02-第一章-第二次课

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1、1、晶体的概念2、五种结合键及其特性3、结合键与材料性能的关系1、晶体结构、晶格、晶胞2、常见的三种金属晶格结构3、立方晶系晶面、晶向的求法4、实际晶体中的三种晶体缺陷5、晶体缺陷对晶体性能的影响上节内容回顾上节内容回顾材料的结合键材料的结合键纯金属的晶体结构纯金属的晶体结构本节内容本节内容1.2 金属材料的性能 1.2.1 金属材料的工艺性能 铸造、锻造、焊接性能 切削加工、 热处理工艺性能 1.2.2 金属材料的机械性能 强度、塑性、硬度、韧性 疲劳强度、断裂韧性1.2.3 金属材料的理化性能 物理性能 化学性能1.3 高分子材料的结构与性能 1.3.1 高分子材料的结构 大分子链的结构

2、大分子链的构象及柔性 高分子材料的聚集态 1.3.2 高分子材料的性能 高分子材料的机械性能 高分子材料的理化性能特点1.4 陶瓷材料的结构与性能 1.4.1 陶瓷材料的结构 晶体相 玻璃相 气相 1.4.2 陶瓷材料的性能 陶瓷的机械性能 陶瓷的理化性能1.2 金属材料的结构与组织 1.1.2 合金的晶体结构 组元、相、合金、固溶体、 金属化合物 1.1.3 金属材料的组织 组织及其影响因素合金合金组元组元二元合金二元合金相相一种一种金属元素金属元素同另一种或几种元素，同另一种或几种元素，通过熔化或其它方法结合在一起所形通过熔化或其它方法结合在一起所形成的具有成的具有金属特性金属特性的物质。

3、的物质。组成合金的独立的、最基本的单元。组成合金的独立的、最基本的单元。由两个组元组成的合金。由两个组元组成的合金。合金中具有合金中具有相同化学成分相同化学成分、相同晶体结相同晶体结构构并有并有界面界面与其它部分分开的与其它部分分开的均匀均匀组成组成部分。如液相、固相、部分。如液相、固相、 相、相、 相相2金属化合物金属化合物固溶体固溶体1P23P231.1.2 合金的晶体结构合金的晶体结构固溶体固溶体溶剂溶剂合金组元通过溶解形成一种合金组元通过溶解形成一种成分和性能成分和性能均匀的均匀的、且、且结构和组元之一结构和组元之一相同的相同的固相固相。表示为表示为A A（B B），），CuCu（Zn

4、Zn）与固溶体晶格相同的组元。与固溶体晶格相同的组元。A溶质溶质与固溶体晶格不同的组元。与固溶体晶格不同的组元。B按溶质原子在溶剂晶格中的位置按溶质原子在溶剂晶格中的位置置换置换间隙间隙按溶质原子在溶剂中的溶解度按溶质原子在溶剂中的溶解度有限有限无限无限溶质原子在固溶体中分布是否有规律溶质原子在固溶体中分布是否有规律有序有序无序无序1 固溶体固溶体固溶体分类固溶体分类P23P231.1.2 合金的晶体结构合金的晶体结构固溶体随着溶质原子的溶入而晶格发生畸变，增大了位固溶体随着溶质原子的溶入而晶格发生畸变，增大了位错运动的阻力，使金属的滑移变形更加困难，从而提高错运动的阻力，使金属的滑移变形更加

5、困难，从而提高了合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度了合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象叫固溶强化。和硬度提高的现象叫固溶强化。晶体的一部分沿晶体的一部分沿一定晶面的一定一定晶面的一定晶向相对于另一晶向相对于另一部分发生滑动。部分发生滑动。金属在静载金属在静载荷下抵抗永荷下抵抗永久变形或断久变形或断裂的性能。裂的性能。金属受压金属受压时抵抗局时抵抗局部塑性变部塑性变形的能力。形的能力。固溶强化固溶强化1 固溶体固溶体P24P241.1.2 合金的晶体结构合金的晶体结构金属化合物金属化合物金属化合物的特点金属化合物的特点合金组元相互作用形成的合金组元相互作用

