材料性能學(xué)（第2版）付華課件0-緒論-材料性能學(xué)

材料性能學(xué)石家莊鐵道大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)系：付華聯(lián)系電話Q:1115279899王從曾

主編，北京工業(yè)大學(xué)出版社，2004年。三、本課程學(xué)習(xí)方法？緒論一、本課程的意義？二、本課程主要內(nèi)容？性能

是材料科學(xué)與工程的四要素之一，是材料科學(xué)研究的核心內(nèi)容。一、《材料性能學(xué)》的意義四要素（五要素）：材料組分（成分）（組織與結(jié)構(gòu)）；性能property；生產(chǎn)流程（工藝）；使用效能performance。五要素(六面體)：成分≠結(jié)構(gòu)材料科學(xué)的核心內(nèi)容：材料工程：研究材料在制備、處理、加工過程中的工藝和各種工程問題。結(jié)構(gòu)性能原子結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)，組織一、《材料性能學(xué)》的意義五要素(六面體)：成分≠結(jié)構(gòu)成分合成與制備性能使用效能結(jié)構(gòu)組織一、《材料性能學(xué)》的意義2.

高技術(shù)依賴于優(yōu)良的新材料，關(guān)注的是材料的各種性能：

力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等。一、《材料性能學(xué)》的意義3.該課程是專業(yè)學(xué)位（必修）課，是工程應(yīng)用、理論研究的基礎(chǔ)。

三、本課程學(xué)習(xí)方法？緒論一、本課程的意義？二、本課程主要內(nèi)容？1.材料金屬材料無機(jī)非金屬（陶瓷）高分子材料（一）《材料性能學(xué)》的研究對象二、本課程主要內(nèi)容？2.性能固有性能:property使用性（效）能performance：研究角度：兩種結(jié)構(gòu)因素納觀層次：原子、分子層次微觀層次：組織使用性（效）能performance：固有性能:property材料性能的分類：機(jī)械性能（力學(xué)性能）:σs，σb，δ，HB.物理性能：熱、磁、電、光等性能及其相互轉(zhuǎn)換。化學(xué)性能：抗氧化性，耐蝕等。工藝性能：鑄，鍛，焊，熱處理，機(jī)加工等。使用性（效）能performance：property材料性能的分類：材料性能property在工作狀態(tài)下的表觀：（受力狀態(tài)，氣氛，溫度等）使用性能：固有性能+產(chǎn)品設(shè)計(jì)（工程應(yīng)用）

——壽命，速度，能量利用率，安全可靠。力學(xué)性能：材料在力或環(huán)境（介質(zhì)，T，ξ）共同作用下，顯示與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的性能。在外力作用下，材料變形或斷裂過程中所表現(xiàn)的性能。物理性能：熱、磁、電、光等性能及其相互轉(zhuǎn)換。本課程核心內(nèi)容（二）《材料性能學(xué)》的任務(wù)掌握各主要性能的基本概念、物理本質(zhì)、變化規(guī)律及性能指標(biāo)的工程意義。了解性能指標(biāo)的影響因素?；菊莆崭纳坪吞岣卟牧闲阅苤笜?biāo)，充分發(fā)揮材料性能潛力的主要途徑，失效的基本分析方法。了解材料性能測試原理、方法及其相關(guān)儀器設(shè)備。培養(yǎng)合理選材、用材、開發(fā)新材料的基本技能。性

能

指

標(biāo)基本概念√物理本質(zhì)√影響因素（性能改進(jìn)）工程意義√指標(biāo)的測試及應(yīng)用影響因素（性能改進(jìn)）指標(biāo)的測試及應(yīng)用《失效分析學(xué)》的核心內(nèi)容之一。材料失效的四大形式：過量變形（彈塑性）、斷裂、磨損、腐蝕(三)《材料性能學(xué)》的研究方法經(jīng)驗(yàn)法機(jī)理法相互驗(yàn)證外延生長的氮化硅納米線

