发布时间 : 星期四 文章材料物理性能知识点总结 - 图文更新完毕开始阅读
（1）晶粒尺寸：对多晶材料，晶粒越小，强度越高；多晶材料中初始裂纹尺寸与晶粒尺寸相当，晶粒越细，初始裂纹尺寸越小，临界应力越高，即屈服应力越高（2）气孔的影响：大多数陶瓷材料的强度和弹性模量都随气孔率的增加而降低。
金属材料的强化：加工硬化；细晶强化（通过晶粒粒度的细化来提高金属的强度）；合金强化（通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属强度、硬度升高）；高温强化
陶瓷材料的强化：微晶、高密度与高纯度；预加应力；化学强化；陶瓷材料的增韧
材料的热学性能
材料的热血性能包括：热容、热膨胀、热传导、热稳定性、熔化和升华等 各质点热运动的动能总和，即为该物体的热量，即?(动能)i=热量
i?1N材料的热容：热容是分子热运动随温度而变化的一个物理量；热容是物质温度上升1K所需要增加的能量；单位质量的热容叫做比热容；1mol材料的热容叫摩尔热容。
金属热容：
第I区，温度范围0——5KCV,m∝T
第II区，温度区间很大，CV,m∝T3 第III区，温度在德拜温度θD附近,比热容趋于一常数
第IV区，当温度高于德拜温度θD 时，热容曲线趋平缓上升趋势。
材料的热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高二增大的现象称为热膨胀。 线膨胀系数?L=dLLdT 体膨胀系数?V=dVVdT=3?
各向异性晶体：?=?a+?b+?c 中级晶族各向异性晶体：?=2?a+?c 多晶转变→体积不均与变化→?不均匀变化 固体材料的热膨胀机理：（1）固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平衡距离随温度升高而增大。（2）晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。
金属硬度增大，膨胀系数减小；对于相同组成的物质，结构紧密晶体，膨胀系数较大；熔点大，膨胀系数小。
陶瓷制品表面釉层的热膨胀系数
不同方向膨胀系数差太大时，会因内应力而使胚体产生裂纹，再加热时，该裂纹趋向于消失，微裂纹多见于晶界。晶体长大→应力发展→裂纹
当选择釉的膨胀系数适当地小于胚体的膨胀系数，制品的力学强度得以提高原因： 釉层的膨胀系数比胚体的膨胀系数小，烧成后的制品在冷却过程中表面釉层的收缩比胚体小，使釉层中存在压应力，均匀分布的压应力明显地提高脆性材料的力学强度，同时，这一压应力也抑制裂纹的发生，并阻碍其发展，因而使强度提高。
影响金属热导率的因素：（1）温度的影响：低温时热导率随温度的升高而不断增大，并达到最大值；随后，热导率在一小段温度范围内基本保持不变；升高到某一温度后，热导率随温度急剧降低；温度降低到某一值后，热导率随温度的升高而缓慢下降，并在熔点处达最低值（2）晶粒大小的影响：一般情况是晶粒粗大，热导率高；晶粒越小，热导率越低（3）立方晶系的热导率与晶相无关；非立方晶系的热导率表现出各向异性（4）杂质将强烈影响热导率 影响无机非金属材料热导率的因素：（1）温度的影响：耐火氧化物多晶材料，在使用的温度范围内，随温度升高，热导率?下降；不密实的耐火材料，随温度升高，?略有增大（因气孔导热占一定分量）（2）化学组成的影响：固溶体的形成降低热导率，而且取代的质量和大小与基质元素相差越大，取代后的结合力改变越大，对热导率的影响越大。（3）显微结构的影响：a结晶构造越复杂，热导率越低；b非等轴晶系的热导率成各向异性；c同一种物质，多晶体的热导率总是比单晶的小；d在不考虑光子热导的贡献的任何温度下，非晶体的热导率都小于晶体的热导率；高温时，非晶体的热导率与晶体的热导率比较接近；晶体和非晶体的?—T曲线的重大区别在于非晶体的?—T曲线无?的峰值点m；e.当温度不很高，气孔率不大，气孔尺寸很小又均匀地分散在陶瓷介质中时，这样的气孔的热导率很小，可近似看做零。 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。 材料因热膨胀或收缩而引起的内应力称热应力 热应力产生的原因：（1）构件因热胀或冷缩受到限制时产生应力（2）材料中因存在温度梯度而产生热应力（3）多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生热应力
热导率大，热稳定性好；材料表面散热速率大对热稳定性不利。 提高抗热震性的措施：（1）提高材料强度、减小弹性模量，使σ/E提高。（2）提高下材料的热导率；（3）减小材料的热膨胀系数：（4）减小表面热传递系数；（5）减小产品厚度
