种材料组成的新型 复合材料，如碳纤维复合材料、玻 璃纤维复合材料等。
生产工艺的改进与创新
1 2
先进陶瓷制备技术
发展先进的陶瓷制备技术，如凝胶注模成型、等 静压成型等，以提高陶瓷材料的致密度和均匀性 。
玻璃熔炼与成型技术
研究新型的玻璃熔炼与成型技术，如溢流下拉法 、连熔连铸法等，以提高玻璃的质量和产量。
高中化学无机非金属材料教案
高中化学无机非金属材料教案第一章：无机非金属材料概述1.1 教学目标了解无机非金属材料的定义、特点和分类。
掌握无机非金属材料的基本性质和应用领域。
1.2 教学内容无机非金属材料的定义和特点。
无机非金属材料的分类及其特点。
无机非金属材料的应用领域。
1.3 教学方法采用讲授法，介绍无机非金属材料的基本概念和性质。
通过实例分析，使学生了解无机非金属材料在实际应用中的重要性。
1.4 教学活动引入无机非金属材料的概念，引导学生思考其与日常生活用品的关系。
通过图片和实物展示，介绍无机非金属材料的分类和特点。
分析具体的应用实例，使学生了解无机非金属材料的应用领域。
第二章：玻璃材料的性质与应用2.1 教学目标了解玻璃材料的组成、制备方法和性质。
掌握玻璃材料在建筑、光学等领域的应用。
2.2 教学内容玻璃材料的组成和制备方法。
玻璃材料的物理和化学性质。
玻璃材料在建筑和光学等领域的应用。
2.3 教学方法采用讲授法，介绍玻璃材料的组成和制备方法。
通过实验演示，使学生了解玻璃材料的性质。
分析具体的应用实例，使学生了解玻璃材料在建筑、光学等领域的应用。
2.4 教学活动引入玻璃材料的组成和制备方法，引导学生了解其生产过程。
通过实验演示，介绍玻璃材料的物理和化学性质。
分析具体的应用实例，使学生了解玻璃材料在建筑、光学等领域的应用。
第三章：陶瓷材料的性质与应用3.1 教学目标了解陶瓷材料的组成、制备方法和性质。
掌握陶瓷材料在建筑、电子等领域的应用。
3.2 教学内容陶瓷材料的组成和制备方法。
陶瓷材料的物理和化学性质。
陶瓷材料在建筑和电子等领域的应用。
3.3 教学方法采用讲授法，介绍陶瓷材料的组成和制备方法。
通过实验演示，使学生了解陶瓷材料的性质。
分析具体的应用实例，使学生了解陶瓷材料在建筑、电子等领域的应用。
3.4 教学活动引入陶瓷材料的组成和制备方法，引导学生了解其生产过程。
通过实验演示，介绍陶瓷材料的物理和化学性质。
分析具体的应用实例，使学生了解陶瓷材料在建筑、电子等领域的应用。
无机非金属材料的热性能分析
无机非金属材料的热性能分析热性能是评估材料在高温环境下的特性之一，无机非金属材料的热性能分析尤为重要，它直接影响到材料在高温条件下的应用和性能。
本文将从导热性、热膨胀性和热稳定性三个方面分析无机非金属材料的热性能。
导热性是衡量材料传递热能的能力，也是评估材料热导性能的重要指标。
无机非金属材料中，陶瓷材料通常具有较好的导热性能。
导热性能的好坏直接影响到材料在高温环境下的散热效果和耐热性能。
陶瓷材料中的氧化铝是经常使用的高导热材料之一。
它具有良好的导热性能和较高的熔点，是各种高温设备中的重要组成部分。
此外，类似氧化锆和氮化硼等陶瓷材料也具有良好的导热性能，常被应用于高温环境中。
热膨胀性是材料在受热时体积发生变化的情况。
突然的热膨胀和收缩会导致材料的破裂和形变，因此热膨胀性的分析对于材料的应用至关重要。
在无机非金属材料中，氧化物陶瓷中的氧化铝和氧化钇是常见的热膨胀系数较小的材料，它们具有较好的热膨胀匹配性，能够在高温环境下保持较好的稳定性。
此外，碳化硅和碳化硼等陶瓷材料也具有较低的热膨胀系数，常被应用于高温结构材料中。
热稳定性是材料在高温环境中长期使用时的稳定性能。
