无机材料性能教(学)案及课件
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无机材料物理性能PPT课件
电子位移极化
弹性模型 +e
-e
建立牛顿方程： ma= -kx - eEoe it 电偶极矩： = -ex= Eoe it{1/[(k/m)o2－ 2]}e2/m 弹性振子的固有频率 ： o=(k/m)1/2 有： = e Eloc 得：
动态
e
e2 m
2 0
1
2
静态
e2 e2
e
m2 0
k
电子位移极化
+ 空腔表面上的电荷密度： －P cos 绿环所对应的微小环球面的表面积dS:
dS=2rsin rd dS面上的电荷为： dq= －P cosdS
根据库仑定律：dS面上的电荷作用在球心单位正电 荷上的P方向分力dF：
dF= －（－PcosdS/4o r2 ) cos
由 qE=F
1×E=F E=F
有立方对称的参考点位置，如果所有原
子都可以用平行的点型偶极子来代替，
则E3 =0。
Eloc=E外+E1+P /3o=E+P /3o
克劳修斯一莫索蒂方程
根据
D= o E+P
得
P =D－ o E=（ 1－ o ） E
= o （ r－ 1） E
由
Eloc=E外+E1+P /3o=E+P /3o
=E+ o （ r－ 1） /3o
对具有两 种以上极化质点的介质，上式变为：
r r
1 2
1
3 0
nkk
k
三、介质的总极化
第一种，位移极化： 位移式极化------弹 性的、瞬间完成的、不消耗能量的极化。
第二种，松弛极化：该极化与热运动有 关，其完成需要一定的时间，且是非弹 性的，需要消耗一定的能量。
《无机功能材料》课件
5
化学镀膜法
利用化学反应在基材上生成无机功能 层的合成方法。
氢热法
利用氢气对金属或金属化合物进行还 原反应合成无机材料。
电化学沉积法
利用电势差和阳极氧化反应制备无机 材料的方法。
无机材料的应用及发展趋势
电子光学应用
无机材料在电子器件、光学器件中的广泛应用。
生物医药应用
无机材料在生物医学领域的应用及其潜力。
properties and applications. CRC Press. • Li, L., & Zhang, D. (2011). Formation and properties of thin
inorganic coatings. Springer Science & Business Media.
通过改变材料表面性质来实现特定功能的无 机材料。
氮化物材料
具有优异性能的无机材料，应用于LED、电 池等领域。
其他无机材料的分类
介绍其他种类的无机材料及其应用领域。
无机材料的合成程制备特定
结构的无机材料。
3
气相沉积法
4
通过气体的热化学反应在基材表面沉
积无机材料。
《无机功能材料》PPT课 件
本课件旨在介绍无机功能材料的概念、分类、合成方法以及应用和发展趋势。 提供详尽而有趣的内容，让您深入了解这一领域。
介绍无机功能材料
• 无机功能材料的概念 • 无机材料的优点和存在的问题
无机材料的分类
硅材料
具有广泛应用的无机材料，用于电子器件、 光学设备等领域。
表面改性材料
能源应用
无机材料在可再生能源技术方面的应用与发展。
社会发展趋势
无机材料在社会科技进步中的重要角色和未来发 展方向。
无机材料化学(第7讲).ppt
感应-作用物理量的关系与材料性能
作用 感应 物理量 物理量 关 系 式
材料内部 的变化
材料性能 性能种类
应力
温差 t
形变
表面电 荷密度
D
形变
=S
D=C = t
原子发生 相对位移
原子发生相对 位移引起偶极 矩变化 原子发生位移