6、形成的晶格类型和晶格类型和特性完全不同于任一组元特性完全不同于任一组元的新相。的新相。金属化合物的分类金属化合物的分类 熔点高、硬度大、脆性大，使金属的熔点高、硬度大、脆性大，使金属的 强度和硬度提高，塑性和韧性下降。强度和硬度提高，塑性和韧性下降。正常价化合物正常价化合物电子化合物电子化合物间隙化合物间隙化合物2 金属化合物金属化合物P24P241.1.2 合金的晶体结构合金的晶体结构正常价化合物正常价化合物由电负性相差较大的两种原子组成由电负性相差较大的两种原子组成的严格遵守化合价规律的化合物。的严格遵守化合价规律的化合物。特点：特点：硬度高、脆性大，可用明确硬度高、脆性大，可用明确的分子

7、式表示，如的分子式表示，如ZnS电子化合物电子化合物不遵守化合价规律，但按一定的不遵守化合价规律，但按一定的电子浓度组成的电子浓度组成的。特点：特点：主要以金属键结合，具有明显主要以金属键结合，具有明显的金属特性，熔点高、硬度高，是许的金属特性，熔点高、硬度高，是许多有色金属的重要强化相。多有色金属的重要强化相。化合物的价电子化合物的价电子数与原子数之比。数与原子数之比。2 金属化合物金属化合物P24P241.1.2 合金的晶体结构合金的晶体结构间隙化合物间隙化合物尺寸大尺寸大的过渡族金属元素原子占据晶格的过渡族金属元素原子占据晶格的结点位置，的结点位置， C C、N N、H H、B B等等原

8、子半径原子半径较小较小的非金属元素原子有规则地嵌入晶的非金属元素原子有规则地嵌入晶格的间隙中形成的化合物。分为间隙相格的间隙中形成的化合物。分为间隙相和复杂结构的间隙化合物两种。和复杂结构的间隙化合物两种。当非金属元素原子半径与当非金属元素原子半径与金属元素原子半径之比大金属元素原子半径之比大于于0.59时，形成具有复杂时，形成具有复杂结构的间隙化合物。结构的间隙化合物。当非金属元素原子半径与金属当非金属元素原子半径与金属元素原子半径之比小于元素原子半径之比小于0.59时，时，形成具有简单晶格的间隙化合形成具有简单晶格的间隙化合物，称为间隙相。物，称为间隙相。金属化合物一般作为强化相弥散分布在

9、合金属化合物一般作为强化相弥散分布在合金的基体上，以提高合金的强度、硬度、金的基体上，以提高合金的强度、硬度、耐磨性等，这种强化方式叫弥散强化。耐磨性等，这种强化方式叫弥散强化。弥散强化弥散强化2 金属化合物金属化合物P25P251.1.2 合金的晶体结构合金的晶体结构组织的概念组织的概念组织的决定因素组织的决定因素组织与性能的关系组织与性能的关系 金属的性能由其内部的组织结构决定。金属的性能由其内部的组织结构决定。用肉眼或显微镜观察到的材料的显微用肉眼或显微镜观察到的材料的显微形貌。由数量、大小、形状及分布方形貌。由数量、大小、形状及分布方式不同的相组成。式不同的相组成。化学成分化学成分1工

10、艺过程工艺过程2P26P261.1.3 金属材料的组织金属材料的组织工艺性能工艺性能材料在加工成零件或构件的过程中适材料在加工成零件或构件的过程中适应加工的性能应加工的性能使用性能使用性能材料在使用条件下表现出来的性能材料在使用条件下表现出来的性能机械性能机械性能物理性能物理性能化学性能化学性能1.2 金属材料的性能金属材料的性能冶炼冶炼铸造铸造铸锭铸锭热轧热轧铸件铸件钢板钢板钢棒钢棒钢管钢管型材型材锻件锻件焊接焊接冷拔冷拔冷轧冷轧冷冲冷冲机加工机加工热锻热锻零件零件热处理热处理铸造性能：材料铸造成形获得优良铸件的能力。流动性、收缩性、偏析锻造性能：材料用锻压加工方法成形的适应能力。塑性、变形

