塑料流變成型原理1

塑料流變成型原理第1章材料科學(xué)概述第2章高分子材料的制備反應(yīng)第3章高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能第4章通用高分子材料塑料流變成型原理第1章材料科學(xué)概述1.1材料與材料科學(xué)1.2材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

1.3材料的性能1.4材料工藝與結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系材料是物質(zhì)，但不是所有物質(zhì)都可以成為材料。（一）材料與物質(zhì)金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、聚合物（塑料等）、玻璃、介電材料、纖維、木材等，還有許多復(fù)合材料都屬于材料的范疇。一.材料與人類(lèi)文明及社會(huì)現(xiàn)代化縱觀人類(lèi)發(fā)展的歷史，每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用，都會(huì)把人類(lèi)支配和改造自然的能力提高到一個(gè)新的水平，給社會(huì)生產(chǎn)和人類(lèi)生活帶來(lái)巨大的變化。（二）材料是人類(lèi)文明的里程碑隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，功能材料越來(lái)越重要。近、現(xiàn)代歷史表明，材料與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地區(qū)開(kāi)發(fā)乃至國(guó)家振興是休戚相關(guān)的。材料是人類(lèi)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)，材料的發(fā)展和進(jìn)步伴隨著人類(lèi)文明發(fā)展和進(jìn)步的全過(guò)程。材料是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活不可缺少的重要組成部分。根據(jù)材料及其在各領(lǐng)域的應(yīng)用，可劃分為以下幾大部分：信息功能材料；工程結(jié)構(gòu)材料及先進(jìn)的陶瓷材料；能源結(jié)構(gòu)材料、功能材料與含能材料；低維材料；生物材料；智能化材料；環(huán)境材料等。（一）材料的單向循環(huán)模式二.材料循環(huán)——材料、能源與環(huán)境地球原材料工業(yè)原料資源開(kāi)采冶金等初加工工程材料產(chǎn)品廢料組合加工制造人類(lèi)使用后失效進(jìn)一步加工資源開(kāi)采－生產(chǎn)加工－消費(fèi)使用－廢物丟棄這種單向循環(huán)模式必然造成資源緊缺——能源浪費(fèi)——環(huán)境污染的嚴(yán)重后果。（二）材料的雙向循環(huán)目前人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的“消耗資源能源－制造產(chǎn)品－排放廢物”這一單向生產(chǎn)模式已經(jīng)無(wú)法持續(xù)下去，而應(yīng)當(dāng)以仿效自然生態(tài)過(guò)程物質(zhì)循環(huán)的模式取而代之，建立起廢物能在不同生產(chǎn)過(guò)程中循環(huán)、多產(chǎn)品共生的工業(yè)模式，即所謂的雙向循環(huán)模式。循環(huán)經(jīng)濟(jì)與知識(shí)經(jīng)濟(jì)并稱(chēng)為世界未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩模式。地球綜合利用變?yōu)闊o(wú)害廢物工業(yè)用原料工程材料產(chǎn)品廢料綜合利用變?yōu)闊o(wú)害廢物原材料經(jīng)過(guò)人類(lèi)處理重新利用后的無(wú)害廢物2.生態(tài)環(huán)境材料研究與開(kāi)發(fā)的興起生態(tài)環(huán)境材料是指：同時(shí)具有優(yōu)良的使用性能和最佳環(huán)境協(xié)調(diào)性能的一大類(lèi)材料。這類(lèi)材料對(duì)資源和能源消耗少，對(duì)生態(tài)和環(huán)境污染小，再生利用率高或可降解和可循環(huán)利用，而且要求在制造、使用、廢棄直到再生利用的整個(gè)壽命周期中，都必須具有與環(huán)境的協(xié)調(diào)共存性。大力提倡和積極支持開(kāi)發(fā)新型的環(huán)境材料，取代那些資源和能源消耗高、污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)材料。（一）材料科學(xué)的興起三.