热稳定性好的材料能够在高温环境下保持其原有的物理性质和化学性质，而不发生明显的质量损失。
在无机非金属材料中，碳化硅是一种具有良好热稳定性的材料。
它能够在高温环境下保持较好的力学性能和化学稳定性，因此被广泛应用于高温结构材料和耐磨材料中。
此外，氮化硼和氧化铝等陶瓷材料也具有较好的热稳定性，常被应用于高温电子材料中。
总之，无机非金属材料的热性能是决定其在高温环境下应用的重要因素。
导热性、热膨胀性和热稳定性是评估无机非金属材料热性能的重要指标，不同的材料在热性能方面有着差异。
了解和优化无机非金属材料的热性能，对于提升其在高温环境中的应用效果具有重要意义。
在未来的发展中，我们期待能够有更多优秀的无机非金属材料出现，并不断提高材料的热性能，以满足更高温度环境下的需求。
无机非金属材料的制备及性能表征分析
无机非金属材料的制备及性能表征分析摘要：人类社会赖以生存和进步的物质基础之一是物质。
随着生产力的提高，材料的开发从未停止过。
材料作为现代文明的三大支柱之一，是现代文明发展过程中推动能源和信息发展的重要材料。
材料的品种、产量和质量代表着一个国家的现代化水平，因此应加强材料的应用和开发。
对无机非金属材料的制备和表征进行了研究，以供参考。
关键词:无机非金属;准备;性能表征引言新型无机材料利用氧化物、氮化物、硅酸盐和各种无机非金属化合物通过特殊的先进技术，已开发出一系列高温高强度、电子、光学和激光、铁电、压电等新型无机材料，正朝着高性能、高功能、仿生化、智能化、轻量化、复合、低维等方向发展。
广泛应用于航空航天、武器、电子、激光、红外等技术领域。
一般来说，无机非金属材料具有耐腐蚀、耐高温、韧性好等特点，其主要缺点是抗弯强度不足、韧性低。
1无机非金属材料的概念无机非金属材料是由某些元素的碳化物、硼化物、氧化物和氮化物组成的物质资源，化学成分包括金属和非金属元素。
简单说，无机非金属材料是硅酸盐材料经过技术手段优化后的一类材料，由于大部分无机非金属材料相对硅酸盐而言具有某些性能方面的优势，因此无机非金属材料的应用范围非常广泛，在军事、信息技术、科研及建筑等领域都得到了广泛应用。
因此，对无机非金属材料展开研究，增强无机非金属材料的性能，发掘无机非金属材料更多使用途径将对促进我国经济的发展产生积极作用。
研究无机非金属材料的原因有多方面，包括我国资源较少、开采力度不足、资源利用率不高等，导致很多资源被浪费，一些资源不能被完全使用，需要很长时间再生。
在此基础上，人们开始研究无机非金属材料，该材料对稀有资源的依赖性不强，大多由常见材料合成，还能防火防水，具有非常广阔的市场发展空间。
2无机非金属材料性能表征（1）无机非金属材料的理化性能相对稳定，酸碱反应敏感性不高，在使用过程中能保证长期效果。
无机非金属材料具有硬度高、导电性强、玻璃的光学性能、水泥的凝固性能、耐高温、耐腐蚀等特点。
非金属材料的主要性能指标与检测方法分析
非金属材料的主要性能指标与检测方法分析摘要：近几年，我国行业得到了飞速发展，人们也加强了对飞机的研究的，在飞机建设过程中应用了大量的非金属材料，各种非金属材料的性能都会对飞机的性能和质量造成一定影响。
因此，为了确保最终建设的飞机可以满足应用需求，要加强对飞机中采用的非金属材料性能的检测。
下面，针对飞机中应用的非金属材料的主要性能指标，以及相应的检测方法进行全面分析，希望文中内容对整个行业的发展可以有所帮助。
关键词：飞机；非金属材料；机械性能；变形情况飞机中的各项零件都是由不同类型材料构成的，一些是金属材料，一些是非金属材料，还有一些为特殊材料，在飞机制造中更是如此。