热量 Q Q=Ct 原子振动加强
温差电 V= t 载流子定向
动势V
激光作用。 声学性质：声吸收(反射、透射)、吸声系数、降噪系数。
化学性能：指材料对外界接触物的耐受性，即化学稳定性。
主要包括：材料的耐腐蚀性、耐酸性和耐热性。
耐腐蚀性：指材料抵抗大气和弱腐蚀介质(如水、水蒸汽) 腐蚀的能力。
耐酸性：指材料抵抗腐蚀介质(如酸、碱和盐溶液)腐蚀的 能力。
耐热性：包括材料的抗氧化性和热强性。 抗氧化性：指材料在高温或受热情况下抵抗气体氧化 腐蚀的能力； 热 强 性： 指随温度升高，材料保持其强度的能力。
温度一定，频率一定，与各频率对应的声子数目也一定； 温度变化，频率变化，与各频率对应的声子数目也发生
相应变化。
由N个原子构成的体系，就有3N 个振动频率，因此 格波是多频率振动的组合波。其中：
振动频率低的质点，彼此间位相差不大，相邻质点振动 方向相同，其振动称为“声频支振动”； 振动频率高的质点，彼此间位相差大，相邻质点振动方 向相反，其振动称为“光频支振动”。
相邻原子间振动的非简谐性使其作用力 并不是简单地与位移成正比。 在平衡位置r0两侧的合力曲线斜率并不 相等。 由于受力不平衡，原子振动时的平均位 置就不在r0处，而是右移使相邻原子平 均距离增大。
质点间引力--斥力曲线和位能曲线
振动位能曲线
无机材料物理性能第5讲-33页PPT精品文档
型、磁铅石型、钙钛矿型、钛铁矿型 和钨青铜型等6种
铁氧体的磁性与结构
尖晶石型铁氧体
所有的亚铁磁性尖晶石几乎都是反型的 阳离子出现于反型的程度，取决于热处理条件 锰铁氧体约为80％正型尖晶石，这种离子分布随热
处理变化不大
铁氧体磁性材料：反尖晶石结构
M 2 O 2 (F3 e )2(O 2 )3
M2+---Ni2+、Co2+、Cu2+,亦可是Mn、Mg混合
铁氧体的磁性与结构
亚铁磁性
由于铁氧体内总是含有两种或两种以上 的阳离子，这些离子各具有大小不等的 磁矩，反向占位的离子数目也不相同， 因此晶体内由于磁矩的反平行取向而导 致的抵消作用通常并不一定会使磁性完 全消失而变成反铁磁体，往往保留了剩 余磁矩，表现出一定的铁磁性，这称为 亚铁磁性或铁氧体磁性 。
生产上为了获得高磁导率的磁性材料， 一方面要提高材料的Ms值，这由材料的 成分和原子结构决定；
另一方面要减小磁化过程中的阻力，这 主要取决于磁畴结构和材料的晶体结构。
铁氧体磁性材料
软磁材料(Soft
Magnetic Materials) 磁材料适合于交变磁 场的器件，如变压器 的铁芯，这时，铁芯 的发热量少。此外， 还可用于电机和开关 器件（磁导体）
Fx
VM B X
V为样品的体积,若外磁场已知， 则M可由力的侧定计算出。
物质磁性的本质
电子的磁矩
电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成 物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而
是主要由自旋磁矩引起 孤立原子的磁矩决定于原子的结构 某些元素具有各层都充满电子的原子结构，
其电子磁矩相互抵消，因而不显磁性
J m B
铁氧体的磁性与结构
尖晶石型铁氧体
所有的亚铁磁性尖晶石几乎都是反型的 阳离子出现于反型的程度，取决于热处理条件 锰铁氧体约为80％正型尖晶石，这种离子分布随热
处理变化不大
铁氧体磁性材料：反尖晶石结构
M 2 O 2 (F3 e )2(O 2 )3
M2+---Ni2+、Co2+、Cu2+,亦可是Mn、Mg混合
铁氧体的磁性与结构
亚铁磁性
