《无机材料科学基础》(全套课件373P)
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结构决定了性能，而性能则是内部结构某些方面的体现。
材料性能研究的重要性
4.
对材料性能的要求，决定了材料生产的工艺过程
如：金属：坚韧，但不耐高温 陶瓷：耐高温，但易碎 目标是：既要坚韧，又要具有耐高温的特征
→提高质量，这就是矛盾的统一体。解决改进的途 径，由所要求的性能来决定。
材料性能研究目的
1. 《无机非金属材料工学》林宗寿，武汉工业大学出版社 （所用教材，主要参考书目） 2. 《陶瓷材料学》,周玉，哈尔滨工业大学出版社 3. 《工程陶瓷材料》金志浩 西安交通大学出版社 4. 《陶瓷导论》,W D 金格瑞．中国建筑工业出版社 5. 《工程结构陶瓷》郭瑞松 天津大学出版社 6. 《粉体工程导论》 陆耶根 同济大学出版社 7. 《新型陶瓷材料手册》钦征骑 江苏科学技术出版社 8. 《现代工程陶瓷》戴维 W 里彻辛 建筑出版社 9. 《精细陶瓷技术》徐维新 上海交大出版社 10. 《陶瓷工艺学》宜兴陶校 中国建筑工业出版社
为什么要研究材 料的性能
材料性能研究的重要性
1.材料性能的研究，贯穿于整个人类的文明史
此图片说明人类使用的材料，决定了人类的文 明程序，实质上，这里谈的主要是材料的性能。
材料性能研究的重要性
2.材料性能决定了材料用途
如：绝缘基板材料，首先必须要具有一定的强度，以便能够承载 起安装在其上的集成电路元件及布在其上的电路线，要有均 匀而平滑的表面，以便进行穿孔、开槽等精密加工，从而能 够构成细微而精密的图形，应有优良的绝缘性能(尤其是在 高频下)，要有充分的导热性，以迅速散发电路上因电流产 生的热，硅与基片的热膨胀系数之差应较小，从而保证基片
材料性能的划分
wk.baidu.com
③ ②
复 杂 性 能
①
化 学 性 能
力 学 性 能
⑥ 辐 照 性 能
物 理 性 能
④ 电 学 性 能 ③ 光 学 性 能 ② 声 学 性 能
①
③ ② ①
使 用 性 能
工 艺 性 能
复 合 性 能
抗 渗 入 性
耐 腐 蚀 性
抗 氧 化 性
④③②① 刚韧延强 性性性度
⑤ 磁 学 性 能
按材料性能（功能）分类
• 电学性能： 绝缘材料、介电材料、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 • 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
材料性能研究注意问题
材料性能的划分只是为了学习和研究的方便。 要注意材料间的各种性能既有区别，又 有联系。
材料性能研究注意问题
研究材料性能，要注意性能的复合与转换。
材料性能研究注意问题
研究材料性能，要注意性能的发展与改造 。
材料科学与工程 是研究无机非金属 材料合成与制备、 组成与结构、性能 与使用效果四者关 系的科学。
使用效能
组成与结构 性能 合成与制备工艺 材料科学与工程研究对象间的关系
材料科学偏重于研究材料的合成与制备、 组成与结构、性能及使用效能各组元本身及其 相互关系，
材料工程则着重于研究如何利用这些规律 性的研究成果去研制、开发生产新材料、新产 品。
无机非金属材料的特点： 塑性差、硬度高、加工性能差 制备特点： 生产大量不同品种与规格的原料材料，直接生产成产品 走向市场。 要求更高：
与电路间良好的匹配性，电路与基片就不会剥离
材料性能研究的重要性
3.