材料科學(xué)與工程（這3頁(yè)不講）（二）材料科學(xué)與工程（MSE）材料科學(xué)與工程的定義為：材料科學(xué)與工程就是研究有關(guān)材料的組織、結(jié)構(gòu)、制備工藝流程與材料性能和用途關(guān)系的知識(shí)的產(chǎn)生及應(yīng)用。材料科學(xué)與工程研究材料組成（成分、組織與結(jié)構(gòu)）、性能、生產(chǎn)流程（工藝）和使用效能以及它們之間的關(guān)系。1.3.3材料科學(xué)與工程的特點(diǎn)材料科學(xué)與工程具有物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉與結(jié)合的特點(diǎn)，并且具有鮮明的工程性。

MSE的作用就像一條傳導(dǎo)知識(shí)的帶子，把科學(xué)與研究和社會(huì)需求與人類(lèi)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，它是材料與人類(lèi)關(guān)系的橋梁與紐帶。（一）材料科學(xué)與工程的組成要素四.材料成分－結(jié)構(gòu)－合成與加工－性能－使用效能五要素：成分、合成與加工、結(jié)構(gòu)、性能、使用效能。金屬材料：鑄造、成型、連接、機(jī)加工、粉末冶金陶瓷材料：鑄造、壓制、燒結(jié)聚合物：模制、壓制復(fù)合材料：鑄造、成型、連接（二）材料加工工藝方法（三）性能與使用效能成品狀態(tài)的材料具有一整套滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)要求的性能——強(qiáng)度、硬度、導(dǎo)電性、密度、色彩等。倘若在使用過(guò)程中，材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，那么它將永遠(yuǎn)保持這些性能。如果產(chǎn)品遇到使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的使用情況，那么，材料的性能與行為也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，不僅要考慮初始條件，而且要考慮那些將使材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而也導(dǎo)致材料性能發(fā)生變化的使用條件。（四）材料設(shè)計(jì)和選用材料依據(jù)產(chǎn)品所需材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，利用各種有用信息，建立相關(guān)模型，制定具有預(yù)想的微觀結(jié)構(gòu)和性能的材料及材料生產(chǎn)工藝方法，以滿(mǎn)足特定產(chǎn)品對(duì)新材料的需求。1.材料設(shè)計(jì)2.選用材料選材的基本原則：勝任某一特定功能；綜合性能比較好；材料性能差異定量化；成本、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益；與環(huán)境保護(hù)盡可能一致。一個(gè)好的材料的選用，應(yīng)是設(shè)計(jì)——工藝——材料——用戶(hù)最佳組合的結(jié)果。1.1.2材料的類(lèi)別按化學(xué)組成分類(lèi)金屬材料無(wú)機(jī)材料有機(jī)材料（高分子材料）按狀態(tài)分類(lèi)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)單晶多晶非晶復(fù)合材料按材料作用分類(lèi)結(jié)構(gòu)材料功能材料按使用領(lǐng)域分類(lèi)電子材料耐火材料醫(yī)用材料耐蝕材料建筑材料金屬材料有兩種。一種是利用其固有特性以純金屬狀態(tài)使用的；另一種是由幾種金屬組成或加入適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)成分以改善其原有的特性而使用的。1.1.2.1金屬材料金屬材料富于展性和延性，有良好的導(dǎo)電及導(dǎo)熱性、較高的強(qiáng)度及耐沖擊性。在工業(yè)上，通常將金屬材料分成黑色金屬（鐵基合金）和有色金屬兩種類(lèi)型。金屬材料黑色金屬有色金屬碳鋼常用合金鋼不銹鋼鑄鐵普通碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼鋁及鋁合金銅及銅合金鈦及鈦合金新型金屬材料超高強(qiáng)度鋼低溫合金形狀記憶合金環(huán)境材料納米材料超導(dǎo)新材料高分子材料是由脂肪族和芳香族的C-C共價(jià)鍵為基本結(jié)構(gòu)的高分子構(gòu)成，也稱(chēng)為有機(jī)材料。1.1.2.3高分子材料高分子材料的一般特點(diǎn)是質(zhì)輕、耐腐蝕、絕緣性好、易于成型加工，但強(qiáng)度、耐磨性及使用壽命較差。