《材料物理性能》
1-《材料物理性能》-第一章-概论
材料物理性能第一章：概论本节主要内容(一)材料及其性能研究的重要性(二)知识体系1、材料的概念2、材料的分类3、材料科学与工程专业(三)课程简介(四)第一章：材料物理性能概论材料及其性能研究：贯穿于整个人类的文明史。
人类使用的材料，决定了人类的文明程度。
实质上——主要取决于材料的性能如何。
材料的重要性Michael Faraday 电气时代:电磁材料超级计算机个人电脑材料是信息社会的基石！传感器件半导体芯片半导体技术液晶材料光学材料金属、高分子材料磁性材料移动通讯数码拍照拍照功能显示功能外壳信号接受对话功能电子线路照片存储介电材料移动网络语音、视频本节主要内容(一)材料及其性能研究的重要性(二)知识体系1、材料的概念2、材料的分类3、材料科学与工程专业(三)课程简介(四)第一章：材料物理性能概论◼材料(materials)的概念：➢材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。
➢材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质的统称。
材料是人类赖以生存和发展的物质基础,与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。
20世纪70年代，把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。
80年代，以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。
◼材料的分类：➢按照人为加工程度区分：✓天然材料：自然界原来就有未经加工或基本不加工可直接使用•如棉花、沙子、石材、蚕丝、煤矿、石油、铁矿、羊毛✓合成材料：人为把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成•如塑料、合成纤维和合成橡胶天然材料材料合成材料◼材料的分类：➢按照物理化学属性区分：✓金属材料✓无机非金属材料✓有机高分子材料✓复合材料➢按照用途区分：✓建筑材料、电子材料✓航空航天材料、核材料✓生物材料、能源材料✓。
金条铜阀玻璃水泥高分子材料碳纤维复合材料◼材料的分类：➢按照结晶状态区分：✓晶体(单晶、多晶)：短程有序，长程有序✓非晶：短程有序，长程无序✓准晶：介于晶体和非晶之间，长程有序，但无平移对称性(如：5次旋转对称性)✓液晶：由固态向液态转化过程中存在的取向有序流体非晶玻璃NaCl 晶体2011诺贝尔化学奖“发现准晶体”[铝锰合金]达尼埃尔·谢赫特曼◼材料的分类：➢按照使用性能区分：◼复杂性能◼化学性能◼物理性能◼力学性能③使用性能②工艺性能①复合性能③抗渗入性②耐腐蚀性①抗氧化性④刚性③延性②韧性①强度⑥辐照性能⑤声学性能④光学性能③磁学性能②电学性能①热学性能结构材料功能材料新材料？知识体系◼材料科学与工程：是关于材料的➢组成与结构（composition and structure ）➢合成与加工（synthesis and processing ）➢基本性质（proporties ）➢与服役性能（performance ）这四个要素➢以及它们两两之间的互相联系的学科。
材料物理性能(姚远)
材料相变机理 电子迁移及电性能
扩散、界面结构与行为
从物理学的角度，从微观的角度来阐述材料中的种种规律是很重要的。
6.材料物理的定义
物理科学
材料 物理
材料科学
物理学概念、原理等
物理学模型
材料性能
材料物理是物理学和材料学之间的边缘学科。 目的：利用物理中的成果来阐明材料中的种种规律和转变过程。 内容：材料的微观组织结构、运动状态、物理性质、化学成分以及它们 之间的相互关系。 材料物理是研究物质的微观结构、组织形式、运动状态、物理性能、化 学成分以及它们之间相互关系的学科。突出物理学的主干，从物理学的 一些基本概念、基本原理、基本定律出发，建立相应的物理模型、力图 阐述材料本身结构、性质和它们在各种外界条件下变化及其变化规律， 得出结论，进而指导材料的生产和科学研究。
骨亲和性
载体性 生物化 学功能 耐蚀性 领域
人工骨，人造牙根，人造关节
固定酶载体，催化剂载体，生物化学反应控制器 理化仪器，化工材料，化工装置内衬，原子能有关 材料
催化性
水煤气反应催化剂，耐热催化剂，化学用催化剂
高强度，耐磨性， 机 非膨胀收缩性 械 高强度，耐高温性 功 能 高比强度性 领 域 高模量 超硬性 润滑性