11、抗力焊接性能：材料对焊接加工的适应能力。碳质量分数机加工性能：用刀具寿命和加工后的表面质量表示。适当硬度、足够脆性热处理性能：钢的热处理性能主要考虑其淬透性等。碳质量分数1.2.1 金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能 金属材料的机械性能（或力学性能）是指金属在不同环金属材料的机械性能（或力学性能）是指金属在不同环境因素（温度、介质）下，承受外载荷（拉、压、弯、剪、境因素（温度、介质）下，承受外载荷（拉、压、弯、剪、扭）作用时所表现的行为（变形、断裂等）。也可以理解扭）作用时所表现的行为（变形、断裂等）。也可以理解为金属抵抗外载荷引起的变形和断裂能力。为金属抵抗外载荷引起的变形和断裂能力。1.

12、2. 2金属材料的机械性能金属材料的机械性能弹性弹性变形变形阶段阶段屈服屈服阶段阶段强化强化阶段阶段缩颈缩颈阶段阶段断裂断裂点点金属材料的强度、刚度、弹性金属材料的强度、刚度、弹性及塑性可以通过金属拉伸实验及塑性可以通过金属拉伸实验来测定（来测定（GB228-87）1、强度、刚度、弹性、强度、刚度、弹性1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P31P31弹性弹性变形变形阶段阶段屈服屈服阶段阶段强化强化阶段阶段缩颈缩颈阶段阶段断裂断裂点点金属材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。金属材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。弹性模量弹性模量E E：材料在弹性状态下的应力材料在弹性状态下的应力- -应变比

13、。应变比。 弹性极限弹性极限 e：材料在弹性状态下所能承受的最大应力值。材料在弹性状态下所能承受的最大应力值。1、强度、强度、刚度、弹性刚度、弹性1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P32P32弹性弹性变形变形阶段阶段屈服屈服阶段阶段强化强化阶段阶段缩颈缩颈阶段阶段断裂断裂点点强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。强度：金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。屈服点与屈服强度：材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值屈服点与屈服强度：材料开始产生明显塑性变形时的最低应力值抗拉强度抗拉强度：材料在破断前所承受的最大应力值。材料在破断前所承受的最大应力值。1、强度强度、刚度、弹性、刚度、弹性

14、1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P32P322、塑性、塑性金属材料在静载荷作用下，产生塑金属材料在静载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。用延伸率性变形而不破坏的能力。用延伸率 和断面收缩率和断面收缩率 来表示。来表示。 ：试样拉断后，标距增长量与原始标距之比。：试样拉断后，标距增长量与原始标距之比。 ：试样拉断处的横截面积收缩量与原始横截面积之比。：试样拉断处的横截面积收缩量与原始横截面积之比。1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P33P333、硬度、硬度1） 布氏硬度布氏硬度材料抵抗另一硬物体压入其内的能力叫硬材料抵抗另一硬物体压入其内的能力叫硬度，即受压时抵

15、抗局部塑性变形的能力。度，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。表示方法：表示方法：200HBS10/1000/30200HBS（10mm/1000kgf/10s） 测试方法：测试方法：用一直径为用一直径为D的淬火钢球或的淬火钢球或硬质合金球，在规定载荷硬质合金球，在规定载荷P的作用下压的作用下压入被试金属表面，停留一定时间后卸除入被试金属表面，停留一定时间后卸除载荷，测量被试金属表面上所形成的压载荷，测量被试金属表面上所形成的压痕直径痕直径d，从而计算球面压痕单位面积从而计算球面压痕单位面积上所承受的平均压力，即硬度值。上所承受的平均压力，即硬度值。应用场合：应用场合：各种退火状态下钢材、铸件、各

16、种退火状态下钢材、铸件、有色金属等或调质处理后的机械零件。有色金属等或调质处理后的机械零件。1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P34P343、硬度、硬度2）洛氏硬度）洛氏硬度测试方法：测试方法：将金刚石压头将金刚石压头（或钢球压头），在先后施（或钢球压头），在先后施加两个载荷（预载荷加两个载荷（预载荷P0和总和总载荷载荷P）的作用下压入金属的作用下压入金属表面。总载荷表面。总载荷P为预载荷为预载荷P0和主载荷和主载荷P1之和。卸去主载之和。卸去主载荷荷P1后，测量残余压入深度后，测量残余压入深度h1来计算洛氏硬度。来计算洛氏硬度。表示方法：表示方法：50HRC 50HRB 50H