由于铁氧体内总是含有两种或两种以上 的阳离子，这些离子各具有大小不等的 磁矩，反向占位的离子数目也不相同， 因此晶体内由于磁矩的反平行取向而导 致的抵消作用通常并不一定会使磁性完 全消失而变成反铁磁体，往往保留了剩 余磁矩，表现出一定的铁磁性，这称为 亚铁磁性或铁氧体磁性 。
生产上为了获得高磁导率的磁性材料， 一方面要提高材料的Ms值，这由材料的 成分和原子结构决定；
另一方面要减小磁化过程中的阻力，这 主要取决于磁畴结构和材料的晶体结构。
铁氧体磁性材料
软磁材料(Soft
Magnetic Materials) 磁材料适合于交变磁 场的器件，如变压器 的铁芯，这时，铁芯 的发热量少。此外， 还可用于电机和开关 器件（磁导体）
Fx
VM B X
V为样品的体积,若外磁场已知， 则M可由力的侧定计算出。
物质磁性的本质
电子的磁矩
电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成 物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而
是主要由自旋磁矩引起 孤立原子的磁矩决定于原子的结构 某些元素具有各层都充满电子的原子结构，
其电子磁矩相互抵消，因而不显磁性
J m B
化学高中无机材料教案设计
化学高中无机材料教案设计
主题：无机材料的基本性质
学习目标：
1. 了解无机材料的定义和分类；
2. 掌握无机材料的基本性质，如硬度、融点、导电性等；
3. 能够运用相关知识解决实际问题。
教学内容：
1. 无机材料的定义和分类；
2. 无机材料的基本性质。
教学过程：
一、导入（5分钟）
引出本节课的主题，让学生了解无机材料在日常生活中的应用，并激发学生对于无机材料的研究兴趣。
二、讲解无机材料的定义和分类（15分钟）
1. 简要介绍无机材料的定义；
2. 分类讲解无机材料的种类，如金属、非金属、金属氧化物等。
三、探究无机材料的基本性质（20分钟）
1. 分组讨论无机材料的硬度、融点、导电性等基本性质；
2. 学生自主探究实验，通过实验观察和测试不同无机材料的性质。
四、实验演示（10分钟）
老师进行现场实验演示，展示不同无机材料的特性，让学生更直观地了解无机材料的基本性质。
五、小结（5分钟）
总结本节课的重点内容，梳理学生掌握的知识点，强化对无机材料基本性质的理解。
六、课后作业（5分钟）
布置相关阅读和实验任务，让学生进一步巩固所学知识。
教学评估：
1. 观察学生在课堂上的表现，包括参与讨论、实验操作是否积极；
2. 布置相关作业，检查学生对于无机材料基本性质的理解和应用能力。
拓展延伸：
本节课主要介绍了无机材料的基本性质，学生可以通过自主学习深入了解不同无机材料的特性及应用。
同时，可以通过小组合作探究更复杂的无机材料性质，加深对于无机材料领域的认识。
无机材料物理性能教案ppt
g
圆片式样体积电阻率的测量
电导的宏观参数
片状试样
电导的宏观参数
精确测定结果:
电导的宏观参数
8、表面电阻和表面电阻率
板状式样
电导的宏观参数
圆片试样
I V
r1 a r2 g
b
电导的宏观参数
直流四端电极法
适用于中高电导率的材料，能消除电 极非欧姆接触对测量结果的影响。
电导的宏观参数
在室温下测量电导率常采用简单的四探针法
匀材料，电流是均匀的， 电流密度J在各处是一 样的。
定义：单位面积通 过的电流，或单位时间 通过单位面积的电荷量。
表达式：
(A•cm-2)
3、电场强度 定义：单位长度上的电势差。 表达式： (V•cm-1)
4、电阻率：
ρ为电阻率， 为反映材料电阻性能的参数
5、电导率：
反映材料的电阻性能。
6、欧姆定律的微分形式
电导的物理特性
3、电解效应（离子电导特性） 离子的迁移伴随质量变化，离子在