飞机中会存在大量的非金属材料和金属材料，在飞机中制造中对各种复合型材料进行应用，进而使飞机性能得到进一步提升，同时，为了确保飞机具有良好的性能，要对非金属材料性能进行检测。
1 飞机中采用的非金属材料制造飞机过程中会采用大量的非金属材料，但是，对于各种非金属材料都不可以单独使用，通过合理方式进行合成，进而形成复合材料，然后将其加工成飞机制造过程中应用的各项零件。
飞机中采用的非金属材料的一项主要特点就是硬度较低，但是，其弹性大，而且热性强，同时，其也具有良好的绝缘性，其导热性低，耐热性差，而且，在高温环境下，容易出现融化现象[1]。
塑料是飞机机舱内中最常用的一种非金属材料，例如，飞机中的座椅把手、行李架等采用都为塑料，飞机中的这些构件都是利用塑料制作而成的。
塑料主要是由固化剂、树脂、稳定剂、阻燃剂等各种不同类型的材料组合而成的[2]。
近几年，我国航空事业得到了快速发展，人们对飞机中采用的复合材料性能也提出了更高的要求，而要想使复合材料性能能够满足应用需求，必须提高树脂性能[3]。
2 检测非金属材料机械性能2.1 检测非金属材料抵抗断裂能力采用冲击试验对非金属材料抵抗外界冲击而出现断裂能力的评估。
冲击试验一共分为简支梁冲击和简支梁冲击两种。
无机非金属材料科学基础习题
1.1 名词解释：等同点、结点、空间点阵、晶体、对称、对称型、晶系、晶类、布拉菲格子、晶胞、晶胞参数、晶体定向、晶面指数、晶向指数、晶带轴定律1.2 略述从一个晶体结构中抽取点阵的意义和方法？空间点阵与晶体结构有何对应关系？1.3 什么叫对称性？晶体的对称性有何特点，为什么？1.4 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
1.5 试找出正四面体、正八面体和立方体中的所有对称元素，并确定其所属点群、晶系。
1.6 根据什么将14种布拉维点阵分成七个晶系？各晶系特点如何？为什么14种布拉维点阵中有正交底心而无四方底心和立方底心点阵型式？以图说明。
说明七个晶系的对称特点及晶体几何常数的关系。
1.7 什么叫单位平行六面体（或单位）？在三维点阵中选取单位平行六面体应遵循哪些原则？为什么？1.8 a≠b≠c, α=β=γ=90℃的晶体属于什么晶系？a≠b≠c, α≠β≠γ≠90°的晶体属什么晶系？能否据此确定这二种晶体的布拉维点阵？1.9 一个四方晶系晶体的晶面，其上的截距分别为3a、4 a，6c，求该晶面的晶面指数。
1.10 四方晶系晶体a＝b，c＝1/2a。
一晶面在X、Y、Z轴上的截距分别为2a, 3b和6c。
给出该晶面的密勒指数。
1.11 某一晶面在x、y、z三个坐标轴上的截距分别为1a，∞b,3c，求该晶面符号。
1.12 在正交简单点阵、底心点阵、体心点阵、面心点阵中分别标出（110）、（011）、（101）三组晶面，并指出每个晶面上的结点数。
1.13 在立方晶系中画出下列晶面：a）（001）；b）（110）；c）（111）。
在所画的晶面上分别标明下列晶向：a）[210]；b）[111]；c）[101]。
1.14 试说明在等轴晶系中，（111）、（111）、（222）、（110）与（111）面之间的几何关系。
1.15 在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[210]，(111)与[112]，(110)与[111]，（322）与[236]，(257)与[111]，(123)与[121]，(102)，(112)，(213)，[110]，[111]，[120]，[ 321]。
非金属材料的主要性能指标与检测方法