17、RA标准标准符号符号压头压头总载总载荷荷/N常用硬度常用硬度示值范围示值范围应用场合应用场合HRA金刚石金刚石圆锥圆锥5882085碳化物、表面碳化物、表面硬化工件等硬化工件等HRB1/16钢钢球球98025100软钢、退火钢、软钢、退火钢、铜合金等铜合金等HRC金刚石金刚石圆锥圆锥14702067淬火钢、调质淬火钢、调质钢等钢等1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P35P353）维氏硬度）维氏硬度测试方法：测试方法：将相对面夹角为将相对面夹角为136的金刚的金刚石正四棱锥压头，在载荷石正四棱锥压头，在载荷F作用下压入作用下压入被试金属表面，保持一定时间后卸除载被试金属表面，保持一

18、定时间后卸除载荷，测量压痕投影对角线的平均长度荷，测量压痕投影对角线的平均长度d，进而计算出压痕的表面积进而计算出压痕的表面积S，最后求最后求出压痕表面积上的平均压力（出压痕表面积上的平均压力（F/S）为为硬度值。硬度值。4）硬度换算）硬度换算3、硬度、硬度1）各种硬度之间没有理论的换算关系；）各种硬度之间没有理论的换算关系；2）试验结果之间的换算关系（）试验结果之间的换算关系（GB1172-74）；）；3）硬度在（）硬度在（200600HBS）范围内，范围内，1HRC 10HBS；4）硬度小于）硬度小于450HBS时，时，1HBS 1HV。表示方法：表示方法：800HV应用场合：应用场合：范

19、围宽，但不常用。范围宽，但不常用。1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能4、冲击韧性、冲击韧性冲击韧性是材料抵抗冲击载荷作用的能力。冲击韧性是材料抵抗冲击载荷作用的能力。测定方法测定方法：一次摆锤冲击弯曲试验。把质量为：一次摆锤冲击弯曲试验。把质量为G的摆锤抬到的摆锤抬到H高高度，释放摆锤，将试样冲断，并向另一方向升高到度，释放摆锤，将试样冲断，并向另一方向升高到h高度。试样高度。试样变形或断裂所消耗的功，称为冲击吸收功变形或断裂所消耗的功，称为冲击吸收功Ak。冲击吸收功除以冲击吸收功除以试样缺口处截面积试样缺口处截面积S0得材料冲击韧度得材料冲击韧度ak。HhG1.2.2 金属材料

20、的机械性能金属材料的机械性能P36P365、疲劳、疲劳疲劳疲劳：在交变应力作用下，虽然材料所承受的应力低于屈服点，：在交变应力作用下，虽然材料所承受的应力低于屈服点，但经较长时间的工作而产生裂纹或突然断裂的过程。但经较长时间的工作而产生裂纹或突然断裂的过程。疲劳曲线疲劳曲线：表示材料承受：表示材料承受的交变应力（的交变应力（ ）与材料）与材料断裂前承受交变应力的次断裂前承受交变应力的次数（数（N）之间的关系曲线。之间的关系曲线。疲劳极限（疲劳强度）疲劳极限（疲劳强度） ：当应力低于一定值时，试当应力低于一定值时，试样可以经受无限周期循环样可以经受无限周期循环而不破坏，此应力值叫疲而不破坏，此应

21、力值叫疲劳极限或疲劳强度。劳极限或疲劳强度。随时间作周期性变化的应力叫随时间作周期性变化的应力叫1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P36P36对于对称循环交变应力，疲劳强度用对于对称循环交变应力，疲劳强度用 -1表示。表示。对于黑色金属，一般规定应力循环对于黑色金属，一般规定应力循环107周次周次 而不断裂的最大而不断裂的最大 交变应力为疲劳强度交变应力为疲劳强度 -1。对于有色金属，一般规定应力循环对于有色金属，一般规定应力循环108周次周次 而不断裂的最大而不断裂的最大 交变应力为疲劳强度交变应力为疲劳强度 -1。疲劳断裂前没有明显的塑性变形，具有很大的突然性。疲劳断裂前没有

