无机材料性能学基础 第6章 材料的光泽与颜色
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一、名词解释第一章力学1.真实应变一根长度为L 的杆,在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε = ,为真实应变。
2.名义应变一根长度为L 的杆,在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε=L –L /L =△L/L , ε为名义应变。
3.弹性模量材料在阶段,其和应变成线性关系(即符合),其称为弹性模量。
对各向同性体为一常数。
是原子间结合强度的一个标志。
4.弹性柔顺系数弹性体在单位应力下所发生的应变,是弹性体柔性的千种量度。
S =-μ/E ,其下标十位数为应变方向,个位数为所受应力的方向。
5.材料的蠕变对粘弹性体施加恒定应力σ时,其应变随时间而增加。
6.材料的弛豫对粘弹性体施加恒定应变ε时,则应力将随时间而减小。
7.位错增殖系数 n个位错通过试样边界时引起位错增殖,使通过边界的位错数增加到nc个,c即为位错增殖系数。
8.滞弹性一些非晶体,有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。
9.粘弹性无机固体和金属的与时间有关的弹性,即弹性形变的产生与消除需要有限时间。
10.粘性系数(粘度) 单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。
单位Pa·S. 是流体抵抗流动的量度。
11.脆性断裂构件未经明显的变形而发生的断裂。
断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。
在外力作用下,任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大超过材料的临界拉应力值时,会产生裂纹或缺陷的扩展,导致脆性断裂。
与此同时,外力引起的平均剪应力尚小于临界值,不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。
12.裂纹亚临界生长裂纹在使用应力下,随时间的推移而缓慢扩展。
其结果是裂纹尺寸逐渐加大,一旦达到临界尺寸就会失稳扩展而破坏。
13.材料的理论结合强度根据Orowan提出的原子间约束力随原子间的距离x的变化曲线(正弦曲线),得到σ=σ×sin2πx/λ,σ为理论结合强度。
单位面积的原子平面分开所作的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能,材料才能断裂,根据公式得出σ = Eγ/a 。
第六章 材料光学性能分析一、教学目的理解并掌握各光学性能、光谱的概念,掌握各光谱仪的测试方法和光谱分析方法。
了解光谱仪的结构和测试原理。
二、重点、难点重点:固体发光原理、荧光光谱测试技术。
难点:荧光光谱测试技术。
三、教学手段多媒体教学四、学时分配6学时第一节 透射光谱和吸收光谱材料的光学性能主要包括对光的折射、反射、吸收、透射以及发光等诸多方面,光学性能与材料的某些应用领域密切相关,比如用作反射镜、光导纤维窗口、透镜、棱镜、滤光镜、激光探测器件等。
鉴于篇幅,本章着重介绍折射率、色散、透过、吸收以及激发、发射、亮度、效率等发光性能的测试。
一、基本概念光作为一种能量流,在穿过介质时,能引起介质的价电子跃迁或影响原子的振动而消耗能量。
即使在对光不发生散射的透明介质如玻璃或水溶液中,光也会有能量的损失,即光的吸收。
1.吸收光谱设有一厚度为x 平板材料,入射光强度设为I 0,通过此材料后光强度为I ′。
选取其中一薄层,并认为光通过此薄层的吸收损失-dI 正比于此处光强度 I 和薄层厚度dx ,即:则可得到光强度随厚度呈指数衰减规律,即朗伯特定律:α为物质对光的吸收系数,单位为cm-1。
dI I dx α-=⋅⋅'0xI I e α-=⋅α的大小取决于材料的性质和光的波长。
对于相同波长的光波,α越大,光被吸收得越多,能透过的光强度就越小。
α随入射光波长(或频率)变化的曲线,叫作吸收光谱。
2.透射光谱透光性是表征材料被光穿透能力的高低,透光性的好坏可用透过率指标T 来衡量。