功能材料是指除强度外还有其他功能的材料。它们对外界环境具有灵敏的反 应能力，即对外界的光、热、电、磁、压力、气氛等各种刺激，可以有选 择性地作出反应，从而有许多特定的用途。电子、激光、能源、通讯、生物 等许多新技术的发展都必须有相应的功能材料。可以认为，没有许多功能材 料的出现，就不可能有现代科学技术的发展。
六、相关课程
数学、物理、无机化学、材料力学、断裂力学、物 理化学、量子力学、固体物理、电路、半导体物理、 介电质物理、光学原理、材料化学、材料工艺等课 程。
材料物理性能(课件)
TIM
Ni(OH)2
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（二）热容
■ 热分析方法 · 差热分析(Differential thermal analysis, DTA)： 测量试样与参比物之 间温差与时间或温度的关系 。分析所采用的参比物应是热惰性物质 ， 即在 整个测试温度范围内不发生分解、相变和破坏 ，也不与被测物质发生化学 反应 。参比物的热容、热传导系数等应尽量与试样接近。
5
（一 ）热学性能的物理基础
■ 晶格热振动
· 晶格热振动： 晶体点阵中质点围绕平衡位置的微小振动 。材料 热学性能的物理本质均与其晶格热振动相关。 · 晶格振动是三维的 ， 当振动很微弱时 ， 可认为原子作简谐振动。 振动频率随弹性模量Em增大而提高。
x=ACOS(ot+p)
· 温度升高时质点动能增大 ， 1/2 mv2= 1/2 kT, ∑ (动能)i ＝热能 · 质点热振动相互影响 ，相邻质点间的振动存在一定的相位差， 晶格振动以波（格波） 的形式在整个材料内传播 。格波在固体中的 传播速度： v = 3 * 103m/s, 晶格常数a为10-10 m数量级 ，格波最高频 率：v / 2a = 1.5 * 1013 Hz · 频率极低的格波： 声频支振动； 频率极高的格波： 光频支振动
■ 亚稳态组织转变为稳定态要释放 热量 ，热容 －温度曲线向下拐折。
H
TC
T
二级相变焓和热容随温度的变化
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（二）热容
■ 热容的测量
· 量热计法 。低温及中温区： 电加热法 · 高温区：撒克司法
P：搅拌器 ，C： 量热器筒 18
材料物理性能
材料物理性能材料的物理性能是指材料在受力、受热、受光、受电、受磁等外界作用下所表现出的性质和特点。
它是材料的内在本质，直接影响着材料的使用性能和应用范围。
材料的物理性能包括了热学性能、光学性能、电学性能、磁学性能等多个方面。
首先，热学性能是材料的一个重要物理性能指标。
热学性能包括导热性、热膨胀性和热稳定性等。
导热性是指材料传导热量的能力，通常用热导率来表示。
热膨胀性是指材料在温度变化下的体积变化情况，通常用线膨胀系数来表示。
热稳定性是指材料在高温环境下的性能表现，包括了热变形温度、热老化等指标。
这些性能对于材料在高温环境下的应用具有重要意义。
其次，光学性能是材料的另一个重要物理性能。
光学性能包括透光性、反射率、折射率等指标。
透光性是指材料对光的透过程度，通常用透光率来表示。
反射率是指材料对光的反射程度，通常用反射率来表示。
折射率是指材料对光的折射程度，通常用折射率来表示。
这些性能对于材料在光学器件、光学仪器等领域的应用具有重要意义。
此外，电学性能是材料的另一个重要物理性能。
电学性能包括导电性、介电常数、电阻率等指标。
导电性是指材料导电的能力，通常用电导率来表示。
介电常数是指材料在电场中的极化能力，通常用介电常数来表示。
电阻率是指材料对电流的阻碍程度，通常用电阻率来表示。
这些性能对于材料在电子器件、电气设备等领域的应用具有重要意义。
最后，磁学性能是材料的另一个重要物理性能。
磁学性能包括磁导率、磁饱和磁化强度、矫顽力等指标。
磁导率是指材料对磁场的导磁能力，通常用磁导率来表示。
磁饱和磁化强度是指材料在外磁场作用下的最大磁化强度，通常用磁饱和磁化强度来表示。
矫顽力是指材料在外磁场作用下的抗磁化能力，通常用矫顽力来表示。
这些性能对于材料在磁性材料、电机、传感器等领域的应用具有重要意义。
综上所述，材料的物理性能是材料的重要特性，直接影响着材料的使用性能和应用范围。
不同类型的材料具有不同的物理性能，因此在材料选择和应用过程中，需要充分考虑材料的物理性能指标，以确保材料能够满足特定的使用要求。
材料物理性能
参考书： 参考书：