非金属材料的主要性能指标与检测方法I. 前言A. 引言B. 研究背景和意义C. 本文的目的和结构II. 非金属材料的主要性能指标A. 机械性能指标1. 强度2. 韧性3. 硬度B. 热学性能指标1. 热膨胀系数2. 热导率3. 热稳定性C. 电学性能指标1. 电导率2. 介电常数3. 介电损耗III. 非金属材料的检测方法A. 机械性能检测方法1. 拉伸试验2. 压缩试验3. 弯曲试验B. 热学性能检测方法1. 热膨胀系数测量法2. 热导率测试法3. 热稳定性测试法C. 电学性能检测方法1. 直流电阻测量法2. 介电强度测试法3. 介质损耗测试法IV. 非金属材料性能指标测试的实例分析A. 样品制备B. 实验步骤C. 结果分析V. 结论与展望A. 本文的主要研究结论B. 研究的不足与展望C. 进一步研究的建议VI. 参考文献第一章：前言引言：非金属材料是指在自然界中不以金属元素为主体的一类于材料。
它是人们生活中不可或缺的一部分，用于各种各样的应用，如塑料、陶瓷、玻璃、纤维等，是现代科技和工业发展必不可少的组成部分。
在过去的几十年中，随着科学技术的持续发展，人们对非金属材料的研究日益深入，如何提高非金属材料的性能已成为一个迫切需要解决的问题。
研究背景和意义：随着人们对非金属材料用途和要求的不断提高，对其性能要求也越来越高，如强度、韧性、硬度、热学性能、电学性能等等。
如何对这些性能进行检测和分析，为材料的改性和开发提供支持，是非常重要的。
本文将就非金属材料的主要性能指标和检测方法进行研究，对于推动非金属材料材料的发展和进步有积极的促进作用。
本文的目的和结构：本文的研究目的是深入探究非金属材料的性能指标和检测方法，通过实验证明各种检测方法的可行性，并提出非金属材料的性能改善策略，进一步推广非金属材料的应用。
本文共分为五章，第一章为前言，介绍研究背景和意义；第二章介绍非金属材料的主要性能指标；第三章介绍非金属材料的检测方法；第四章对非金属材料性能指标测试的实例分析；第五章为结论与展望，总结研究成果，并对未来的研究方向提出建议。
《材料科学与工程基础》课程大纲
《材料科学与工程基础》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：材料科学与工程基础（英文）：Fundamentals of Materials Science and Engineering课程编号：14241009课程学分：3课程总学时：48课程性质：专业课二、课程内容简介《材料科学与工程基础》是一门以材料为研究对象的科学，其研究内容涉及高分子材料、无机非金属材料、复合材料等各种材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系，在材料科学与工程专业教学计划中是一门重要的专业基础课。
通过本课程的学习，使学生充分掌握材料科学的基础理论，深入理解材料的组成-结构-工艺-性能之间的关系。
为后继专业课程的学习打下良好的基础。
三、教学目标与要求通过本课程的教学，使学生获得材料科学与工程专业高等工程技术人才所必须掌握的材料科学的基本概念、基本理论和基本原理等知识，培养学生分析解决生产实际问题的能力，进行新材料、新工艺研究开发的初步能力，培养学生的专业素质、科学思维、创新精神要求通过本课程的教学,使学生掌握本课程中的基本概念、基本原理和相关的知识，了解用物理化学等基本原理阐明材料形成过程中的组成、结构、工艺与性能之间关系及相互联系，注重知识的连贯性和增强分析问题和解决问题的能力。
四、教学内容与学时安排第一章绪论（2学时）1. 教学目的与要求：了解本课程的学习内容、性质和作用。
2. 教学重点与难点：《材料科学基础》课程的性质、任务和内容，以及在材料科学与工程技术中的作用。
