材料的结构与性能 ppt课件
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高分子材料的结构及其性能PPT(36张)
态。 此时，只有比链段更小的结构单元如链节、侧基等能够运动。 受外力作用时，只能使主链的键长和键角有微小的改变，外力去除后形变能迅速回复，这 是一种普弹性状态。
B、高弹性 随着温度的升高，当T＞Tg 时，分子的动能增加，使链段的自由旋转成为可能，此时，试
样的形变明显增加，在这一区域中，试样变成柔软的弹性体，称为高弹态。 高弹态时，弹性模量显著降低，外力去除后，变形量可以回复，有明显的时间依赖性。由
如图16-7，在间同立构高聚物中， 原子或原子团会交替分布在主链两侧； 在全同立构高聚物中，原子或原子团 则全部排列在主链同一侧；而在无规立构高聚物中，主链两侧原子分布是随机的。
这种化学成分相同，但由于不对称取代基沿分子主链分布不同的现象，就叫做 高分子的立体异构现象。
2、大分子链的构象及柔性 高聚物结构单元是通过共价键重复连接形成线型大分子，共价键的特点是键能
2、单体 高分子化合物是由低分子化合物通过聚合反应获得。
组成高分子化合物的低分子 化合物称作单体。所以我们经 常说，高分子化合物是由单体 合成的，单体是高分子化合物 的合成原料。如图16-2，聚乙 烯是由乙烯（CH2＝CH2）单 体聚合而成的。 高分子化合物的相对分子质 量很大，主要呈长链形，因此 常称作大分子链或者分子链。 大分子链极长，可达几百纳米以上，而截面一般小于1nm。
物，简称高聚物材料，是以高分子化合物为主要组分的有机 材料，可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类。 天然高分子材料包括如蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡 胶、淀粉和蛋白质等。 人工合成高分子材料包括如塑料、合成橡胶、胶粘剂和涂料 等。工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。
一、高聚物的基本概念 1、高聚物和低聚物 高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量在5000
B、高弹性 随着温度的升高，当T＞Tg 时，分子的动能增加，使链段的自由旋转成为可能，此时，试
样的形变明显增加，在这一区域中，试样变成柔软的弹性体，称为高弹态。 高弹态时，弹性模量显著降低，外力去除后，变形量可以回复，有明显的时间依赖性。由
如图16-7，在间同立构高聚物中， 原子或原子团会交替分布在主链两侧； 在全同立构高聚物中，原子或原子团 则全部排列在主链同一侧；而在无规立构高聚物中，主链两侧原子分布是随机的。
这种化学成分相同，但由于不对称取代基沿分子主链分布不同的现象，就叫做 高分子的立体异构现象。
2、大分子链的构象及柔性 高聚物结构单元是通过共价键重复连接形成线型大分子，共价键的特点是键能
2、单体 高分子化合物是由低分子化合物通过聚合反应获得。
组成高分子化合物的低分子 化合物称作单体。所以我们经 常说，高分子化合物是由单体 合成的，单体是高分子化合物 的合成原料。如图16-2，聚乙 烯是由乙烯（CH2＝CH2）单 体聚合而成的。 高分子化合物的相对分子质 量很大，主要呈长链形，因此 常称作大分子链或者分子链。 大分子链极长，可达几百纳米以上，而截面一般小于1nm。
物，简称高聚物材料，是以高分子化合物为主要组分的有机 材料，可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类。 天然高分子材料包括如蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡 胶、淀粉和蛋白质等。 人工合成高分子材料包括如塑料、合成橡胶、胶粘剂和涂料 等。工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。