材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构
如：根据布拉格公式nλ=2dsinθ（X射线在晶体中的衍射现象必须满足布
拉格 (Bragg) 公式 ) ，利用晶体对 X-ray 的衍射图象，就可以推
知晶体中面网间距d，进而就可以分析晶体的结构。
热 学 性 能
按材料性能（功能）分类
•
• • •
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
5. 磁学性能：磁性理论和铁氧体的磁性与结构。
课程安排
该课共50个学时 上课22次课 习题2次课 复习1次课
我 的 希 望
我希望： 你能喜欢我的课； 我 的 希 望 我希望： 你能勇于回答我的问题； 我希望： 你能积极向我提出问题； 我希望： 你能通过我的课程， 培养创新精神，增强能力。
本章主要参考书目
2. 要认真作笔记－－这也是一种能力； 3. 及时复习、归纳，掌握科学真谛； 4. 自己完成作业，检验学习的效果。 5. 注意复习，温故而知新。
学习内容
1. 力学性能：受力形变与脆性断裂理论。 2. 热学性能：热容、热膨胀、热传导、热稳 定
性等。
3. 光学性能：透光性、反射性、颜色等。
4. 电学性能：导电性和介电性。
无机材料物理性能
第一讲 绪论
材料
• 定义：是人类用来制造物品、器件、构件、机 器或其它产品的那些物质。
• 作用：是人类赖以生存和发展的物质基础。
绪
材料性能的定义
论
材料性能是一种用于表征材料在 给定的外界条件下的行为的参量
从定义可以看出：
有多少行为，就对应地有多少性能。
外界条件不同，相同的材料也会有不同的性 能。 性能必须量化，多数的性能都有量纲。
我国陶瓷发展简史－－陶器
瓷器
学习研究方法
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。
学习研究方法
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。
要求：
1. 课前预习，包括一些普通物理知识；
材料性能的研究，既是材料开发的出发点，也是其
重要归属
材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构
对材料性能的要求，决定了材料生产工艺
材料性能研究注意问题
现象与本质 同一材料不同性能，只是相同的
内部结构在不同的外界条件下所表现出的不同 行为。 这也说明，不同的外界条件下，材料的性
能是不同的，即一种材料有多种性能。
具备材料的知识，还要具备材料设计与材料加工的 知识。要强调跨学科、综合性的科学与工程方面的研究 。
无机非金属材料在工程应用中应注意的问题：
脆性大、塑韧性低：要注意低应力下的失效，注意 安全性与可靠性。 成本与应用：仅数千元的铁质柴油机，若用全陶瓷 ，其价格要提高2～3个数量级。
强度设计与材料的合理使用：抗拉强度差，但抗压 强度却很高。要尽可能地用其长处。
材料性能研究的重要性
4.
对材料性能的要求，决定了材料生产的工艺过程
如：金属：坚韧，但不耐高温 陶瓷：耐高温，但易碎 目标是：既要坚韧，又要具有耐高温的特征
→提高质量，这就是矛盾的统一体。解决改进的途 径，由所要求的性能来决定。
材料性能研究目的
1. 《无机非金属材料工学》林宗寿，武汉工业大学出版社 （所用教材，主要参考书目） 2. 《陶瓷材料学》,周玉，哈尔滨工业大学出版社 3. 《工程陶瓷材料》金志浩 西安交通大学出版社 4. 《陶瓷导论》,W D 金格瑞．中国建筑工业出版社 5. 《工程结构陶瓷》郭瑞松 天津大学出版社 6. 《粉体工程导论》 陆耶根 同济大学出版社 7. 《新型陶瓷材料手册》钦征骑 江苏科学技术出版社 8. 《现代工程陶瓷》戴维 W 里彻辛 建筑出版社 9. 《精细陶瓷技术》徐维新 上海交大出版社 10. 《陶瓷工艺学》宜兴陶校 中国建筑工业出版社
为什么要研究材 料的性能
材料性能研究的重要性
1.材料性能的研究，贯穿于整个人类的文明史
此图片说明人类使用的材料，决定了人类的文 明程序，实质上，这里谈的主要是材料的性能。
材料性能研究的重要性
2.材料性能决定了材料用途
如：绝缘基板材料，首先必须要具有一定的强度，以便能够承载 起安装在其上的集成电路元件及布在其上的电路线，要有均 匀而平滑的表面，以便进行穿孔、开槽等精密加工，从而能 够构成细微而精密的图形，应有优良的绝缘性能(尤其是在 高频下)，要有充分的导热性，以迅速散发电路上因电流产 生的热，硅与基片的热膨胀系数之差应较小，从而保证基片
材料性能的划分