材料的光学性能 折射率的影响因素：（1）构成材料元素的离子半径（2）材料的结构、晶型：均匀介质只有一种折射率；非均介质有两个折射率，发生双折射现象；沿着堆积密度大的方向折射率大（3）材料存在内应力：拉应力方向n值小，垂直于拉应力方向大，压应力方向大。（4）同质异构体：在同质异构体中，高温时的晶型折射率较低，低温时的晶型折射率较高。
晶体的双折射：光通过非均质晶体时，通常分解成两束传播方向不同的偏振光，这种现象称双折射现象。
双折射条件：材料本身透明；材料必须是晶体且非高级晶族晶体 双折率：分解成的两束光的折射率之差
偏振光：光的电场矢量在不同方向的振动强度不同的光 减小反射损失措施：（1）透过介质表面镀增透膜；（2）将多次透过的玻璃用折射率与之相近的胶将他们黏起来，以减少空气界面造成的损失 光的色散：材料的折射率随入射光波长而变化的现象，通常情况下，随波长增加，折射率减小。
透镜磨成凹凸组合镜头，可以消除色散
第3章 材料的光学性能
重要性：透镜、棱镜、滤光镜、激光器、光导维纤等的材料利用的主要功能是光学性能。另外，陶瓷，餐具对颜色、光泽及半透明性等都有特殊要求。对于光学玻璃，其折射率和色散是基本的光学参数。偏光显微镜在地质、陶瓷等工业上广泛应用 ……
?0 ，光线一部分3.1光通过介质的现象 设入射到材料表面的光辐射能流率为
透过介质，一部分被吸收，一部分在界面上被反射回原介质，一部分被散射。设透过、吸收、?反r射和A散射的光辐射T能?流?r/率?0分别,?,?R,??为 ? ? ? A / ? 0 ，定义 为透射系数， ????/?为吸收系数， 为散射系数。则 0T???R???1
3.1.1 折射 n?c/v1）材料的折射率：光在真空中和在材料中的速度之比 1n21?sini?n2/n1?v1/v2sini22）材料2对于材料1的折射率 3）影响材料折射率的因素
v ?c/?? ①构成材料的元素的离子半径 大离子得到高折射率的材料。 其中μ为磁导率。在无机材料类的电介质中，μ=1 离子半径越大，介电常数越大。 ②材料的结构、晶形和非晶态 均质体只有单一折射率。 非均质体有两个折射率，发生双折射现象，沿着晶体堆积密度大的方向折射率大 ③材料所受的内应力
拉应力方向n小，垂直于拉应力方向大，压应力方向大。 ④同质异构体中，高温型折射率低，低温型折射率高
偏振光：光的电场矢量在不同方向的振动强度不同的光称为偏振光。
双折射 ：光通过非均质晶体时，通常会分解成两束传播方向不同的偏振光，这种现象称为双折射现象。
原因是在该晶体内不同振动方向的光波的折射率不同。
?n?1?反射 ?入射能量=反射能量+折射能量 ?mW/W???n??1??根据波动理论：当光线以很小的入射角达到介质界面时，反射系数（即反射能量与入射能量之比）
2'2121例子：①透镜之间以折射率相似的胶粘起来减小反射损失 ②PA6里加入二氧化钛（钛白粉）以增强反射提高光泽 材料的透射及其影响因素: (1) 材料的光透过性质 1)金属材料的光透过性 射入金属中的光线被吸收，金属不透明。与被吸收的光同样波长的光波又可从表I?I0e?ax面反射出来，形成金属特有的光泽。所以，金属的颜色是反射光线的颜色 2)非金属材料的光透过性
①介质吸收光波的规律 透过的光的强度与入射强度的关系有： x为光透过的厚度
②非金属材料的禁带宽度大于3.1eV时，超过了可见光光子的能量，不可能吸收可见光，表现为透明。
③在红外区的吸收是因为离子的弹性振动与光子辐射发生谐振而被吸收。因为振动能相对较小，与红外光能量相当。
透明材料对自然光的选择性吸收显示出透明体的颜色（透过色），对自然光均匀吸收时则显示出黑白或灰色 3.4 光的散射
1)散射 折射率处处相等的均匀介质不产生散射 ?SxI?I0ea?S)x介质不均匀，如含有小粒子，光性能不同的晶界相，气孔或其它杂质相不均匀和I?I0e?(生成的次级波与主波方向不一致，并合成产生干涉现象，使光偏离原来的折射方
向，从而引起散射。散射使光在前进方向上的强度减弱。 S为散射系数。
所以，透过光的强度:
2) 弹性散射：散射光波与入射光波长相同，包括廷德尔散射、米氏散射和瑞利散射。
瑞利散射：随散射粒子的粒径d与光的波长λ的关系不同，有：d<λ, S∝d d=λ, S最大 d>λ, S∝1/d
3)非弹性散射：散射光波长与入射光不同。有喇曼散射和布里渊散射。
材料的透光性影响因素: ①吸收系数; ②反射系数; ③散射系数 由下面几方面决定：A,材料宏观和微观缺陷，它们会增加界面B,晶体结构C,晶粒排列方向; ④气孔引起散射损失 双折射与透明陶瓷
双折射导致光线在多晶材料内部不断散射，透明性下降，高双折射率致制备透明陶瓷困难。
刚玉双折射率低，刚玉瓷可制成多晶透明陶瓷，金红石双折射率高，无法制备成多晶透明陶瓷
镜面反射: 发生于高度平整界面，反射方向一致。 漫反射:发生于不平整界面，反射方向不一致。 3.5 不透明性与半透明性 3. 5.1概念
不透明：乳浊，指吸收系数低，透明物质的强散射造成不透明;根据乳浊度的不同，另有半透明、透明