圍繞一個主線基本概念√物理本質(zhì)√影響因素（性能改進(jìn)）工程意義√指標(biāo)的測試及應(yīng)用(三)《材料性能學(xué)》的研究方法影響因素（性能改進(jìn)）指標(biāo)的測試及應(yīng)用

第一部分材料的力學(xué)性能(四）本課程主要章節(jié)內(nèi)容第二部分材料的物理性能力學(xué)性能內(nèi)容：1-10章：彈性變形、塑性變形、斷裂扭、彎、壓、硬度、沖擊、疲勞、磨損、高溫等；

11章：材料的強(qiáng)韌化

（小結(jié)）物理性能：第12-15章：熱、磁、電、光學(xué)性能.《材料科學(xué)基礎(chǔ)》第九章

本課程涉及的知識面較廣，內(nèi)容多，有一定的理論深度。

三、本課程學(xué)習(xí)方法？《材料力學(xué)》：σ-ε曲線，σs，σb，σ-1的意義,本課程側(cè)重材料性能本質(zhì)?！段锢怼?、《化學(xué)》、《物理化學(xué)》

基礎(chǔ)知識—熱，磁，電，腐蝕，電化學(xué)等。前期知識儲備《材料科學(xué)基礎(chǔ)》《材料力學(xué)》《物理》《化學(xué)》《物理化學(xué)》授課方法：第1-3章：教師主講。第4-11章：課堂討論為主。下載視頻，學(xué)生主講第12-15章：理論簡介。案例應(yīng)用緒論第1章材料的彈性變形第2章材料的塑性變形第3章材料的斷裂與斷裂韌性第4章材料的扭轉(zhuǎn)/彎曲/壓縮性能第5章材料的硬度第6章材料的沖擊韌性及低溫脆性第7章材料的疲勞性能第8章材料的磨損

第9章材料的高溫力學(xué)性能

第10章材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的腐蝕

第11章材料的強(qiáng)韌化

第12章材料的熱學(xué)性能

第13章材料的磁學(xué)性能

第14章材料的電學(xué)性能

第15章材料的光學(xué)性能

提前準(zhǔn)備ppt選題，課堂講解討論：自學(xué)要求：（1）熟悉教材內(nèi)容，記錄問題。（2）完成課后作業(yè)題（掌握程度）。（3）查閱并下載相關(guān)視頻資料。課堂講解討論要求：（1）ppt，內(nèi)容講解；（2）問題回答。第4~11章學(xué)習(xí)方法及要求：材料性能基本概念物理本質(zhì)影響因素（性能改進(jìn)）工程意義指標(biāo)的測試及應(yīng)用抓住二條主線成分工藝結(jié)構(gòu)組織性能應(yīng)用做好筆記，在理解的基礎(chǔ)上記憶。善于總結(jié)和整理。參考書：束德林，《工程材料力學(xué)性能》（《金屬力學(xué)性能》）。《Thescienceanddesignofengineeringmaterials》JamesP.Schaffer.工程材料科學(xué)與設(shè)計(jì)，詹姆斯.謝弗編，余永寧，強(qiáng)文江譯。機(jī)械工業(yè)出版社，2003。