电极附近发生电子得失，产生新的物 质。
法拉第电解定律：
——电解物质的量 ——电化当量
——通过的电量 ——法拉第常数
实质：类似电解质溶液中的电解。
如NaCl溶液的电解。
应用：可检验陶瓷材料是否存在离子电 导。
4、迁移率和电导率的一般表达式
载流子浓度
杂质电导：由固定较弱的离子（杂 质）的运动造成。
杂质电导中，载流子浓度取决于杂质 的数量和种类。
二、离子迁移率
❖ 离子电导的微观机构为载流子 ── 离子的扩散 。
❖ 间隙离子的扩散过程就构成了宏 观的离子“迁移”。
离子扩散机构
离子迁移率
间隙离子的势垒
圆片式样体积电阻率的测量
电导的宏观参数
片状试样
电导的宏观参数
精确测定结果:
电导的宏观参数
8、表面电阻和表面电阻率
板状式样
电导的宏观参数
圆片试样
I V
r1 a r2 g
b
电导的宏观参数
直流四端电极法
适用于中高电导率的材料，能消除电 极非欧姆接触对测量结果的影响。
电导的宏观参数
在室温下测量电导率常采用简单的四探针法
匀材料，电流是均匀的， 电流密度J在各处是一 样的。
定义：单位面积通 过的电流，或单位时间 通过单位面积的电荷量。
表达式：
(A•cm-2)
3、电场强度 定义：单位长度上的电势差。 表达式： (V•cm-1)
4、电阻率：
ρ为电阻率， 为反映材料电阻性能的参数
5、电导率：
反映材料的电阻性能。
6、欧姆定律的微分形式
电导的物理特性
3、电解效应（离子电导特性） 离子的迁移伴随质量变化，离子在
电极附近发生电子得失，产生新的物 质。
法拉第电解定律：
——电解物质的量 ——电化当量
——通过的电量 ——法拉第常数
实质：类似电解质溶液中的电解。
如NaCl溶液的电解。
应用：可检验陶瓷材料是否存在离子电 导。
4、迁移率和电导率的一般表达式
载流子浓度
杂质电导：由固定较弱的离子（杂 质）的运动造成。
杂质电导中，载流子浓度取决于杂质 的数量和种类。
二、离子迁移率
❖ 离子电导的微观机构为载流子 ── 离子的扩散 。
❖ 间隙离子的扩散过程就构成了宏 观的离子“迁移”。
离子扩散机构
离子迁移率
间隙离子的势垒
第三章无机材料的热学性能PPT课件
Vi
WiV i
代入（4-28）式，整理得
iWiKi / i WiKi / i
.
（4-29）
35
1 V 2 (2 1 ) ( 4 K G 1 ( 1 3 K 3 2 K 2 4 ) [ G 4 1 V ) 2 2 G 1 ( ( K K 2 2 K K 1 1 ) ) ( 1 6 3 G K 1 1 2 K 2 1 2 G 4 G 1 K 1 K 2 ) 1 ]
几种陶瓷材料的. 热容-温度曲线
19
CaO+SiO2与CaSiO3的热容-温度曲线
.
20
虽然固体材料的摩尔热容不是结构敏感的，但是单位体积的热容却与气孔 率有关。多孔材料因为质量轻，所以热容小，因此提高轻质隔热砖的温度 所需要的热量远低于致密的耐火砖。
材料热容与温度关系应有实验来精确测定，经验公式：
对于圆柱体薄釉样品，有如下表达式：
釉1 E(T0T) (釉坯 )A A 坯
（4-33）
坯1 E(T0T) (坯釉)A A釉 坯 .
（4-34）
39
4.3 无机材料的热传导
4.3.1 固体材料热传导的宏观规律
当固体材料的一端的温度比另一端高时，热量就会从热端自动 传向冷端，这个现象称为热传导。
QdTSt
人们发现德拜理论在低温下还不能完全符合事实，显然是由于 晶体毕竟不是一个连续体。
实际上电子运动能量的变化对热容也会有贡献，只是在温度不 太低时，这部分的影响远小于晶格振动能量的影响，一般可以 忽略不计，只有在极低的温度下，才成为不可忽略的部分。
.