按來(lái)源可分為天然高分子材料合成高分子材料按主鏈結(jié)構(gòu)可分為碳鏈高分子材料雜鏈高分子材料元素有機(jī)高分子材料按性能和用途可分為橡膠塑料纖維粘合劑涂料功能高分子材料聚合物基復(fù)合材料復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ńM合起來(lái)，具有復(fù)合效應(yīng)的多相固體材料。1.1.2.4復(fù)合材料復(fù)合效應(yīng)是指通過(guò)復(fù)合所得的產(chǎn)物性能要優(yōu)于組成它的材料或具有新的性能特點(diǎn)。復(fù)合材料應(yīng)滿(mǎn)足以下幾個(gè)條件：由兩種或兩種以上化學(xué)、物理性質(zhì)不同的材料組成；復(fù)合材料是用人工方法制造的；復(fù)合材料增加了各個(gè)組分材料所不具備的性能。(1)按構(gòu)成的原料分類(lèi)根據(jù)構(gòu)成原料在復(fù)合材料中的形態(tài)，可分成基體材料和分散材料。復(fù)合材料有三種命名方法：一是以基體為主；二是以分散材料為主；三是基體和分散材料并用。(2)按復(fù)合材料的形態(tài)和形狀分類(lèi)顆粒狀纖維狀層狀(3)按復(fù)合性質(zhì)分類(lèi)合體復(fù)合（物理復(fù)合）生成復(fù)合（化學(xué)復(fù)合）(4)按復(fù)合效果分類(lèi)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料功能復(fù)合材料1.1.3材料科學(xué)的范疇及任務(wù)人類(lèi)歷史可以說(shuō)是按使用的材料種類(lèi)來(lái)劃分的，一個(gè)國(guó)家使用的材料品種和數(shù)量是衡量這個(gè)國(guó)家科學(xué)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。材料科學(xué)是一門(mén)以材料為研究對(duì)象，介于基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)之間的應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)，是一門(mén)多學(xué)科的綜合性應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)。材料科學(xué)的內(nèi)容：一是從化學(xué)的角度出發(fā)，研究材料的化學(xué)組成、鍵性、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系規(guī)律；二是從物理學(xué)角度出發(fā)，闡述材料的組成原子、分子及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與各種物性之間的關(guān)系。材料科學(xué)的主要任務(wù)就是以現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科理論為基礎(chǔ)，從電子、原子、分子間結(jié)合力、晶體及晶體結(jié)構(gòu)、顯微組織、結(jié)構(gòu)缺陷等觀點(diǎn)研究材料的各種性能以及材料在制造和應(yīng)用過(guò)程中的行為，了解結(jié)構(gòu)－性能－應(yīng)用之間的規(guī)律關(guān)系，提高現(xiàn)有材料的性能、發(fā)揮材料的潛力，并能動(dòng)地探索和發(fā)展新型材料，以滿(mǎn)足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)和現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展對(duì)材料日益增長(zhǎng)的需求。宏觀組織結(jié)構(gòu)是用肉眼或放大鏡能觀察到的晶粒、相的集合狀態(tài)。顯微組織結(jié)構(gòu)或稱(chēng)亞微觀結(jié)構(gòu)是借助光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡可觀察到的晶粒、相的集合狀態(tài)或材料內(nèi)部的微觀區(qū)結(jié)構(gòu)。比顯微組織結(jié)構(gòu)更細(xì)的一層結(jié)構(gòu)即微觀結(jié)構(gòu)包括原子和分子的排列結(jié)構(gòu)。因?yàn)橐话惴肿拥某叽绾苄?，故把分子結(jié)構(gòu)列為微觀結(jié)構(gòu)。1.2材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述材料結(jié)構(gòu)宏觀組織結(jié)構(gòu)顯微組織結(jié)構(gòu)微觀組織結(jié)構(gòu)原子是由原子核及圍繞原子核的電子組成。