wk.baidu.com
③ ②
复 杂 性 能
①
化 学 性 能
力 学 性 能
⑥ 辐 照 性 能
物 理 性 能
④ 电 学 性 能 ③ 光 学 性 能 ② 声 学 性 能
①
③ ② ①
使 用 性 能
工 艺 性 能
复 合 性 能
抗 渗 入 性
耐 腐 蚀 性
抗 氧 化 性
④③②① 刚韧延强 性性性度
⑤ 磁 学 性 能
按材料性能（功能）分类
• 电学性能： 绝缘材料、介电材料、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 • 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
材料性能研究注意问题
材料性能的划分只是为了学习和研究的方便。 要注意材料间的各种性能既有区别，又 有联系。
材料性能研究注意问题
研究材料性能，要注意性能的复合与转换。
材料性能研究注意问题
研究材料性能，要注意性能的发展与改造 。
材料科学与工程 是研究无机非金属 材料合成与制备、 组成与结构、性能 与使用效果四者关 系的科学。
使用效能
组成与结构 性能 合成与制备工艺 材料科学与工程研究对象间的关系
材料科学偏重于研究材料的合成与制备、 组成与结构、性能及使用效能各组元本身及其 相互关系，
材料工程则着重于研究如何利用这些规律 性的研究成果去研制、开发生产新材料、新产 品。
无机非金属材料的特点： 塑性差、硬度高、加工性能差 制备特点： 生产大量不同品种与规格的原料材料，直接生产成产品 走向市场。 要求更高：
与电路间良好的匹配性，电路与基片就不会剥离
材料性能研究的重要性
3.
材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构
如：根据布拉格公式nλ=2dsinθ（X射线在晶体中的衍射现象必须满足布
拉格 (Bragg) 公式 ) ，利用晶体对 X-ray 的衍射图象，就可以推
知晶体中面网间距d，进而就可以分析晶体的结构。
热 学 性 能
按材料性能（功能）分类
•
• • •
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
5. 磁学性能：磁性理论和铁氧体的磁性与结构。
课程安排
该课共50个学时 上课22次课 习题2次课 复习1次课
我 的 希 望
我希望： 你能喜欢我的课； 我 的 希 望 我希望： 你能勇于回答我的问题； 我希望： 你能积极向我提出问题； 我希望： 你能通过我的课程， 培养创新精神，增强能力。
本章主要参考书目
2. 要认真作笔记－－这也是一种能力； 3. 及时复习、归纳，掌握科学真谛； 4. 自己完成作业，检验学习的效果。 5. 注意复习，温故而知新。
学习内容
1. 力学性能：受力形变与脆性断裂理论。 2. 热学性能：热容、热膨胀、热传导、热稳 定
性等。
3. 光学性能：透光性、反射性、颜色等。
4. 电学性能：导电性和介电性。
无机材料物理性能
第一讲 绪论
材料
• 定义：是人类用来制造物品、器件、构件、机 器或其它产品的那些物质。
• 作用：是人类赖以生存和发展的物质基础。
绪
材料性能的定义
论
材料性能是一种用于表征材料在 给定的外界条件下的行为的参量
从定义可以看出：
有多少行为，就对应地有多少性能。
外界条件不同，相同的材料也会有不同的性 能。 性能必须量化，多数的性能都有量纲。
我国陶瓷发展简史－－陶器
瓷器
学习研究方法
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。
学习研究方法
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。
要求：
1. 课前预习，包括一些普通物理知识；
材料性能的研究，既是材料开发的出发点，也是其
重要归属
材料性能的研究，有助于研究材料的内部结构
对材料性能的要求，决定了材料生产工艺
材料性能研究注意问题
现象与本质 同一材料不同性能，只是相同的
内部结构在不同的外界条件下所表现出的不同 行为。 这也说明，不同的外界条件下，材料的性
能是不同的，即一种材料有多种性能。
具备材料的知识，还要具备材料设计与材料加工的 知识。要强调跨学科、综合性的科学与工程方面的研究 。
无机非金属材料在工程应用中应注意的问题：
脆性大、塑韧性低：要注意低应力下的失效，注意 安全性与可靠性。 成本与应用：仅数千元的铁质柴油机，若用全陶瓷 ，其价格要提高2～3个数量级。
强度设计与材料的合理使用：抗拉强度差，但抗压 强度却很高。要尽可能地用其长处。