22、明显的塑性变形，具有很大的突然性。金属疲劳强度影响因素：工作条件、表面状态、材质、残余金属疲劳强度影响因素：工作条件、表面状态、材质、残余 应力等。应力等。提高疲劳强度的措施：结构上避免应力集中，提高表面加工提高疲劳强度的措施：结构上避免应力集中，提高表面加工 质量，表面强化处理等。质量，表面强化处理等。5、疲劳、疲劳1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P36P366、断裂韧性断裂韧性材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力。材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力。低应力脆断低应力脆断：屈服强度以下的脆性断裂。为材料中宏观裂纹的：屈服强度以下的脆性断裂。为材料中宏观裂纹的 扩展而引起的。扩展而引起的

23、。应力场强度因子应力场强度因子K1：衡量裂纹尖端附近应力场强弱程度的参数衡量裂纹尖端附近应力场强弱程度的参数断裂韧度断裂韧度K1c：裂纹扩展的临界状态所对应的应力场强度因子。裂纹扩展的临界状态所对应的应力场强度因子。 其大小由材料的成分、组织状态决定，与裂纹其大小由材料的成分、组织状态决定，与裂纹 的尺寸、形状及外加应力的大小无关。的尺寸、形状及外加应力的大小无关。当当K1 K1c时，裂纹失稳扩展，导致断裂。时，裂纹失稳扩展，导致断裂。1.2.2 金属材料的机械性能金属材料的机械性能P37P371、金属的物理性能金属的物理性能2、金属的化学性能金属的化学性能密度密度熔点熔点导热性导热性导电性导

24、电性热膨胀性热膨胀性磁性磁性耐腐蚀性耐腐蚀性抗氧化性抗氧化性1.2.2 金属材料的理化性能金属材料的理化性能高分子材料高分子材料单体单体链节链节聚合反应聚合反应加聚反应加聚反应缩聚反应缩聚反应重复连接形成高分子化合物的低分子化合物。大分子链中结构相同的单元由低分子化合物合成高分子化合物的反应。一种或几种单体相互加成而连接成聚合物的反应。反应过程中没有副产物的产生。以高分子化合物为主要组分的有机材料一种或几种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子物质的反应。相对分子质量相对分子质量5000：高分子化合物：高分子化合物相对分子质量相对分子质量5005000：？：？相对分子质量相对分

25、子质量500：低分子化合物：低分子化合物1.3 高分子材料的结构与性能高分子材料的结构与性能1、大分子链的结构、大分子链的结构1） 大分子链的化学组成大分子链的化学组成碳链大分子碳链大分子杂链大分子杂链大分子元素链大分子元素链大分子2） 大分子链的形态大分子链的形态线型分子链线型分子链支化型分子链支化型分子链体型分子链体型分子链3） 大分子链的空间构型大分子链的空间构型全同立构全同立构间同立构间同立构无规立构无规立构以主链上是否全部、部分和全无碳原子分三种类型。以大分子链的几何形态分三种类型。以大分子链中原子或原子团在空间的排列方式分。1.3.1 高分子材料的结构高分子材料的结构2、大分子链的

26、构象及柔性、大分子链的构象及柔性1） 内旋转内旋转2） 大分子链的构象大分子链的构象3） 分子链的柔性分子链的柔性以单共价键连接的原子，由于原以单共价键连接的原子，由于原子的热运动，两个原子在保持键子的热运动，两个原子在保持键角、键长不变的情况下所作的相角、键长不变的情况下所作的相对旋转称为内旋转。对旋转称为内旋转。由单链内旋转所产生的大分子链由单链内旋转所产生的大分子链的空间形象称为大分子链的构象的空间形象称为大分子链的构象-C-C-共价键：共价键： 键长为键长为0.154nm 键角为键角为10928 单键内旋转使大分子链时而伸长，单键内旋转使大分子链时而伸长，时而卷曲，这种由构象变化获得时

