无机材料物理性能

第一章
塑性形变及形式：塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变。

有两种基本方式，滑移和孪晶。

弛豫：当对粘弹性体施加恒定的应变ε0时，则应力将随时间而减小，这种现象叫弛豫。

滞弹性：对于理想的弹性固体，作用力会立即引起弹性应变，一旦应力消除，应变也会随之立刻消除。

但对于实际固体这种弹性应变的产生与消除需要有限时间。

无机固体和金属这种与时间有关的弹性称为滞弹性。

粘弹性：一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性，称为粘弹性。

金属材料和无机材料塑性变形机理：
金属易于滑移而产生塑性形变，金属键没有方向性，滑移系统很多
实际晶体是位错运动的结果。

（1）无机非金属材料中的离子键、共价键具有方向性，所以室温下无机材料中位错运动十分困难。

（2）位错运动只能在滑移面上运动，只有滑移面上的分剪应力才能是H（τ）降低。

无机材料中滑移系统只有有限几个，因此滑移面上分剪应力往往很小。

不同晶粒的滑移系统的方向不用，在晶粒中的位错运动遇到晶界就会塞积下来，形不成宏观滑移。

（3）温度升高事，位错运动的速度加快，某些脆性材料在高温下也有一定塑性形变。

高温蠕变的三个理论：
（1）高温蠕变的位错运动理论
无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以放生运动，在高温下原子热运动加剧，可以使位错从障碍中解放出来，引起蠕变。

常温高应力下的金属蠕变，多半由于位错运动所致。

（2）扩散蠕变理论
高温下的蠕变现象和晶体中的扩散现象类似，并且把蠕变过程看成是外力作用下沿应力作用方向扩散的一种形式。

在晶粒内部，各点的应力状态不可能产生集中的位错塞积，而是产生高温下短程的位错运动的叠加。

每次位错运动均选择最优的滑移系统。

呈宏观塑性形变。

第二章
裂纹的亚临界生长：裂纹除快速失稳扩展外，还会在使用应力下，随着时间的推移而慢慢扩展。

这种缓慢扩展也叫亚临界生长。

相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些成分在不用温度的相变，从而增韧的效果，统称为相变
增韧。

应力场强度因子：与外加应力σ、裂纹长度c、裂纹种类和受力状态有关的系数，称为应力场强度因子。

（单位Pa·m1/2）
蠕变断裂：多晶材料一般在高温环境中，在恒定应力作用下由于形变不断增加而断裂，这称为蠕变断裂。

Griffith微裂纹理论：实际材料中存在许多细小的裂纹或者缺陷，在外力作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中现象。

当应力达到一定程度时，裂纹开始扩展而导致断裂。

增韧的途径：
（1）微晶、高密度、与高纯度，提高晶体的完整性。

（2）提高抗裂能力与预加应力，脆性断裂通常是在拉应力作用下，自表面开始断裂。

加一层残余压应力层，在使用过程中可以起到增韧效果。

（热韧化技术）
（3）化学强化（离子交换），通过改变表面化学的组成，使表面的摩尔体积比内部大。

由于表面体积膨大受到内部材料的限制，就产生两向状态的压应力。

（4）相变增韧，利用多晶多相陶瓷中某些成分在不用温度的相变，从而增韧的效果，统称为相变增韧。

（5）弥散增韧，在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的细微粉料（增加表面断裂能），达到增韧的效果。

计算：
K1=Yσ中心穿透裂纹裂纹2c，Y=；边缘穿透裂纹裂纹c Y=1.12
P51看
第三章
热传导：当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端，这个现象就称为热传导。

热稳定性：热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。

热应力：由于材料热膨胀或者热收缩引起的内应力称为热应力。

提高无机材料抗热冲击断裂性能的措施：
（1）提高材料的强度σ，减小弹性模量E，使σ/E提高。

（2）提高材料的热导率λ，使R’提高。

（3）减小材料的热膨胀系数α。

（4）减小表面热传系数h。

（5）减小产品的有效厚度T m。

无机材料的热容与温度、材料结构的关系
晶态固体热容的经验定律：
1、元素的热容定律-杜隆—珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/（K·mol）。

2、化合物的热容定律—柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。

无机材料的热容与材料结构关系是不大的。

在较高温度下固体的摩尔热容大约等于构成该化合物各元素原子热容的总和。

爱因斯坦模型和德拜比热模型的热容理论：
（1）爱因斯坦模型：假设：每一个原子都是一个独立的振子，原子之间彼此无关。

并且都是以相同的角频ω振动。

分析：实际固体中，各原子的振动不是彼此独立的以同样频率振动，原子振动间有耦合作用，温度低时这一效应尤其明显。

（2）德拜模型：假设：考虑了晶体中原子的相互作用。

把晶体近似为连续介质。

声频支的振动也近似地看做是连续的。

分析：温度越低，近似越好，晶体毕竟不是连续体，但在一般场合下，德拜模型已经足够精确了，德拜模型不能解释超导现象。

计算
1、热容计算：C=Σn i C i
2、热应力计算：σ=E（- △L/L ）=-Eα（T’-T0）
第四章
光的双折射：光进入非均匀介质时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，他们分别构成两条折射光线。

这个现象称为双折射。

镜反射、漫反射：材料表面光洁度非常高的情况下的反射，反射光线具有明确的方向性，一般称为镜面反射。

光照射到粗糙不平的材料表面上时，发生相当的漫反射。

透光性：透光性是个综合指标，即光能通过陶瓷材料后，剩余光能所占的百分比。

决定总散射系数从而影响两相系统乳浊度的主要影响因素是颗粒尺寸、相对折射率，以及第二相颗粒的体积百分比。

影响折射率的因素：
1、构成材料元素的离子半径
2、材料的结构。

晶型和非晶态
3、材料所受的内应力
4、同质异构体，高温时的晶型折射率较低，低温时存在的晶型折射率较高。

提高透光性的措施：
1、提高原材料的纯度：
2、掺加外加剂
3、工艺措施
第五章
载流子：存在电荷的自由粒子。

金属导体中的载流子是自由电子；无机材料中的载流子可以是电子（负电子、空穴）、离子（正、负离子，空位）载流子为离子的电导称为离子电导，载流子为电子的电导称为电子电导。

压碱效应：压碱效应是指含碱玻璃中加入二价金属氧化物，特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低。

双碱效应：在玻璃中碱金属离子浓度越大时（占玻璃组成25%-30%）碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱金属离子的玻璃电导率要小。

压敏效应：压敏效应是指对电压变化敏感的非线性电阻效应。

在某一临界电压以下，电阻值非常之高，几乎无电流通过；超过该临界电压（敏感电压），电阻迅速降低，让电流通过。

电子有效质量：晶格中的电子的有效质量与自由电子真是质量不同的地方在于，有效质量已经将晶格场对电子的作用包括在内，使得外力（电场力）与电子加速度之间的关系可以简单的表示为F=m*a
离子电导的特点：
1、源于晶体点阵的基本离子的运动，称为固有离子电导。

这种离子自身随着热振动离开晶格形成热缺陷这种热缺陷，无论是离子或者空位都是带电的，因而都可以作为离子电导载流子。

2、由固定较弱的离子运动造成的，主要是杂质离子。

影响离子电导的因素：
1、温度，低温下杂志电导占主要地位，高温下固有电导起主导作用。

2、晶体结构，熔点高的晶体，结合力大，相应的活化能也高，电导率低。

3、晶格缺陷。