一、高聚物的基本概念 1、高聚物和低聚物 高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量在5000
《材料结构与性能》课件
结构表征
金属晶体结构
晶体结构的不同会影响到材料的物理性能，例如硬 度、强度、导电性。
高分子结构
将高分子划分为不同等级，有助于了解其物理化学 性质。
陶瓷结构
陶瓷晶体结构复杂，影响其在高温高压下的性能表 现。
复合材料结构
复合材料可以为不同材料的结合带来新的特性，例 如高强度、高刚性。
失效分析
腐蚀失效
3 陶瓷材料
尽管脆性较大，但强度高，热膨胀系数低， 可应用于高温、高压等特殊环境下。
4 复合材料
有机、无机、金属系之间的复合，应用领域 丰富，优点显著，发展前景广阔。
材料性能
力学性能
• 强度 • 韧性 • 硬度
物理性能
• 密度 • 热导率 • 电导率
化学性能
• 腐蚀分析 • 热稳定性 • 应力腐蚀开裂
《材料结构与性能》PPT 课件
本课件为材料结构与性能基础知识的讲解，详解材料分类、性能表征、失效 分析等内容，帮助学生掌握材料相关知识。Fra bibliotek材料分类
1 金属材料
结构密集，具有良好的导电导热性和可塑性 等特点，广泛应用于各领域。
2 高分子材料
分子量较大的有机物，强度相对较低，但物 理化学性质稳定，广泛应用于塑料、橡胶等 领域。
总结与展望
1
总结
本节课讲解了材料结构与性能的基础知识，对于进一步学习和研究具有重要的意 义。
2
展望
应用范围广阔的材料科学与工程学科，需要我们不断创新，用新的思路和方法探 寻更多可能性。
能够形成腐蚀的原因很多，例如温度、湿度、 气氛成分等，需要采取有效措施。
断裂失效
大多由于材料内部或外部的缺陷导致，合理检 测和操作能够保证材料的使用寿命。
材料的结构与性能(共64张PPT)
是金属，也可是金属与非金
属。
组成合金的元素相互作用可 形成不同的相。
Al-Cu两相合金
单相
合金
两相 合金
⑴ 固溶体
固溶体。习惯以、、表示。
溶剂
溶质
固溶体是合金的重要组成相，实际合 金多是单相固溶体合金或以固溶体 为基的合金。
按溶质原子所处位置分为置换固溶体 和间隙固溶体。
Cu-Ni置换固溶体 Fe-C间隙固溶体
2)确定晶面指数的步骤如下：
由结点形成的空间点的阵列称空间点阵
〔1〕设晶格中某一原子为原点，通过该点平行于晶 但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性那么要高得多。
分为刃型位错和螺型位错。
胞的三棱边作OX、OY、OZ三个坐标轴，以晶格常 溶质原子在固溶体中的极限浓度。
⑸ 原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距的一半。
② 线缺陷—晶体中的位错
位错：晶格中一局部晶体相对于 另一局部晶体发生局部滑移，滑 移面上滑移区与未
位错。分为刃型位错和螺型位错。
刃型位错
螺型位错
刃型位错和螺型位错
刃位错的形成
刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个 原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面 的边缘就是刃型位错。
空位
间隙原子 置换原子
a. 空位： b. 间隙原子：
可以是基 体金属原子，也可以是 外来原子。
体心立方的四面体和八面体间隙
c. 置换原子：
点缺陷破坏了原子的平衡状态，
使晶格发生扭曲，称晶 格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
空位
间隙原子
大置换原子
小置换原子
空位和间隙原子引起的晶格畸变
建筑材料.PPT课件
（一）密度 材料单位绝对密实体积内所含物质数为密度ρ，国际单位kg/m3，可用下式计算： ρ=m/V 式中：m--材料的质量, V--材料在绝对密实状态下的体积。
（一）密度
体积V的计算： 1、对于结构完全密实的材料 2、工程材料，大部分含有孔隙 3、对于散粒材料如砂、石
建筑材料.