27、而卷曲，这种由构象变化获得不同卷曲程度的特性称为大分子不同卷曲程度的特性称为大分子链的柔性。链的柔性。1.3.1 高分子材料的结构高分子材料的结构3、高分子材料的聚集态结构、高分子材料的聚集态结构1） 聚集态结构聚集态结构2） 聚集态结构种类聚集态结构种类3） 结晶度结晶度高分子材料的聚集态结构是指高聚物高分子材料的聚集态结构是指高聚物内大分子间的几何排列和堆砌方式。内大分子间的几何排列和堆砌方式。晶态晶态部分晶态部分晶态非晶态非晶态折叠链折叠链伸直链伸直链高聚物中结晶区所高聚物中结晶区所占有的质量百分数。占有的质量百分数。1.3.1 高分子材料的结构高分子材料的结构1、高分子材料的机械性能、

28、高分子材料的机械性能线线型非晶态高聚物的三种力学状态型非晶态高聚物的三种力学状态线型晶态高聚物的力学状态线型晶态高聚物的力学状态1） 高聚物的力学状态高聚物的力学状态温度变形玻璃态玻璃态高弹态高弹态粘流态粘流态TbTgTfTd体型高聚物的力学状态体型高聚物的力学状态晶态高聚物部晶态高聚物部分没有高弹态分没有高弹态随着交联点密度的提高，随着交联点密度的提高，高聚物的高弹态越来越少高聚物的高弹态越来越少室温下处于室温下处于玻璃态、高玻璃态、高弹态和粘流弹态和粘流态的高聚物态的高聚物一般为塑料、一般为塑料、橡胶和流动橡胶和流动树脂。树脂。1.3.2 高分子材料的性能高分子材料的性能1、高分子材料的机

29、械性能、高分子材料的机械性能2） 高分子材料的机械性能特点高分子材料的机械性能特点强度低、比强度高强度低、比强度高温度与变形速度对温度与变形速度对强度的影响极大。强度的影响极大。变形快变形慢应变应变应力应力温度高温度低应变应变应力应力1.3.2 高分子材料的性能高分子材料的性能1、高分子材料的机械性能、高分子材料的机械性能2） 高分子材料的机械性能特点高分子材料的机械性能特点高聚物的力学性能随时间高聚物的力学性能随时间变化的现象称为变化的现象称为粘弹性粘弹性。弹性高、弹性模量低弹性高、弹性模量低粘弹性粘弹性蠕变蠕变：应：应力恒定时，力恒定时，应变随时应变随时间而增加间而增加的现象。的现象。应力

30、松弛应力松弛：变形恒定变形恒定时，应力时，应力随时间而随时间而逐渐衰弱逐渐衰弱的现象。的现象。滞后与内耗滞后与内耗：应变应变应应力力应变应变应应力力1.3.2 高分子材料的性能高分子材料的性能1、高分子材料的机械性能、高分子材料的机械性能2） 高分子材料的机械性能特点高分子材料的机械性能特点塑性与受迫弹性塑性与受迫弹性塑性：塑性：1、屈服应变高、屈服应变高 达达20%2、颈缩变形阶、颈缩变形阶 段长，断裂段长，断裂 前变形高达前变形高达 1000%受迫弹性：受迫弹性：无定形高聚物无定形高聚物在玻璃态受拉在玻璃态受拉产生的大变形产生的大变形不能回复，但不能回复，但在玻璃化温度在玻璃化温度以上大变

31、形可以上大变形可以大部分回复。以大部分回复。1.3.2 高分子材料的性能高分子材料的性能1、高分子材料的机械性能、高分子材料的机械性能韧性韧性2） 高分子材料的机械性能特点高分子材料的机械性能特点 韧性与材料的强度与塑性有直接的关系，强度韧性与材料的强度与塑性有直接的关系，强度大、塑性好，则材料的韧性高。高分子材料的韧性大、塑性好，则材料的韧性高。高分子材料的韧性比金属材料低，比其他的非金属材料高。比金属材料低，比其他的非金属材料高。减摩、耐磨性减摩、耐磨性塑料对金属、塑料对塑料的摩擦系数一般为塑料对金属、塑料对塑料的摩擦系数一般为0.20.4聚四氟乙烯对聚四氟乙烯的摩擦系数仅为聚四氟乙烯对聚