第二章材料结构基础（18学时）1. 教学目的与要求：掌握描述原子中电子的空间位置和能量的四个量子数、核外电子排布遵循的原则;元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间的关系；原子间结合键分类及其特点；正确理解并掌握高分子链的近程和远程结构。
掌握结晶的热力学、结构和能量条件；相律的应用、克劳修斯——克拉珀龙方程的应用；均匀形核的临界晶核半径和形核功的推导；润湿角的变化范围及其含义；液—固界面的分类及其热力学判据；晶体的生长方式及其对生长速率的关系；阿弗拉密方程的应用；液—固界面结构和液—固界面前沿液体的温度分布对晶体形态的影响；减小晶粒尺寸的方法；了解亚稳相出现的原因；高分子结晶与低分子结晶的相似性和差异性；2. 教学重点与难点：重点：（1）晶向、晶面的表示及其指数的计算；（2）面心立方、体心立方、密排六方晶体的主要参数和计算方法；（3）立方晶体的间隙；（4）点缺陷的主要类型，扩散激活能和FICK第一定律；（5）四种转变类型及特点。
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3.3 导电性能
电阻率或电导率表示材料的导电难易。根据导 电性的不同，可以将固体分为导体、半导体和绝缘体。 导体的电阻率小于10-4 · cm，绝缘体的电阻率大 于109 · cm。 导电能力的大小由载流子浓度和载流子的迁移速 率决定。载流子可以是电子，空穴或离子。
离子导电
当固体中存在离子扩散运动时，就有可能产生离子 导电。
G = E /[2（1－n）]
n—泊松比, 横向收缩率与纵向伸长率的比值
K = E /[3(1－2 n)]
K—体弹性模量（压缩模量）, 压力与体积变化率的比值
弹性常数测定方法：超声波法
硬度
硬度：抵抗机械变形能力的总和。
硬度取决于键的强度，无机非金属材料的硬度比较高。 一般无机非金属材料的硬度随温度的升高而降低。
顺磁性 （稀土离子）
H
材料中原子或离子的壳层内电子自旋磁矩没有相互抵消，形成永久磁
矩。在没有电场作用时，各个磁矩没有相互作用或作用很弱，指向是无序 分布的，没有形成宏观磁现象。但在磁场作用下，这些磁矩沿磁场方向排
因为温度升高，原子间振动增加，从削弱了原子间的结合力。
维氏硬度（显微硬度）用压入试验测定。
强度
强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。
材料受力的方式：拉、压、弯、扭四种。 对应于抗拉强度、抗压强度、抗弯强度（抗折强度）和抗扭强度， 实际只测定抗拉、抗压、抗弯三项指标。
抗拉强度为试样被拉断前的最大承载
V Vacuum E = V/l 电容器两板间的电 介质能提高电容量lC Qຫໍສະໝຸດ +Q1 e= = C0 Q0
V e为相对介电常数 材料越易被极化，电容量 也大，相应电容器的尺寸可 大大减小，有利于集成电路 和大规模集成电路的发展。
P
Dielectric 电介质
介电损耗
电介质在电场作用下，引起介质发热，单位时间内 消耗的能量称为介电损耗。 tan（为相位偏移角）的大小直接影响电介质损失 的大小，是判断电介质是否可做绝缘材料的初步标准。 Q=1/tan为晶质因素。Q越大，tan越小，说明电 容器的品质越好。 高性能电容器用电介质的材料要求： 高的介电常数、低的介电损耗
恒容比热Cv
温度升高但不发生体积变化时能量的增加。 Cv的物理意义：反映晶体受热激发后激发出的格波与温度的关系。
恒压比热Cp
压力保持恒定时温度升高而引起的能量增加。 蓄热材料：比热大
加热材料：比热小
热膨胀