18
4.1.2.3 无机材料的热容 无机材料的热容与键的强度、材料的弹性模量、熔点等有关。 陶瓷材料的热容与材料结构的关系是不大的。 相变时由于热量的不连续变化，所以热容也出现了突变。
无机材料性能教案及课件
单边切口梁技术
山形切口技术
其他形状切口试样
Knoop压痕三点弯曲梁法
3.5裂纹的起源与扩展
裂纹的起源
裂纹的快速扩展
影响裂纹扩展的因素
3.6静态疲劳【难点】
静态疲劳
1.复习上次课程重点内容，提问
2.由学生讲解，提问、点评、总结
3.举例，再讨论、讲解
4.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业出版社
应力场强度因子及几何形状因子
【重点】
临界应力场强度因子及断裂韧性
【重点】
裂纹扩展的动力与阻力
1.总结、复习上次课程重点内容，提 问
2.幻灯演示，推导公式
3.幻灯演示，讨论、启发
4.举例，再讨论、讲解
5.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
P107第4、6题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业出版社
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学出版社
3.《材料性能学》张帆等主编上海交通大学出版社
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
3.7蠕变断裂
3.8显微结构对材料脆性断裂的影响
第6次课
授课时间2015年3月24日授课班级1220731、732
授课类型：J理论课讨论课实践课习题课
2.掌握应力和应变的概念、各向同性和各向异性广义虎克定律。
3.理解弹性形变的机理。
4.学会分析材料中某一点的应力和应变状态，学会使用应力-应变曲线分析实际问 题。
教学内容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.1应力和应变【重点】
山形切口技术
其他形状切口试样
Knoop压痕三点弯曲梁法
3.5裂纹的起源与扩展
裂纹的起源
裂纹的快速扩展
影响裂纹扩展的因素
3.6静态疲劳【难点】
静态疲劳
1.复习上次课程重点内容，提问
2.由学生讲解，提问、点评、总结
3.举例，再讨论、讲解
4.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业出版社
应力场强度因子及几何形状因子
【重点】
临界应力场强度因子及断裂韧性
【重点】
裂纹扩展的动力与阻力
1.总结、复习上次课程重点内容，提 问
2.幻灯演示，推导公式
3.幻灯演示，讨论、启发
4.举例，再讨论、讲解
5.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
P107第4、6题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业出版社
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学出版社
3.《材料性能学》张帆等主编上海交通大学出版社
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
3.7蠕变断裂
3.8显微结构对材料脆性断裂的影响
第6次课
授课时间2015年3月24日授课班级1220731、732
授课类型：J理论课讨论课实践课习题课
2.掌握应力和应变的概念、各向同性和各向异性广义虎克定律。
3.理解弹性形变的机理。
4.学会分析材料中某一点的应力和应变状态，学会使用应力-应变曲线分析实际问 题。
教学内容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.1应力和应变【重点】
《无机材料物理性能》讲资料PPT课件
th/ c
5000 1540 3.3
3000 1300 2.3
材料
Al2O3宝石 BeO
2048 320 6.4 MgO
3480 —
240 14.5 Si3N4热压 10.5 — SiC
693
10.5 66.0 Si3N4烧结
400
10 40.0 AlN
5000 44.1 113
th
5000 3570 2450 3850 4900 3850 2800
端部的曲率半径而与孔洞的形状无关，依据弹性
理论：
A 1 2
c
考虑到:
c远大于，所以 A 2
c
考虑到裂纹尖端曲率半 径ρ与晶格常数 相当:
A 2
c a0
裂纹扩展的条件是： A th 故
Ac 2 c
c
a0
Er a0
th
断裂理论
p为裂纹扩展单位面积在塑性变形中所作的塑 性功，由于 p>> (约为的103量级)
CC
2E p 2 (1 2 )
C
2E p (1 2 )c
25
应力场强度因子和 平面应变断裂韧性
26
2002年11月19日，希腊“威望”号油轮在西班牙加 利西亚省所属海域触礁，断裂成两截，随后逐渐下沉。 据悉，这艘船上共装有7.7万吨燃料油。生态学家称这可 能是世界上最严重的燃油泄漏事件之一。
断裂理论
贡献：看到了缺陷、解释了实际强度远低于
理论强度的事实。
缺点：沿用了传统的强度理论，引用了现成
的弹性力学应力集中理论，并将缺陷 视为椭园孔，未能讨论裂纹型的缺陷。
无机材料 PPT