王吉會《材料力學(xué)性能》《材料物理性能》，天津大學(xué)出版社，2006年。寧青菊《無機(jī)材料物理性能》化學(xué)工業(yè)出版社2010年。傅政《高分子材料強(qiáng)度及破壞行為》，化學(xué)工業(yè)出版社，2005年。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材束德林機(jī)械工業(yè)出版社2011-5-1《Thescienceanddesignofengineeringmaterials》JamesP.Schaffer.工程材料科學(xué)與設(shè)計(jì)，詹姆斯.謝弗編，余永寧，強(qiáng)文江譯。機(jī)械工業(yè)出版社，2003。王吉會，等?！恫牧狭W(xué)性能》鄭冀，等，材料物理性能》，天津大學(xué)出版社，2006年，2008年。龍毅主編中南大學(xué)出版社2009-6-1關(guān)振鐸等著；清華大學(xué)出版社；2011年。（1992年）寧青菊《無機(jī)材料物理性能》化學(xué)工業(yè)出版社2010年傅政《高分子材料強(qiáng)度及破壞行為》化學(xué)工業(yè)出版社2005年考核：平時成績占20%上課：出勤率、聽課情況、交流與溝通；作業(yè)：態(tài)度、完成情況；期末考試占80%（開、閉卷結(jié)合）閉卷：基本概念、基礎(chǔ)理論；開卷：選題綜合分析、應(yīng)用、計(jì)算。<材料性能學(xué)>選題要求選題要求：查閱一篇自己感興趣的相關(guān)論題研究論文。（綜述型文獻(xiàn)只作為參考）盡可能選擇最近幾年、高水平期刊的研究論文。仔細(xì)閱讀，試驗(yàn)材料、方法、性能測試、試驗(yàn)結(jié)果及分析、結(jié)論等。依據(jù)所學(xué)知識，理解文章內(nèi)容，作出評論。注意科技論文的構(gòu)成及寫作特點(diǎn)。注意英文標(biāo)題及摘要的翻譯，注意科技英語的寫作特點(diǎn)。查好的文獻(xiàn)和老師溝通交流后，確定是否合適？本選題是開卷部分試題，考試時寫在試題紙上。文獻(xiàn)案例分析要求論述：材料的成分、結(jié)構(gòu)、工藝、性能之間的關(guān)系。以文獻(xiàn)資料為素材，進(jìn)行影響性能變化的綜合分析??！五要素(六面體)：成分≠結(jié)構(gòu)一、材料：成分,配比二、合成與制備工藝：三、試驗(yàn)結(jié)果：性能使用性能能分析：結(jié)構(gòu)組織貼上必要的！圖片曲線，表格引言：背景總結(jié)思路：1.題目；2.材料的成分或配比；3.制備、合成、熱處理工藝等；4.性能試驗(yàn)（儀器設(shè)備）；5.試驗(yàn)結(jié)果與分析（每條規(guī)律和結(jié)論下，展開分析。圖、照片）；6.參考文獻(xiàn)。篇幅：一張（兩頁）答題紙

（！雷同試卷都記為0分）以下為參考方向，不限材料的任何性能都可以陶瓷材料的增韌方法：（選題）相變增韌：微裂紋增韌：晶須與纖維增韌：SiC、Si3N4等晶須，C、SiC、硅酸鋁等長纖維對氧化鋁陶瓷復(fù)合增韌。

顆粒增韌：非相變第二相顆粒增韌、延性顆粒增韌、納米顆粒增韌。

(如SiC、TiC、TiN等)自增韌：主晶相基體中生長出均勻分布的晶須、高長徑比的晶粒或晶片的增強(qiáng)體。也可以是后續(xù)其他的力學(xué)（物理）性能。高性能混凝土：（選題）鋼纖維增強(qiáng)混凝土碳纖維增強(qiáng)混凝土混雜纖維輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土速凝早強(qiáng)混凝土….也可以是后續(xù)其他的力學(xué)（物理）性能。高分子材料的增強(qiáng)與增韌：（選題）引入極性基鏈段交聯(lián)結(jié)晶度和取向定向聚合增塑劑分子結(jié)構(gòu)、相對分子質(zhì)量與沖擊韌性嵌段共聚共混也可以是后續(xù)其他的力學(xué)（物理）性能。金屬材料的增強(qiáng)與增韌：（選題）固溶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化位錯強(qiáng)化沉淀相顆粒強(qiáng)化也可以是后續(xù)其他的力學(xué)（物理）性能。SiC纖維增強(qiáng)

Ti3Al金屬間化合物

拉伸試樣斷口纖維拔出復(fù)合材料：（選題）原創(chuàng)研究論文Origin