第一节材料的组成、结构和构造
1、材料的组成 2、材料的结构和构造
第二节 材料的基本物理性质
1、密度、表现密度与堆积密度 2、密实度与孔隙率 3、材料的填充率与空隙率 4、材料的亲水性与憎水性 5、材料的吸水性与吸湿性 6、材料的耐水性 7、材料的抗渗性
一、材料的密度、表观密度与堆积密度
(二)吸水性
即为材料吸水的能力，以重量吸水率或体积吸水事表示，即绝干材料饱水后增加的重量与绝干材料的重量或体积的百分率。 影响因素：①材料的亲水性 ②材料的孔隙率大小和孔隙特征
（三）吸湿性
材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 含水率 平衡含水率
六、材料的耐水性
材料抵抗水破坏作用的能力 。 软化系数=材料在吸水饱和状态下的抗压强度/材料在干燥状态下的抗压强度 软化系数的范围在0-1之间，大于0.80的材料通常认为是耐水的。软化系数通常是选择基础材料的重要依据。
七、材料的抗渗性
透性用
（二）表观密度
表观密度俗称容重,指材料在自然状态下单位体积的质量。用下式表示： ρ0=m/V0 式中：m --材料的质量， v0--材料在自然状态下的体积。
（二）表观密度
体积v0的计算： 1、有规则形状，依外形尺寸计算 2、无规则形状①加工成规则形状 ②防水材料膜包裹 3、对散颗材料
第三节 材料的基本力学性质
1、材料的理论强度 2、材料的强度 3、弹性与塑性 4、脆性与韧性
（一）密度
体积V的计算： 1、对于结构完全密实的材料 2、工程材料，大部分含有孔隙 3、对于散粒材料如砂、石
建筑材料.
第一节材料的组成、结构和构造
1、材料的组成 2、材料的结构和构造
第二节 材料的基本物理性质
1、密度、表现密度与堆积密度 2、密实度与孔隙率 3、材料的填充率与空隙率 4、材料的亲水性与憎水性 5、材料的吸水性与吸湿性 6、材料的耐水性 7、材料的抗渗性
一、材料的密度、表观密度与堆积密度
(二)吸水性
即为材料吸水的能力，以重量吸水率或体积吸水事表示，即绝干材料饱水后增加的重量与绝干材料的重量或体积的百分率。 影响因素：①材料的亲水性 ②材料的孔隙率大小和孔隙特征
（三）吸湿性
材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 含水率 平衡含水率
六、材料的耐水性
材料抵抗水破坏作用的能力 。 软化系数=材料在吸水饱和状态下的抗压强度/材料在干燥状态下的抗压强度 软化系数的范围在0-1之间，大于0.80的材料通常认为是耐水的。软化系数通常是选择基础材料的重要依据。
七、材料的抗渗性
透性用
（二）表观密度
表观密度俗称容重,指材料在自然状态下单位体积的质量。用下式表示： ρ0=m/V0 式中：m --材料的质量， v0--材料在自然状态下的体积。
（二）表观密度
体积v0的计算： 1、有规则形状，依外形尺寸计算 2、无规则形状①加工成规则形状 ②防水材料膜包裹 3、对散颗材料
第三节 材料的基本力学性质
1、材料的理论强度 2、材料的强度 3、弹性与塑性 4、脆性与韧性
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3. 晶格的晶面和晶向
（1）晶面指数及晶向指数 （2）晶面及晶向的原子密度
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1）晶面指数及晶向指数
晶体中各种方位上的原子面叫晶面；各
种方向上的原子列叫晶向。在研究金属
晶体结构的细节及其性能时，往往需要
分析它们的各种晶面和晶向中原子分布
的特点，因此有必要给各种晶面和晶向
三种常见晶格的密排面和密排方向 (1)原子密度最大的晶面称密排面 (2)原子密度最大的晶向称密排方向
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。
密排面 数量 密排方向 数量
体心立方晶格 {110} 6
<111>
4
面心立方晶格 {111} 4
<110>
6
密排六方晶格 六方底面 1 底面对角线 3
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• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
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4
一、晶体结构的基本概念
1、晶体与非晶体(晶体结构是指晶体内部原子规则排列的方式) 晶体是指原子呈规则排列的固体。常态下金属主
要以晶体形式存在。晶体具有各向异性。 非晶体是指原子呈无序排列的固体。在一定条件
下晶体和非晶体可互相转化。
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金属的结构
晶态
非晶态
SiO2的结构
5
2、晶格与晶胞
⑴ 晶格：用假想的直线将原子中心连接起来所形成
第一章 材料的结构与凝固
本章目录
1.1 金属的晶体结构
1.1.1 晶体结构的基本概念
1.1.2 三种常见的金属晶体结构
1.1.3 常见金属晶体结构的特征
1.1.4 晶面、晶向及晶体的各向异性
1.1.5 实际金属的晶体结构
1.2 合金的晶体结构
1.2.1 合金概述
1.2.2 固态合金的相结构
1.3 非金属材料的结构
1.3.1 高分子材料的结构
1.3.2 陶瓷材料的结构
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物质由原子组成。原子的结合方式和 排列方式决定了物质的性能。 原子、离子、分子之间的结合力称为 结合键。它们的具体组合状态称为结 构。