原子核由中子及帶正電的質(zhì)子組成，因此原子核帶正電。電子通過(guò)靜電吸引被束縛于原子核周?chē)?.2.1原子結(jié)構(gòu)電子、質(zhì)子和中子都是基本粒子。因?yàn)樵又须娮雍驮雍说臄?shù)目相等，所以原子是電中性的。當(dāng)眾多相同或不相同的原子結(jié)合在一起構(gòu)成聚集狀態(tài)的材料時(shí)，材料內(nèi)部的電子結(jié)構(gòu)決定于原子之間的結(jié)合鍵及材料的組織結(jié)構(gòu)。由金屬鍵結(jié)合起來(lái)的金屬材料，其內(nèi)部有可自由流動(dòng)的電子，因此稱(chēng)為導(dǎo)體。由共價(jià)鍵結(jié)合起來(lái)的材料則一般是絕緣體。具有不同缺陷結(jié)構(gòu)的硅和鍺，具有不同的半導(dǎo)體性能。原子之間或分子之間結(jié)合力稱(chēng)為結(jié)合鍵或價(jià)鍵。原子間結(jié)合力的大小對(duì)材料的性質(zhì)有顯著影響。根據(jù)結(jié)合力的強(qiáng)弱，可把結(jié)合鍵分成主價(jià)鍵和次價(jià)鍵兩大類(lèi)。1.2.2結(jié)合鍵結(jié)合鍵化學(xué)鍵（主價(jià)鍵、一次鍵）物理鍵（次價(jià)鍵、二次鍵）離子鍵共價(jià)鍵金屬鍵氫鍵當(dāng)一種材料含有兩種或兩種以上原子時(shí)，一種原子將其價(jià)電子貢獻(xiàn)給另一種原子從而填滿(mǎn)這種原子的外層能殼層，所產(chǎn)生相反電荷的離子相互吸引形成離子鍵。1.離子鍵離子鍵無(wú)方向性，鍵能較大。由離子鍵構(gòu)成的材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、熔點(diǎn)高、硬度大、膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)。一般離子晶體無(wú)自由電子，故為電和熱的絕緣體。但高溫下可使離子本身運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電。原子之間通過(guò)共用電子對(duì)而產(chǎn)生的結(jié)合作用稱(chēng)為共價(jià)結(jié)合即共價(jià)鍵。2.共價(jià)鍵共價(jià)鍵具有方向性和飽和性?xún)蓚€(gè)基本特點(diǎn)。鍵能較大，由共價(jià)結(jié)合而形成的材料一般都是絕緣體。除高分子材料外，大多數(shù)共價(jià)結(jié)合的材料其延性和展性都比較差。共價(jià)鍵的結(jié)合形式在材料中很普遍。高分子聚合物中的長(zhǎng)鏈分子本身也是由共價(jià)鍵結(jié)合而成。當(dāng)然，在聚合物中還含有大量結(jié)合力很弱的次價(jià)鍵。例如，在甲烷分子中，碳原子分別與四個(gè)氫原子結(jié)合，碳原子最外層有四個(gè)價(jià)電子，氫原子最外層有一個(gè)價(jià)電子，碳原子分別與四個(gè)氫原子通過(guò)電子對(duì)共用形成具有八個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)，共用電子對(duì)還與兩個(gè)成鍵原子的原子核互相吸引，構(gòu)成了甲烷分子中的共價(jià)鍵。低價(jià)的金屬元素往往失掉外層的價(jià)電子，從而剩下只有原子核和內(nèi)層電子組成的核心，成為帶正電荷的離子。這時(shí)價(jià)電子不再與任何一個(gè)特定的原子有特殊的關(guān)系，而是在金屬正離子之間自由地運(yùn)動(dòng)，成為與若干個(gè)離子相關(guān)的電子，從而把金屬原子結(jié)合起來(lái)。通過(guò)這種相互作用而產(chǎn)生的結(jié)合稱(chēng)為金屬鍵。3.金屬鍵金屬鍵無(wú)飽和性和方向性。具有良好的延展性，并且由于自由電子的存在，金屬一般都具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。雖然一種材料的原子可以由單一的鍵結(jié)合而成，但更多的則是由兩種以上的鍵力結(jié)合而成，我們稱(chēng)之為混合鍵。事實(shí)上，很少有化合物呈現(xiàn)純離子鍵和共價(jià)鍵。許多材料，甚至某些金屬材料，都是以三種主要鍵合機(jī)制的復(fù)雜混合方式結(jié)合的。4.物理鍵惰性氣體的原子和某些飽和分子在一定條件下可以形成固體，在它們的固體中其原子或分子是借范德華力相互結(jié)合起來(lái)的，這種結(jié)合鍵也稱(chēng)為分子鍵。物理鍵又稱(chēng)二次鍵或次價(jià)鍵，要比一次鍵弱得多。分子間的引力永遠(yuǎn)存在于分子之間，與分子內(nèi)部原子間化學(xué)鍵相比是較弱的。事實(shí)上，這種鍵在所有原子與分子中均存在，但當(dāng)有任何一次鍵存在時(shí)，它的存在就會(huì)被遮蓋忽略了。