材料物理性能 哈尔滨工业大学出版社 邱成军等 材料物理性能 金属材料物理性能 无机材料物理性能
TB303/Q712 TB303/C417 75.211 W35 71.2241/460
机械工业出版社， 机械工业出版社，陈騑騢 冶金工业出版社 王润
清华大学出版社 关振铎等
工程材料的性能、 机械工业出版社，柴惠芬, 工程材料的性能、设计与选材 机械工业出版社，柴惠芬,石德珂编 71.22/501 材料物理性能 龙毅，李庆奎， 中南大学出版社 龙毅，李庆奎，强文江
3.本课程的学习目的、内容 3.本课程的学习目的、 本课程的学习目的
结构材料和 工程材料按照其用途可分为： 工程材料按照其用途可分为：结构材料和功能材料 在以机械工业为主导的时代 主要使用结构材料 机械工业为主导的时代： 结构材料， ●在以机械工业为主导的时代：主要使用结构材料，主要追求材料高 强度、高韧性、耐高温等，即材料力学性能。 强度、高韧性、耐高温等，即材料力学性能。 力学性能
第1节 热学性能的物理基பைடு நூலகம் 节
4、声频支振动和光频支振动 材料中质点间存在很强的相互作用力， 材料中质点间存在很强的相互作用力，一个质点的振动会影响其临近 质点的振动，进而影响到其它区域质点的振动。 质点的振动，进而影响到其它区域质点的振动。相邻质点间的振动存在 一定相位相差，即晶格振动以弹性波的形式在整个材料内传播， 一定相位相差，即晶格振动以弹性波的形式在整个材料内传播，这种弹 格波。 性波称为格波 弹性波是多频率振动的组合波，频率高者传播较快。 性波称为格波。弹性波是多频率振动的组合波，频率高者传播较快。 声频支振动：振动质点中频率甚低的格波，质点彼此之间位相差不大， 声频支振动：振动质点中频率甚低的格波，质点彼此之间位相差不大， 则格波类似于弹性体中的应变波（与声音频率相当）。 则格波类似于弹性体中的应变波（与声音频率相当）。 光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间位相差很大， 光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间位相差很大，邻近质 点的运动几乎相反，频率住往在红外光 点的运动几乎相反，频率住往在红外光区。 声频支振动可看成相邻质点具有相同的振动方向；光频支振动可看成 可看成相邻质点具有相同的振动方向 声频支振动可看成相邻质点具有相同的振动方向；光频支振动可看成 相邻质点振动方向相反 振动方向相反。 相邻质点振动方向相反。 对于离子型晶体 离子型晶体， 负离子间存在相对振动，对于光频支振动， 对于离子型晶体，正、负离子间存在相对振动，对于光频支振动，异 号离子间有反向位移，便构成了一个偶极子， 号离子间有反向位移，便构成了一个偶极子，在振动过程中此偶极子的 偶极矩周期性变化，根据电动力学，它会发射电磁波 电磁波， 偶极矩周期性变化，根据电动力学，它会发射电磁波，其强度决定于振 幅大小。在室温下，所发射的这种电磁波是微弱的， 幅大小。在室温下，所发射的这种电磁波是微弱的，如果从外界发射相 应频率的红外光，则会被晶体强烈吸收，从而激发总体振动。这就是离 应频率的红外光，则会被晶体强烈吸收，从而激发总体振动。这就是离 子晶体具有很强的红外光吸收特性的原因。 子晶体具有很强的红外光吸收特性的原因。
《材料物理性能》课程教学大纲
《材料物理性能》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：《材料物理性能》是材料专业必修专业基础课，且为学位课程，也是多学科交叉的一门综合课程。
本课程系统讲解材料的声、光、电导、介电、磁、热、力学等物理性能，使学生能够掌握各种物理性能的结构起源、最重要的物理参数意义等基本理论、基本知识和基本研究方法，理解材料各种性能的物理模型、原理，了解各性能之间的联系与区别、了解材料物理性能与其他学科的联系；了解本学科的新成果和发展动态，提高学生分析问题和解决问题的能力，为今后的学习和工作打下扎实的专业基础。
（二）课程目标：课程的总体目标：通过本课程的教学，使学生具备下列能力：课程目标1掌握和理解材料的热学、电导、介电学、光学、发光、磁学和力学性能的物理模型、结构起源的核心因素、本证的物理参数及其意义；掌握评价各种物理性能的最关键的结构起因；课程目标2掌握分析影响各物理性能的因素；能够熟知评价各种物理性能的关键指标，提出对性能进行控制和改善的措施等；课程目标3掌握材料的声、光、电导、介电、半导、磁、热、力等物理性能之间相互作用及其产生的新的性能的变化规律；并初步会运用所学知识和理论从微观角度和分子角度去设计新型的功能材料，判断影响该物理性能的关键环节和参数。