产生热膨胀的原因： 温度升高，热振动使原子间距增大 热膨胀系数：线膨胀系数和体积膨胀系数 热膨胀系数大小与原子间键强和物质结构密切相关。 原子结合键越强，热膨胀系数越小 热膨胀系数测定：石英比较法
第三章 无机非金属材料的性能
3.1 力学性能
指受载荷时出现的形状改变及断裂性质
陶瓷 与 玻璃 金属材料 金属材料 高分子材料 高分子材料
大多数无机非金属材料: 塑性变形区域范围很小或几乎没 有为脆性。
sb
金属： 在外力作用下一般经历弹性变形、 塑性变形和断裂三个阶段。
e
不同材料的典型应力和应变关系图 Ⅰ—弹性应变区； Ⅰ—塑性应变区
电子导电
价带：原子中处于最外层的价电子所占据的能级最容易分裂 而形成能带 导带：最靠近价带且其能量比较高的那个能带。 禁带：导带和价带间的电子能级不存在的区域。
Fe2+=Fe3++e
-
Fe2O3-x
掺杂
N取代SiC中的C Al取代SiC中的Si
形成非化学计量化合物
3.4 介电性能
面积A
拉应力。 抗压强度为试样被破坏前的最大承载 压应力。 抗弯强度与试样所能承载的最大断裂 载荷相对应，通常采用三点弯曲法测定。
样品抗弯实验示意图
实测强度远低于理论强度
缺陷和表面裂纹
3.2 热学性能
主要包括热容、热膨胀和热传导
热容
oC)]称 温度升高1 oC时物质能量的增加，每一克物质的热容[J/(g· 为比热，每一个分子的热容叫做分子比热。
热传导
对于某温度下处于热振动状态的粒子，由外部再加上能量更大的热振动
时，会依次引起邻接离子的热振动状态升高，热振动状态高的波峰向低温方 向移动，将最初引入的热振动以粒子为媒介不断传送下去。
热传导系数指单位温度梯度下，单位时间内通过横截面积的热量，反映了 物质传热的难易，其倒数叫做热阻。 无机非金属材料的热传导主要依赖于晶格振动，或依赖于声子传导热量。 气孔越多，材料的热传导性越差。原子排列的有序性越高，热传导性越强。
弹性变形
理想的弹性变形是可逆变形。在弹性变形范围内，应力 和应变间服从虎克定律(单值线性函数关系)，四个弹性常数： E 、G、K、n与原子间的相互作用有关。
正应力下:σ= Ee
E—弹性模量，也叫材料的刚度，表示材料弹性变形抵抗力 的大小
切应力下: t= Gg
t、g—分别为切应力、切应变，G—切变模量
离子半径小而扩散快的阳离子，其运动活化能或迁 移需克服的势垒较小，在低温时就易产生较大的电导 率。 如果材料的结构比较松散或存在大量的结构缺陷， 空隙成为离子迁移的通道，使得材料的电导率增大。
C a O C a
Z r O 2
' ' Z r
快离子导体 V O O O
Z r O ' ' 由于扩散与温度相关，因此离子电导率也随温度的 2 2 C a O C a C a 2 O Z r i O 升高而增大。
M =0 (r 1) H 0 H
r 1 / 0
= r 1
是相对导磁率, 1 为材料的磁导率。
为磁化率。磁化率为正的为顺磁性，磁化率为负的为 抗磁性，磁化率超过一般物质许多倍的为铁磁性。
磁性 起源？
抗磁性（Al3+、O2+、Pb2+)
材料中原子或离子中所有磁矩相互抵消，总磁矩等于零。在外加磁场 的作用下会产生磁化，其方向与外加磁场方向相反。磁化率为负，磁效应 较弱， 约10-4，相对导磁率r略小于1。
铁电性
电场强度增大时，极化程度开始按比例 增大，接着突然升高。在电场强度很大时， 极化速度又减慢并趋于极限值。 去除电场后，剩余一部分极化状态，必须 加上相反的电场才能完全消除极化状态，出 现类似于铁磁体类似的滞后现象，人们称之 为铁电性。
3.5 磁学性能
B=0H+M
B为磁感应强度，0是真空时的导磁率，H为磁场强度，M是磁化强度。