32、四氟乙烯的摩擦系数仅为0.04塑料的自润滑与吸振能力强，对磨粒的适应性与埋塑料的自润滑与吸振能力强，对磨粒的适应性与埋嵌性好，因此其耐磨性能好。嵌性好，因此其耐磨性能好。1.3.2 高分子材料的性能高分子材料的性能1） 绝缘性及隔热隔音性好绝缘性及隔热隔音性好2、高分子材料的理化性能、高分子材料的理化性能2） 耐热性比金属差耐热性比金属差3） 耐蚀性好，特别是聚四氟乙烯耐蚀性好，特别是聚四氟乙烯4） 老化老化降解降解：大分子产生断链或裂解的过程：大分子产生断链或裂解的过程交联交联：分子链间生成化学键，形成网状结构，：分子链间生成化学键，形成网状结构，材料变脆、变硬。材料变脆、变硬。1.3.2

33、高分子材料的性能高分子材料的性能1.4 陶瓷材料的结构与性能陶瓷材料的结构与性能粘土粘土石英石英长石长石 拣选、破碎、拣选、破碎、成形、烧结成形、烧结晶体相晶体相玻璃相玻璃相气相气相陶瓷陶瓷细颗粒的含水铝硅酸盐（Al2O32SiO2 2H2O ） 。在坯料中起塑化与粘合作用，并保证干坯的机械性能、热稳定性等。（4060）%无水SiO2或硅酸盐，降低坯料的粘度，烧结后部分溶解在长石玻璃中，提高液相的粘度，防止高温变形，冷却后起骨架作用。（2030）%含K+、Na +或Ca 2+的无水铝硅酸盐（ K2O Al2O36SiO2 ）熔化后起高温胶结作用。（2030）% 氧化、分解、晶型转变、晶体相的析

34、出与长大1.4.1 陶瓷材料的结构陶瓷材料的结构1.4 陶瓷材料的结构与性能陶瓷材料的结构与性能粘土粘土石英石英长石长石 拣选、破碎、拣选、破碎、成形、烧结成形、烧结晶体相晶体相玻璃相玻璃相气相气相陶瓷陶瓷主要有硅酸盐、氧化物、非氧化物等三种。结合键分别为离子键与共价键、离子键为主与共价键为辅、共价键为主与金属键为辅。其决定陶瓷的性能。成分为氧化硅及其他氧化物。其作用是将晶体相粘结起来，阻止晶体长大，形成玻璃特性。 质量占（2040）%陶瓷内部组织残留下来的孔洞，形成机理复杂，破坏强度，体积占（510）%1.4.1 陶瓷材料的陶瓷材料的结构结构1.4 陶瓷材料的结构与性能陶瓷材料的结构与性能1

35、.4.2 陶瓷材料的陶瓷材料的性能性能刚度刚度硬度硬度强度强度塑性塑性韧性韧性取决于键的结合强度，刚度大取决于键的结合强度，刚度大取决于键的结合强度，硬度大取决于键的结合强度，硬度大受受晶界、孔洞及杂质等影响，强度低晶界、孔洞及杂质等影响，强度低滑移系少，离子键多，几乎没有塑性滑移系少，离子键多，几乎没有塑性韧性极差，是典型的脆性材料韧性极差，是典型的脆性材料1、陶瓷的机械性能、陶瓷的机械性能1.4 陶瓷材料的结构与性能陶瓷材料的结构与性能1.4.2 陶瓷材料的陶瓷材料的性能性能热膨胀性能热膨胀性能比高分子材料低，比金属材料高比高分子材料低，比金属材料高导热性能导热性能热稳定性能热稳定性能化学