课程目标4掌握材料物理性能与其他学科的联系；了解材料各种应用性能的研究领域中，其前沿课题、热点和难点问题与本课程知识点的联系，培养学生的科学精神、科学的思维方法，培养适应当今人才市场需求的厚基础、宽口径、工程性和科研性的人才。
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系：通过本课程的学习，掌握材料物理性能的结构起因，准确把握评价材料物理性能的主要技术方法，确立材料的各种材料物理性能之间的相互关系及其制约规律、与其他学科的联系；从而为今后从事材料生产和新材料研究、开发提供坚实的理论基础。
表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章材料的热学性能1.教学目标（1）理解声子的意义；认识材料的热学性能起源于材料的晶格振动；（2）系统掌握材料的热容和温度的关系;（3）理解热膨胀机理、热膨胀与其他性能的关系；（4）掌握材料热稳定性概念和评价方法、影响热稳定的因素，提高材料的热稳定性能2.教学重难点（1）从理论上理解声子的物理意义，分析不同处理的声子大小和物理性能的关系。
《材料物理性能lec》课件
目录
引言材料物理性能概述材料的力学性能材料的热学性能材料的电学性能材料的磁学性能光学性能环境友好性能
01
CHAPTER
引言
《材料物理性能LEC》
课程名称
材料科学、物理、工程等专业的学生和从业人员
适用对象
介绍材料的电、热、光、磁等物理性能及其应用
主要内容
01
02
VS
讨论不同材料对光的吸收特性，以及吸收光谱的测量和应用。
光的反射
分析光的反射现象，包括镜面反射和漫反射，以及反射光谱的测量和应用。
光的吸收
介绍材料的发光原理，包括荧光、磷光等，以及发光性能的测量和应用。
探讨非线性光学效应的原理，如倍频、和频、差频等，以及其在光学器件中的应用。
发光
非线性光学效应
08
CHAPTER
环境友好性能
1
2
3
指材料抵抗环境中腐蚀介质侵蚀的能力。
耐腐蚀性
材料的化学组成、微观结构、环境因素（温度、湿度、压力、腐蚀介质类型和浓度等）。
影响因素
选用高纯度材料、加入合金元素、表面涂覆保护层等。
提高耐腐蚀性的方法
材料与生物体之间的相互适应性。
生物相容性
材料能够与活体组织发生化学反应，促进组织生长和修复。
记录原理
利用物质在磁场中的磁化方向变化来记录信息，如硬盘和软盘的记录方式。
应用领域
除了计算机存储外，磁记录和磁存储技术还广泛应用于音频和视频记录、传感器等领域。
07
CHAPTER
光学性能
光的传播
描述光在介质中的传播速度、折射率、反射率等特性。
光的散射
解释光的散射现象，包括米氏散射、瑞利散射等，以及散射对光学性能的影响。
《材料物理性能》课程教学大纲
《材料物理性能》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料物理性能英文名称：Properties of Material Physics二、课程代码及性质课程代码: 0801151课程性质:学科专业基础课程, 必修课三、学时与学分总学时：32（理论学时：32学时；实践学时：0学时）学分：2四、先修课程大学物理、材料科学基础、热处理原理与工艺五、授课对象本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程的教学目的:1. 系统掌握材料物理性能方向的专业知识，具备应用这些知识分析、解决材料科学与工程专业中的功能材料选择和应用技术复杂问题的能力；2. 掌握各种物理性能的本质，具备独立进行物理性能分析和测量的能力；3. 理解不同类型物理性能与材料的不同层次的结构和组织之间的对应关系，具备基于材料成分、结构设计开发新型功能材料的能力；同时，具备基于材料物理性能的研究，实现对材料结构和相变（结构变化）的表征的能力；4．了解功能材料及制备和应用技术的发展前沿，掌握其发展特点与动向。
七、教学重点与难点：教学重点：材料物理性能中的电学性能、介电性能、热学性能、光学性能和磁学性能基于材料成分、结构和组织微观本质。
教学难点：材料物理性能中的电学性能、介电性能、热学性能、光学性能和磁学性能的微观机理和宏观性能内在联系的定量描述，以及各种性能之间的逻辑关系。