分子鍵對(duì)于許多聚合物的結(jié)構(gòu)是相當(dāng)重要的因素，它使聚合物的大分子結(jié)合起來(lái)成為固態(tài)，這正是聚乙烯具有良好可塑性的內(nèi)部原因。若沒(méi)有二次鍵，水在-80℃就會(huì)沸騰，地球上所有生命也就不再存在了。二次鍵的作用對(duì)于具有穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)的惰性氣體，以及以共價(jià)鍵結(jié)合的分子結(jié)構(gòu)中的分子間的結(jié)合是很明顯的。它是氣體在很低溫度下能凝聚成液體和固體的原因。物理鍵一般具有加和性，故高聚物大分子之間具有較強(qiáng)的整體作用。物理鍵可在很大程度上改變材料的性質(zhì)。不同的高聚物之所以具有不同的性能，分子間的次價(jià)鍵力不同是一個(gè)很重要的因素。物理鍵有三個(gè)來(lái)源，即偶極之間的靜電力、誘導(dǎo)力和彌散力。這三種力的比例取決于結(jié)構(gòu)。氫鍵是一種特殊的分子間的作用力。它是由氫原子同時(shí)與兩個(gè)電負(fù)性很大而原子半徑較小的原子相結(jié)合而產(chǎn)生的具有比一般次價(jià)鍵大得多的鍵力。5.氫鍵氫鍵具有飽和性。氫鍵在高分子材料中特別重要，它是使尼龍這樣的聚合物具有較大的分子間力的主要因素。氫鍵比范德華鍵強(qiáng)，氫鍵實(shí)質(zhì)上是極性分子的一種特殊情況，它是這些次價(jià)鍵中最強(qiáng)的，而且比較普遍。金屬、陶瓷及高分子材料的一系列特性都和原子的排列密切相關(guān)。1.2.3原子排列原子排列可分為三個(gè)等級(jí)無(wú)序排列短程有序，長(zhǎng)程無(wú)序長(zhǎng)程有序材料一般是以固體狀態(tài)使用的。按固體中原子排列的有序程度，固體有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、結(jié)晶態(tài)結(jié)構(gòu)兩種基本類(lèi)型。惰性氣體原子的無(wú)規(guī)則排列水蒸氣短距離內(nèi)有序玻璃短距離內(nèi)有序金屬等固體材料的原子有序性遍及整個(gè)材料原子排列近程有序而遠(yuǎn)程無(wú)序的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或無(wú)定形結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)結(jié)構(gòu)又稱(chēng)玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。1.2.4非晶態(tài)結(jié)構(gòu)玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)的形成主要決定于熔體的粘度。粘度大，冷卻時(shí)難以實(shí)現(xiàn)分子或離子長(zhǎng)程有序的排列而形成玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。多數(shù)聚合物，由于有長(zhǎng)鏈狀大分子，一般容易生成玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。玻璃化的難易除粘度因素外，還與冷卻速度密切相關(guān)。冷卻速度越快，越易形成玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)。具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)材料的共同特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)長(zhǎng)程無(wú)序，物理性質(zhì)一般是各向同性的；沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，而是一個(gè)依冷卻速度而改變的轉(zhuǎn)變溫度范圍；塑性形變一般較大，導(dǎo)熱率和熱膨脹性都比較小。工程材料之所以能夠在機(jī)械、車(chē)輛、船舶、建筑、化工、能源、儀器儀表、航天工業(yè)等工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗哂辛己玫墓に囆阅芎蛢?yōu)良的使用性能。所謂工藝性能是指制造工藝過(guò)程中材料適應(yīng)加工的性能，金屬材料的工藝性能包括鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處理工藝性能等。1.3材料的性能所謂使用性能是指材料制成零件或產(chǎn)品后，在使用過(guò)程中能適應(yīng)或抵抗外界對(duì)它的力、化學(xué)、電磁、溫度等作用而必須具有的能力。