2 精细陶瓷
• ①高温结构陶瓷 :陶瓷发动机的材料选用 氮化硅，它的机械强度高、硬度高、热 膨胀系数低、导热性好、化学稳定性高， 是很好的高温陶瓷材料。氮化硅可用多 种方法合成，工业上普遍采用高纯硅与 纯氮在1 300 C反应后获得
3S i+2N 21 3 0 0o CS i3 N 4
• 还有碳化硅、二氧化锆、氧化铝等。
• 旧石器时代可追溯到公元前10万年左右。公元 前6000年，人类发明了火，掌握了钻木取火的 技术。有了火，不仅可以熟食、取暖、照明和 驱兽，还可以烧制陶器。陶瓷材料的发明和应 用，创造了新石器时代的仰韶文化，后来在制 陶技术的基础上又发明了瓷器。
• 人们在大量地烧制陶瓷的实践中，熟练 地掌握了高温加工技术，利用这种技术 来烧炼矿石，逐渐冶炼出铜及其合金青 铜。可以说这是人类社会最早出现的金 属材料，它使人类社会从新石器时代转 入到青铜器时代。
3 纳米陶瓷
• 精细陶瓷粉体的颗粒较大，属微米级(106 m)，有人用新的制备方法把陶瓷粉体 的颗粒加工到纳米级(10-9 m)，用这种所 谓超细微粉体粒子来制造陶瓷材料，得 到新一代纳米陶瓷，这是陶瓷材料的第 三次飞跃。纳米陶瓷具有延性，有的甚 至出现超塑性。如室温下合成的TiO2陶 瓷，它可以弯曲，其塑性变形高达100 ％，韧性极好。
材料可按不同的方法分类。
• 若按用途分类，可将材料分为结构材料 和功能材料两大类。结构材料主要是利 用材料的力学和理、化性质，广泛应用 于机械制造、工程建设、交通运输和能 源等各个工业部门。功能材料则利用材 料的热、光、电、磁等性能，用于电子、 激光、通讯、能源和生物工程等许多高 新技术领域。功能材料的最新发展是智 能材料，它具有环境判断功能、自我修 复功能和时间轴功能，人们称智能材料 是21世纪的材料。
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2.掌握断裂韧性的常规测试方法、影响裂纹扩展的因素、亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系、静态疲劳的机理。
3.理解裂纹的起源的原因和裂纹扩展的条件。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
3.4断裂韧性常规测试方法【重点】
单边切口梁技术
山形切口技术
其他形状切口试样
Knoop压痕三点弯曲梁法
工业学院教案
课程章节
绪论
第1次课
授课时间2015年3月3日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解材料和材料性能的定义、无机非金属材料的特点；
2.掌握研究材料性能的五个方面；
3.理解研究材料性能的方法。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
绪论
一、材料性能的基本概述
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第2章无机材料的受力形变
2.1应力和应变
2.2弹性形变
2.3滞弹性
第2次课
授课时间2015年3月6日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解滞弹性的理想流变模型和滞弹性的概念、弹性模量的影响因素。
广义虎克定律【重点】
弹性形变的机理【难点】
弹性模量的影响因素。
2.3滞弹性
流变模型
滞弹性【难点】
1.总结、复习上次课程重点
2.幻灯演示，公式推导
3.幻灯演示，讨论、启发
4.先提问、举例，再讨论、讲解
思考、作业
作业：P72第4题
思考题：应力-应变曲线的测试方法
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
3.7蠕变断裂
3.8显微结构对材料脆性断裂的影响
第6次课
授课时间2015年3月24日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解测定亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子关系的实验方法、根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命、蠕变断裂及其机理。
应力场强度因子及几何形状因子
【重点】
临界应力场强度因子及断裂韧性
【重点】
裂纹扩展的动力与阻力
1.总结、复习上次课程重点容，提问
2.幻灯演示，推导公式
3.幻灯演示，讨论、启发
4.举例，再讨论、讲解
5.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
P107第4、6题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
二、无机非金属材料的特点和应用
三、材料性能研究的五方面【重点】
四、材料性能的研究方法【重点】
五、基本要求
六、考核方式
七、参考文献
1.幻灯演示，启发
2.幻灯演示，讨论、启发
3.先提问、举例，再讨论、讲解
思考、作业
总结：材料使用性能划分、材料行为描述及性能表征类型、材料性能的微观本质。
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