八、教学方法与手段：教学方法：(1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成;(2)安排适量的课堂讨论环节,使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。
教学手段：(1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观;(2)收集典型功能材料应用实物,在课堂上进行针对性讲授。
九、教学内容与学时安排（1）总体安排教学内容与学时的总体安排，如表2所示。
材料物理性能热学性能省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件
无机材料物理性能
21/526 1
热传导宏观表征
热量从温度高地方向温度低地方传导 热力 学自发过程，这是热传导现象
Q dT st
dx
热传导方程， : 热传导系数
无机材料物理性能
22/526 2
热传导系数物理意义: 单位温度梯度下， 单位时间经过面积热量，单位: W/(m2k) 或者J/(m2sK)
Cp和Cv关系依据热力学第二定律得到:
Cp
Cv
2V0T
: 体膨胀系数， : 压缩系数，V0: 摩尔 容积
无机材料物理性能
6/56 6
晶态固体热容经验定律
元素热容定律-杜隆-珀替定律: 元素恒压 原子热容是25J/(K mol)
化合物热容定律--柯普定律: 化合物分子 热容是元素原子热容总和
方程是稳定过程方程
非稳定过程热传导方程是:
T t
C p
2T x 2
无机材料物理性能
23/526 3
热传导微观机理
本质: 晶格振动格波和自由电子运动 金属中有大量自由电子，所以金属热传导性
能好 其它结合键(共价键和离子键)主要是晶格振
动格波，而自由电子贡献非常小 晶格振动格波是晶格振动相互影响，到达平
抗热冲击断裂性能
第一热应力断裂抵抗因子R
R f (1 )
E
评定基础: 材料中热应力小于材料强度
不足: 将问题绝对化，没有考虑材料性能、应力分布、 产生速率和时间等
无机材料物理性能
48/546 8
第二热应力断裂抵抗因子R’
在第一因子基础上改进，考虑了其它原 因，详细见教材第155页 R' f (1 )
无机材料物理性能
15/516 5
《材料物理性能热》课件
THANKS
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正火
将金属加热到一定温度后保持一定时间，然后快速冷却，以提高其 强度和硬度。
淬火
将金属加热到一定温度后迅速冷却，以增强其硬度和耐磨性。
05 材料在热环境中 的行为
热应力
01
热应力定义
由于温生原因
当材料的温度发生变化时，材料 的热膨胀或收缩不均匀，导致内 部应力分布不均。
实践应用
通过实践应用，将所学知识应用于实际问题 的解决中，提高实际操作能力
02 材料的基本热学 性能
热容
定义
热容是材料在等温过程中吸收或释放热量时温度的改变量。
分类
分为定容热容和定压热容，定容热容指在等容条件下测定的热容 ，定压热容指在等压条件下测定的热容。
影响因素
材料的热容主要取决于其物质的本性和温度，温度越高，热容越 大。
热辐射测量的实验设 备
一般包括光源、积分球、光谱仪、辐 射计等。光源用于提供不同波长的辐 射源，积分球用于提供封闭的测试环 境，光谱仪用于测量辐射光谱，辐射 计用于比较标准物质和待测物质的发 射率。
热辐射测量的注意事 项
在测量过程中要确保光源和待测物质 处于同一温度下，以获得准确的测量 结果；同时要避免环境光对测量的干 扰。
《材料物理性能热》ppt课 件
目 录
• 引言 • 材料的基本热学性能 • 材料的热力学性能 • 材料的热转变与相变 • 材料在热环境中的行为 • 热学性能的测量与表征
01 引言
课程介绍
课程名称
01
《材料物理性能热》
适用对象
02
材料科学、物理、化学等相关专业的本科生和研究生
主要内容
03
介绍材料的热学性能，包括热容、热传导、热膨胀等方面的知
材料物理性能及其分析测试方法——评《材料物理性能》
V o l.53 N o.9 Sep. 2020材料物理性能及其分析测试方法—评《材料物理性能》初秀梅(上饶幼儿师范高等专科学校，江西上饶334000)材料、能源、信息是构成现代科学技术的三大支柱，能源和信息的发展也在一定程度上依赖于材料的进步。
除此以外，生活中的海洋探测设备的开发、现代医学中制造人工器官等都需要用到新材料，因而材料学科在推进人类社会的进步和发展中起着至关重要的作用。