使用性能又可分為：力學(xué)性能，包括各種強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度以及斷裂韌性等；物理性能，包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、磁性以及膨脹系數(shù)等；化學(xué)性能，包括抗氧化、耐腐蝕性能等。材料的性能 可分為兩類(lèi)：一種稱(chēng)之為特征性能（使用性能），包括熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)等性能，是屬于材料本身所固有的性質(zhì)。另一種稱(chēng)為功能物性，是指在一定條件下和一定限度內(nèi)對(duì)材料施加某種作用時(shí)，通過(guò)材料將這種作用轉(zhuǎn)換為另一形式功能的性質(zhì)。材料特征性能有以下幾種：1.3.1特征性能（1）熱學(xué)性能（2）力學(xué)性能（3）電學(xué)性能（4）磁學(xué)性能（5）光學(xué)性能（6）化學(xué)性能固體材料加熱的時(shí)候，有三個(gè)重要的熱效應(yīng)，即吸熱、熱膨脹和傳熱。這三個(gè)熱效應(yīng)可用三個(gè)參數(shù)分別予以描述，即熱容、線膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率。（1）熱學(xué)性能摩爾熱容是1mol的材料溫度升高1℃或1K所需的熱量。在工程計(jì)算時(shí)，通常采用比熱容（或稱(chēng)比熱），即單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容（J·kg-1·K-1）。材料的結(jié)構(gòu)對(duì)比熱容的影響不大。熱膨脹，大多數(shù)固體材料都會(huì)隨著環(huán)境溫度的升高而發(fā)生膨脹。膨脹的原因是原子受熱后其能量增大，發(fā)生了偏離平衡位置的振動(dòng)，導(dǎo)致了原子間距離的增加，從而使材料在宏觀上表現(xiàn)出體積或線性尺寸的增大。材料的熱膨脹性常用其線性膨脹系數(shù)（α）表示，其含義是溫度上升1℃時(shí)，單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量（單位為℃

-1）。熱導(dǎo)率，一個(gè)物體各部分溫度不均勻或兩個(gè)溫度不同的物體相接觸，就會(huì)發(fā)生熱能從高溫區(qū)向低溫區(qū)的傳輸，這種現(xiàn)象叫做導(dǎo)熱。比例系數(shù)k稱(chēng)為熱導(dǎo)率，單位為W/(m·K)，負(fù)號(hào)表示熱能從高溫向低溫傳輸。熱導(dǎo)率是表征材料傳輸熱量的能力，k值越大，材料的導(dǎo)熱性越好。在固體材料中，金屬導(dǎo)熱系數(shù)最大，陶瓷和高聚物等非金屬材料，都是熱的不良導(dǎo)體。所謂材料的力學(xué)性能是指在外加載荷（外力）作用下或載荷與環(huán)境因素聯(lián)合作用下所表現(xiàn)的行為。強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等都屬于材料的力學(xué)性能。（2）力學(xué)性能材料的力學(xué)性能決定于材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、冶金質(zhì)量等內(nèi)在因素，但外在因素，如載荷性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、溫度、環(huán)境介質(zhì)等對(duì)材料的力學(xué)性能也有很大影響。

（1）強(qiáng)度。強(qiáng)度是指材料抵抗變形和斷裂的能力。工程上衡量材料強(qiáng)度的指標(biāo)有：彈性極限、屈服極限、抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度等，它們可以在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上測(cè)得。（2）塑性。工程材料根據(jù)斷裂前是否發(fā)生塑性變形，可將它們分成兩大類(lèi)：脆性材料和塑性材料。陶瓷、玻璃、普通灰鑄鐵等屬于脆性材料，大多數(shù)金屬及聚合物屬于塑性材料。

（3）硬度。硬度是材料表面局部抵抗變形的能力。硬度實(shí)驗(yàn)通常采用壓痕法，壓痕面積越大、越深，材料的硬度就越低。（4）韌性。材料的韌性是材料斷裂時(shí)所需要能量的度量。能量是力和距離的乘積，是材料的強(qiáng)度與塑性高低的綜合反映。用焦耳表示。在強(qiáng)度相等的情況下，延性材料斷裂時(shí)所需要的能量比脆性材料多，因此它的韌性也比脆性材料高。當(dāng)需要考慮材料在承受沖擊載荷而不發(fā)生斷裂的能力時(shí)，韌性就具有工程重要性。

（5）疲勞強(qiáng)度。評(píng)定材料疲勞抗力的指標(biāo)