透过率T 是指光通过材料后,透过光强度占入射光强度的百分比。
剩余光强度应是从初始入射光强度I 0中扣除造成光能衰减的表面上的反射损失、试样中的散射损失和吸收损失等。
一般地,反射、吸收和透过的关系可用下式表示:T ——透过率;R ——反射系数;α——吸收系数;d ——试样厚度,单位cm 。
透过率T 随波长变化的曲线即称为透射光谱曲线。
第六章无机非金属材料的结构特征第一节无机非金属材料的显微结构●基本特征●化学键合●正负离子的堆积方法●1.4 典型无机化合物晶体结构●(1)AX型晶体●(2) AX2型晶体●(3)A2X3型晶体●(4)ABO3型晶体●(5)AB2O4型晶体第二节硅酸盐材料的晶体结构●2.1 硅酸盐材料的结构特征及其分类●2. 2 岛状结构●2. 3 组群状结构●2.4 链状结构●2. 5 层状结构●2.6 架状结构第三节熔体及非晶态固体的结构●3.1 熔体的结构模型●3.1.1熔体的结构●3.1.2 熔体组成与结构●3.2 熔体的性质●3.2.1 粘度●(1)粘度的概念●(2)粘度与温度的关系●(3)粘度与组成关系●3.2.2 导电性能●3.2.3 表面张力和表面能●3.3非晶态固体的结构特征与表征●3.4玻璃的概念与通性●3.4玻璃的概念与通性●3.5 玻璃的结构理论●3.5.1 无规则网络学说●3.5.2 晶子学说●3.6 玻璃化条件●3.6.1 形成玻璃的物质及其方法●3.6.2 玻璃形成的热力学条件●3.6.3 玻璃形成的动力学条件●3.6.4 玻璃形成的结晶化学条件●(1)键强●(2)键型本章小结无机非金属材料的显微结构从存在形式上讲主要包括晶体结构、非晶体(玻璃态)结构孔结构及它们不同形式且错综复杂的组合或复合。
它的所有性能都是其内部微观结构在一定的外界因素作用下的综合反映。
所以,有关无机非金属材料的学习和研究也要同其它任何材料一样,着重理顺材料的结构(组成)、工艺(合成)、性质(性能)和效能及其相互之间的关系。
广义上的硅酸盐材料几乎包含了所有无机非金属材料,所以掌握结构较为复杂的硅酸盐晶体就显得尤为重要。
通常可以从基本结构单元的构造(包括配位数和配位多面体及其连接方式)、基本结构单元之间的连接、晶胞分子数、空隙的填充情况、同晶取代等方面来说明或揭示硅酸盐晶体的微观结构及其与晶体宏观性质之间的关系。
绪论一、课程意义在人民的日常生活中,在基本建设工程中,在各种工业生产中,在现代国防和现代科学技术中,无机材料都有着各式各样的用途,其用量之大居于所有人造材料首位。
因此在无机材料的生产过程中,如何合理地使用原材料,提高产品质量,改善产品性能,缩短生产周期,减少能源消耗,降低生产成本,对于提高人民生活水平和促进国民经济和科学技术发展,具有十分重要的意义。
不言而喻,要解决上述问题,必须深入研究各种无机材料制备和生产过程中的内在物理化学变化规律,用现代科学理论来指导生产实际活动。
无机材料是一门高温化学工业,其生产过程包括多种物理化学变化,所以说,无机材料的发展,依赖于物理化学知识的丰富。
二、课程形成、地位及内容1.形成:《物理化学》→ 《硅酸盐物理化学》→ 《无机材料物理化学》→ 《无机材料科学基础》2.地位:《物理化学》、《结晶化学》→ 《无机材料物理化学》→ 《无机材料工艺学》《硅酸盐物理化学》是在《物理化学》原理的基础上总结了硅酸盐工业生产的共性规律而形成,是硅酸盐材料科学的重要基础理论部分。
近二十年来,技术革新的浪潮席卷全世界,作为技术革新支柱的新材料也飞速发展,在传统硅酸盐材料基础上发展出各种结构和功能材料,其成分已远远超出硅酸盐范畴,总称为无机非金属材料。
与此相应,作为基础理论的《硅酸盐物理化学》也有了蓬勃发展。
除《物理化学》原理以外,《固体物理》、《结构化学》、《结晶化学》等的理论不断渗透进来,涉及的范围日益广泛,理论日益深化,从而改名为《无机材料科学基础》。
所以说《无机材料科学基础》是从无机材料领域内的各种材料制品的工艺技术实践中总结出来的共性规律而形成的。
这门课程把基础科学理论,如《物理化学》、《固体物理》、《结构化学》、《结晶化学》中的基本理论,具体应用到无机材料的制备工艺和性能研究中,用理论来阐明无机材料形成过程的本质,阐述如何应用基础理论来解决生产实际问题,为生产、研究和开发新材料提供理论依据。