由邱成军、王元化、曲伟等编著的《材料物理性能》(哈尔滨工业大学出版社，2009年1月版）一书，应国家教育部调整最新目录和高等学校材料学与工程相关专业的教学需要编写而成，介绍了固体材料性能和固体材料物理测试方法，阐述了固体材料性能与物理效应之间的关系，为材料物理性能的分析测试方法的探究和现实运用奠定基础。
总览全书，读者可以发现本书具有以下几个特点：1知识体系完备，掌握材料物理的基本知识材料物理性能课程作为材料学专业基础课的的拓展和延伸，将“材料力学”“材料科学”“材料物理学”相结合，因而本课程涉及范围极广、内容丰富，能在一定程度上满足社会对不同层次的材料专业性人才的需要。
《材料物理 性能》一书针对当前材料物理性能的课程体系仍然处于探索发展的阶段，以新时期“厚基础”“宽专业”“强能力”的教育思想为指导，从固体材料本身人手，主要包括基本知识介绍、现实运用两方面的内容。
具体而言，本书的六章，大致可以分为两部分内容，第一部分是1-5章，这一部分对材料的热学性能、电学性能、磁学性能、光学性质进行了 详细的介绍，让读者充分了解材料的热容、热膨胀、热传导、热稳定等基本热学性能知识，满足不同场合对材料的热 学性能提出的多样特殊需要;把握材料的导电性、界定性、热电性、光电性等多种电学性能，以充分实现材料电学性 能的运用。
第6章为第二部分,在介绍固体材料的电、磁、光、热、弹性性能的基础上，进一步探究了固体材料物理 检测的多种方法，以获取更多的信息，为现实的材料问题的解决提供有效的分析手段。
《材料物理性能》课后习题答案
《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：).1()()(0)0()1)(()1()(100//0----==∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。
1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：第二章 脆性断裂和强度2-1 求融熔石英的结合强度，设估计的表面能力为1.75J/m 2; Si-O 的平衡原子间距为1.6*10-8cm;弹性模量从60到75Gpaa E th γσ==GPa 64.28~62.2510*6.175.1*10*)75~60(109=- 2-2 融熔石英玻璃的性能参数为：E=73 Gpa ；γ=1.56 J/m 2；理论强度σth=28 Gpa 。
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功能材料是指除强度外还有其他功能的材料。它们 对外界环境具有灵敏的反应能力，即对外界的光、热、电 、磁、压力、气氛等各种刺激，可以有选择性地作出反应 ，从而有许多特定的用途。电子、激光、能源、通讯、生 物等许多新技术的发展都必须有相应的功能材料。可以认 为，没有许多功能材料的出现，就不可能有现代科学技术 的发展。 智能材料：具有环境判断、自我修复等功能的功能材料 传统材料 先进材料
1.1 材料物理性能引论
1.1.1 材料 (概念、分类、特征与应用、重要性)
1.1.2 物理（概念、研究方法、分类）
1.1.3 材料科学与工程 1.1.4 材料物理（定义、研究目的、范围、实验技术） 1.1.5 材料性能（定义、本质、分类、目的、重要性、 研究内容）
10
1.1 引论——材料、物理、性能
(2) 材料的分类
按材料性能来分： 机械性能：高强材料、超硬材料、耐磨材料、韧性材料、 摩擦材料等。 热学性能：耐火材料、绝热材料（保温材料）、传热材料 、防火材料等。 化学性能：耐腐蚀材料、防水材料、吸附材料、离子交换 材料、催化剂载体、胶凝材料等。 光学性能：电光材料、导光材料、透光材料、荧光材料、 发光材料、感光材料、分光材料等。 电学性能：绝缘材料、导电材料、压电材料、铁电材料、 超导材料、半导体材料等。 磁学性能：磁性材料、非磁性材料。 声学性能：隔声材料、吸音材料等。 核物理性能：放射性材料、反应材料等。 生物性能：骨科材料、齿科材料、生物陶瓷等。 复合性能：智能材料、梯度功能材料等。
按状态分，材料可分为单晶、多晶、非晶、准晶和液晶。 从物理化学属性来分，材料可分为无机物材料（金属材 料、无机非金属材料）、有机物材料和不同类型材料所 组成的复合材料。
从应用来看，材料可分为信息材料、能源材料、生物材料 、建筑材料、航空航天材料等。