2.掌握断裂韧性的常规测试方法、影响裂纹扩展的因素、亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系、静态疲劳的机理。
3.理解裂纹的起源的原因和裂纹扩展的条件。
4.学会根据显微结构对材料脆性断裂的影响设计改善材料的脆性断裂行为。
3.理解应力场强度因子与几何形状因子、临界应力场强度因子及断裂韧性的概念及其相互关系。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
3.1理论断裂强度
3.2格里菲斯微裂纹理论【重点】
英格里斯（Inglis）理论
格里菲斯微裂纹理论
3.3应力强度因子和平面应变断裂韧性
裂纹扩展方式
裂纹尖端应力场分析【难点】
2.掌握应力和应变的概念、各向同性和各向异性广义虎克定律。
3.理解弹性形变的机理。
4.学会分析材料中某一点的应力和应变状态，学会使用应力-应变曲线分析实际问题。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.1应力和应变【重点】
应力和应变的基本概念、
材料中某点的应力、应变分析、
应力-应变曲线
2.2弹性形变
2.掌握无机材料塑性形变的机理和影响因素、高温蠕变的机理和影响因素。
3.理解材料在蠕变各阶段的特点。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.3滞弹性【难点】
2.4无机材料的塑性形变【重点】
晶格滑移
塑性形变的机理
2.5无机材料的高温蠕变【重点】
典型的蠕变曲线
蠕变机理
影响蠕变的因素
1.总结、复习上次课程重点容
2.幻灯演示，提问探讨
3.幻灯演示，讨论、启发
3.幻灯演示，讨论、启发
4.先73第6、8、20题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.4断裂韧性常规测试方法
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
第5次课
授课时间2015年3月20日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解测定亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子关系的实验方法、根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命。
3.1理论断裂强度
3.2格里菲斯微裂纹理论
3.3应力强度因子和平面应变断裂韧性
第4次课
授课时间2015年3月17日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解裂纹扩展的方式、裂纹尖端应力场分布、裂纹扩展的动力和阻力。
2.掌握理论断裂强度、格里菲斯微裂纹理论、及其公式推导。
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
4.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第2章无机材料的受力形变
2.3滞弹性
2.4无机材料的塑性形变
2.5无机材料的高温蠕变
第3次课
授课时间2015年3月10日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解滞弹性的概念、松弛时间。
3.5裂纹的起源与扩展
裂纹的起源
裂纹的快速扩展
影响裂纹扩展的因素
3.6静态疲劳【难点】
静态疲劳
1.复习上次课程重点容，提问
2.由学生讲解，提问、点评、总结
3.举例，再讨论、讲解
4.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.理解裂纹的起源的原因和裂纹扩展的条件。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
3.4断裂韧性常规测试方法【重点】
单边切口梁技术
山形切口技术
其他形状切口试样
Knoop压痕三点弯曲梁法
工业学院教案
课程章节
绪论
第1次课
授课时间2015年3月3日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解材料和材料性能的定义、无机非金属材料的特点；
2.掌握研究材料性能的五个方面；
3.理解研究材料性能的方法。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
绪论
一、材料性能的基本概述
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第2章无机材料的受力形变
2.1应力和应变
2.2弹性形变
2.3滞弹性
第2次课
授课时间2015年3月6日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解滞弹性的理想流变模型和滞弹性的概念、弹性模量的影响因素。
广义虎克定律【重点】
弹性形变的机理【难点】
弹性模量的影响因素。
2.3滞弹性
流变模型
滞弹性【难点】
1.总结、复习上次课程重点
2.幻灯演示，公式推导
3.幻灯演示，讨论、启发
4.先提问、举例，再讨论、讲解
思考、作业
作业：P72第4题
思考题：应力-应变曲线的测试方法