36、稳定性化学稳定性导电性导电性导热性差，多为较好的绝热材料导热性差，多为较好的绝热材料热稳定性比金属低得多热稳定性比金属低得多结构稳定，是重要的耐火材料结构稳定，是重要的耐火材料范围广，大多数材料绝缘性能好范围广，大多数材料绝缘性能好2、陶瓷的理化性能、陶瓷的理化性能以上内容小结以上内容小结1、组元、相、合金、固溶体、金属化合物2、固溶强化、弥散强化1、组织的概念及其影响因素1、强度、塑性、硬度、韧性、疲劳、韧性1、大分子链的结构2、大分子链的构象及柔性3、高分子材料的聚集态合金的晶体结构金属材料的组织金属材料的机械性能高分子材料的结构陶瓷材料的结构1、晶体相、玻璃相、气相作业作业（一）解释名词

37、致密度、晶格、晶胞、单晶体、多晶体、晶粒、亚晶粒、晶界、晶体的各向异性、刃型位错、空位、间隙原子。 （二）填空题1同非金属相比，金属的主要特性是 。 2晶体与非晶体最根本的区别是 。 3金属晶体中最主要的面缺陷是 和 。4位错分两种，它们是 和 ，多余半原子面是 位错所特有的。5在立方晶系中，120晶面族包括 等晶面。 6点缺陷有 和 两种；面缺陷中存在大量的 。 7-Fe、-Fe的一个晶胞内的原子数分别为 和 。8原子在金属晶体中扩散时，表面上的扩散速度较在体内的扩散速度 。作业作业 （三）是非题1因为单晶体是各向异性的，所以实际应用的金属材料在各个方向上的性能也 是不相同的。 （ ）2金属

38、多晶体是由许多结晶方向相同的单晶体组成的。 （ ）3因为面心立方晶格的配位数大于体心立方晶格的配位数，所以面心立方晶格 比体心立方晶格更致密。 （ ）4在立方晶系中，（1 2 3）晶面与1 2 3 晶向垂直。 （ ）5在立方晶系中，（1 1 1）与（1 11）是互相平行的两个晶面。 （ ） 6在立方晶系中，晶面（1 2 3）与（3 1 2）属同一晶面族。 （ ）7在立方晶系中，原子密度最大的晶面间的距离也最大。 （ ） 8在金属晶体中，当存在原子浓度梯度时，原子向各个方向都具有相同的跃迁 几率。 （ ） 9因为固态金属的扩散系数比液态金周的扩散系数小得多，所以固态下的扩散 比液态下的慢得多。

39、（ ）10金属理想晶体的强度比实际晶体的强度稍高一些。 （ ）11晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。 （ ）作业作业（四）选择正确答案 1正的电阻温度系数的含义是：a随温度升高导电性增大；b随温度降低电 阻降低；C随温度增高电阻减小。2晶体中的位错属于：a. 体缺陷；b面缺陷；c线缺陷；d点缺陷。3亚晶界是由：a点缺陷堆积而成；b位错垂直排列成位错墙而构成；c晶界 间的相互作用构成。4在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是：a100；b110；c111 5在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是：a100；b110； c111。6-Fe和-Fe分别属于什么晶格类型：a面心立方和体心立方；

40、b体心立方 和面心立方；c均为面心立方；d均为体心立方。 作业作业（五）综合分析题1标出图1-1中给定的晶面与晶向： OOBB： ；OB： ；ODC： ； OC： ； AACC： ；OD： ；AADD： ；OD： 。2（234）、（l32）晶面和111、132、210、121晶向。3常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数各有什么特点？ -Fe、-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn各属何种晶体结构？4画出体心立方、面心立方和密排六方晶体中原子最密的晶面和晶向，写出它 们的晶面和晶向指数并求出单位面积及单位长度上的原子数。5填出表2-2中三种典型金属的基本参量：图 1-1作业作业（五）综合分析题6已知-Fe的晶格常数a=2.8710-10m，-Fe的晶格常数a=3.6410-10m，试求出 -Fe和-Fe的原子半径和致密度。7在常温下，已知铁的原子直径 d=2.5410-10m，铜的原子直径 d=2.5510-10m， 求铁和铜的晶格常数。8实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？9立方晶系中，下列各晶面、晶向表示法是否正确？不正确的请改正： （1，1，2）、（1/2，1，1/3）、-1，1.5,2，121。