目前常根据材料的用途，将材料分为结构材料和功能材 料两大类。 结构材料主要利用其力学性质，这类材料是机械制造、工 程建筑、交通运输、航空航天等各种工业的物质基础。
4、课程教学目的与要求：以材料物理性能为主 题，将涉及到性能、方法和原理的内容统一起 来，使学生不仅熟悉各种功能材料及其性能， 还要认识和了解各种性能产生的本质原因及影 响因素。 5、课程教学内容：(48学时)
序号 1 2 3 4 5 6 章节内容 绪论 材料的磁学性能 材料的电学性能 材料的热学性能 材料的光学性能 总计 学时分配 2 14 14 9 9 48
三、教材与参考资料
1、教材：
[1]邱成军、王元化、曲伟编．《材料物理性能》.哈尔滨工业大学 出版社．2009. [2]王振廷、李长青、曲伟编．《材料物理性能》.哈尔滨工业大学出 版社．2011. [2]耿桂宏编．《材料物理与性能学》.北京大学出料物理性能》．中国建材工业出版社 .2005. [2] 吴其胜.《材料物理性能》．华东理工大学出版社.2006. [3] 陈树川、陈凌冰.《材料物理性能》．上海交通大学出版社 .1999. [4] 郑冀.《材料物理性能》．天津大学出版社.2008. [5] 龙翼.《材料物理性能》．中南大学出版社.2009. [6] 田莳.《材料物理性能》．北京航空航天大学出版社.2004. [7] 连发增.《材料物理性能》．东北大学出版社.2005.
四、课程考核方式
考试(闭卷) 成绩评定方法 平时：20% ：
实验: 20%(4次) 期末考试：60%
五、其它要求
①按时上课，不许旷课； ②独立完成并上交作业。
第一章 概论
本章主要内容包括：
1.1 材料物理性能引论
1.2 固体物理基础 1.2量子力学基础 1.3 电子排布规律及金属电子论 1.4 能带理论
准晶 非晶 多晶 单晶
二、课程的特点和学习方法
1、课程特点： 理论性比较强;概念多,内容多，公式多.需 要掌握、记忆和理解的知识多. 2、学习方法：
①课前预习,包括一些普通物理知识，对上课内容提前了解; ②上课认真听讲,掌握每堂课的重点内容;要认真作笔记－－这也是 一种能力； ③课后及时认真复习,注重归纳总结,做好学习笔记，掌握科学真谛 ； ④重视例题和习题,加深对课堂知识的理解. ⑤对基本概念、基本原理应注重理解，辅助记忆。自己完成作业， 检验学习的效果。注意复习，温故而知新。
1.1.1 材料
(1) 材料的概念
是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产 品的那些物质的统称。 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年 代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80 年代代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技 术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术 革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国 防建设和人民生活密切相关。
其它分类。。。。
材料的多样性
无机非金属材料 有机高分子材料
复合材料 金属材料 生物材料 结构材料 功能材料 能源材料 建筑材料 航空航天材料 还有哪些材料？请补充！
光电材料
智能材料
生态环境材料
单晶
液晶 多晶
信息材料
准晶 非晶
(3) 材料的特征与应用
材料有共通性：
制备、使用过程中现象、概念、转变相似。
材料物理性能
授课对象:功能材料 2012-1、2012-2
重庆科技学院.冶金与材料工程学院
一、课程概况
1、课程名称：《材料物理性能》 2、课程性质：功能材料本科专业的一门专业平 台课. 3、研究内容：主要围绕金属材料和无机非金属 材料的物理性能、影响因素、测试方法、原理 及相关应用等展开讨论。
主要内容：材料的电学性能（重点）、材料的磁学性 能（重点）、材料的光学性能、材料的弹性与内耗
3、学习研究方法： ①经验方法在大量占有实验数据的基础上，对数 据的分析处理，整理为经验方程，用以表示它们 的函数关系。; ②理论方法从机理着手，即从反映本质的 基本 关系出发，按照性能的有关规律、建立物理模型 ，用数学方法求解，得到有关理论方程式。
本科生学习：一方面是知识学习，另外一方面是方法的学 习（学会自学）。