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
3.7蠕变断裂
3.8显微结构对材料脆性断裂的影响
第6次课
授课时间2015年3月24日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解测定亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子关系的实验方法、根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命、蠕变断裂及其机理。
应力场强度因子及几何形状因子
【重点】
临界应力场强度因子及断裂韧性
【重点】
裂纹扩展的动力与阻力
1.总结、复习上次课程重点容，提问
2.幻灯演示，推导公式
3.幻灯演示，讨论、启发
4.举例，再讨论、讲解
5.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
P107第4、6题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
二、无机非金属材料的特点和应用
三、材料性能研究的五方面【重点】
四、材料性能的研究方法【重点】
五、基本要求
六、考核方式
七、参考文献
1.幻灯演示，启发
2.幻灯演示，讨论、启发
3.先提问、举例，再讨论、讲解
思考、作业
总结：材料使用性能划分、材料行为描述及性能表征类型、材料性能的微观本质。
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
2.掌握断裂韧性的常规测试方法、影响裂纹扩展的因素、亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系、静态疲劳的机理。
3.理解裂纹的起源的原因和裂纹扩展的条件。
4.学会根据显微结构对材料脆性断裂的影响设计改善材料的脆性断裂行为。
3.理解应力场强度因子与几何形状因子、临界应力场强度因子及断裂韧性的概念及其相互关系。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
3.1理论断裂强度
3.2格里菲斯微裂纹理论【重点】
英格里斯（Inglis）理论
格里菲斯微裂纹理论
3.3应力强度因子和平面应变断裂韧性
裂纹扩展方式
裂纹尖端应力场分析【难点】
2.掌握应力和应变的概念、各向同性和各向异性广义虎克定律。
3.理解弹性形变的机理。
4.学会分析材料中某一点的应力和应变状态，学会使用应力-应变曲线分析实际问题。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.1应力和应变【重点】
应力和应变的基本概念、
材料中某点的应力、应变分析、
应力-应变曲线
2.2弹性形变
2.掌握无机材料塑性形变的机理和影响因素、高温蠕变的机理和影响因素。
3.理解材料在蠕变各阶段的特点。
教学容（注明重点、难点）
课堂教学设计与教学方法
2.3滞弹性【难点】
2.4无机材料的塑性形变【重点】
晶格滑移
塑性形变的机理
2.5无机材料的高温蠕变【重点】
典型的蠕变曲线
蠕变机理
影响蠕变的因素
1.总结、复习上次课程重点容
2.幻灯演示，提问探讨
3.幻灯演示，讨论、启发
3.幻灯演示，讨论、启发
4.先73第6、8、20题
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
3.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第3章无机材料的脆性断裂与强度
3.4断裂韧性常规测试方法
3.5裂纹的起源与扩展
3.6静态疲劳
第5次课
授课时间2015年3月20日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解测定亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子关系的实验方法、根据亚临界裂纹扩展预测材料寿命。
3.1理论断裂强度
3.2格里菲斯微裂纹理论
3.3应力强度因子和平面应变断裂韧性
第4次课
授课时间2015年3月17日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解裂纹扩展的方式、裂纹尖端应力场分布、裂纹扩展的动力和阻力。
2.掌握理论断裂强度、格里菲斯微裂纹理论、及其公式推导。
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学
4.《材料性能学》帆等主编交通大学
工业学院教案
课程章节
第2章无机材料的受力形变
2.3滞弹性
2.4无机材料的塑性形变
2.5无机材料的高温蠕变
第3次课
授课时间2015年3月10日
授课班级1220731、732
授课类型：√理论课讨论课实践课习题课
教学目标
1.了解滞弹性的概念、松弛时间。
3.5裂纹的起源与扩展
裂纹的起源
裂纹的快速扩展
影响裂纹扩展的因素
3.6静态疲劳【难点】
静态疲劳
1.复习上次课程重点容，提问
2.由学生讲解，提问、点评、总结
3.举例，再讨论、讲解
4.幻灯演示，讨论、启发
思考、作业
参考文献：
1.《无机材料物理性能》王秀峰等主编化学工业
2.《无机材料性能》关振铎主编清华大学