C60
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
的三维空间
格架。直线
的交点（原
子中心）称
结点。由结
点形成的空
间点的阵列
称空间点阵
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6
⑵ 晶胞：能代表晶格原子排列规律的最小几何单元。
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⑶ 晶格常数：晶
立方
胞个边的尺寸 a、
b、c。
六方
各棱间的夹角用
、、表示。
四方
⑷ 晶系：
菱方
（2）求出该直线上任意一点的三个坐标来； （3）将三个坐标值按比例化为最小整数，加
一方括号，即为所求的晶面指数，其一般形式 为[uvw]。
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三种常见晶格的晶面原子密度和晶向原子密度 (1)单位面积晶面上的原子数称晶面原子密度。
(2)单位长度晶向上的原子数称晶向原子密度。
根据晶胞参数不同，将晶体分为七种晶系。
正交
90%以上的金属具有立方晶系和六方晶系。
立方晶系：a=b=c，===90
单斜
六方晶系：a1=a2=a3 c，==90，=120
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三斜
⑸ 原子半径：晶胞中原 子密度最大方向上相邻 原子间距的一半。
⑹ 晶胞原子数：一个晶 胞内所包含的原子数目。
⑺ 配位数：晶格中与任 一原子距离最近且相等 的原子数目。
⑻ 致密度：晶胞中原子
本身所占的体积百分数。
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二、金属的晶体结构
正离子
1、纯金属的晶体结构
金属原子是通过正离子与自 由电子的相互作用而结合的，
称为金属键。
金属原子趋向于紧密排列。
价电子云
金属键示意图
具有良好的导热性、导电性、延展性及金属光泽。
（2）将所得三截距之值变为倒数；
（3）再将这三个倒数按比例化为最小整数， 并加上一圆括号，即为晶面指数。晶面指数的 一般形式用（hkl）表示。
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晶向指数的确定方法是：
（1）以格中某一原子为原点，通过该点平行 于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三个坐标轴， 通过坐标原点引一直线，使其平行于所求的晶 向；
常见纯金属的晶格类型有体心立方(bcc)、面
心立方(fcc)和密排六方(hcp)晶格。
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⑴ 体 心 立 方 晶 格
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体心立方晶格
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体心立方晶格的参数
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14
体心立方晶格
晶格常数：a(a=b=c)
原子半径：r 3 a 4
定出一定的符号，以表示出它们在晶体
中的方位或方向。晶面的这种符号叫“
晶面指数”，晶向的符号叫“晶向指数
”。
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2)确定晶面指数的步骤如下：
（1）设晶格中某一原子为原点，通过该点平 行于晶胞的三棱边作OX、OY、OZ三个坐标轴 ，以晶格常数a、b、c分别作为相应的三个坐 标轴上的量度单位，求出所需确定的晶面在三 坐标轴上的截距（见图1.2-6）。
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⑶ 密排六方晶格
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密排六方晶格的参数
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密排六方晶格
晶格常数：底面边长 a 和高 c，
c/a=1.633
原子半径：r 1 a
2
原.74
常见金属： Mg、Zn、 Be、Cd等
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三种常见晶格的密 底面对角线
密 排 六
排面和密排方向
六方底面
方 晶
格
体 心 立 方 晶 格
原子个数：2
配位数： 8
致密度：0.68
常见金属：-Fe、Cr、W、Mo、V、Nb等
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⑵ 面 心 立 方 晶 格
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面心立方晶格
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面心立方晶格的参数
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面心立方晶格
晶格常数：a
原子半径：r 2 a
4 原子个数：4 配位数： 12 致密度：0.74 常见金属： -Fe、Ni、Al、Cu、Pb、Au等