材料性能学

材料性能学材料性能学是材料科学的一个重要分支领域，研究材料的性能与结构之间的关系。

材料性能包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能等多个方面。

材料性能的优劣直接影响材料的应用范围和效果。

力学性能是材料性能学的重要内容之一，涉及材料的强度、硬度、韧性、耐磨性等指标。

力学性能的研究可以通过各种试验方法来获得。

常见的试验包括拉伸试验、冲击试验、硬度试验等。

力学性能的好坏决定了材料在受力领域的应用范围，优秀的力学性能可以使材料承受更大的载荷，具有很好的抗疲劳和耐磨损能力。

热学性能是材料在热环境下的性能表现，主要包括热导率、热膨胀系数、热稳定性等指标。

热学性能的研究对于材料在高温、低温环境下的应用具有重要意义。

例如，高导热材料可以应用于散热器、热交换器等领域，而低热膨胀系数的材料则适用于高精度仪器、光学设备等需要保持稳定尺寸的领域。

电学性能是材料导电性能的表现，主要包括电导率、介电常数、电阻率等指标。

电学性能是材料应用于电子、电力工程等领域的基础。

例如，电导率高的材料可以用作导线、电极等；而具有高介电常数的材料适用于电容器、绝缘材料等。

磁学性能是材料在磁场中的性能表现，主要包括磁导率、磁饱和强度、磁滞损耗等指标。

材料的磁学性能在电子、通信、磁存储等领域有广泛应用。

例如，磁导率高的材料可以用于制造电感器件、变压器等。

光学性能是材料在光学领域的表现，主要包括透光性、折射率、反射率等指标。

材料的光学性能对于光学器件、光学传感器等的设计和制造非常重要。

例如，透明度高的材料可以用于玻璃、光电子器件等；而具有特定折射率的材料可以用于制造透镜、光纤等。

综上所述，材料性能学研究材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能等多个方面。

材料性能的好坏直接影响材料的应用范围和效果。

在材料设计和应用领域中，常常需要从以上多个方面综合考虑，选择合适的材料。

名词解释第一章：弹性比功：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

包申格效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形，而后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

滞弹性：是材料在加速加载或者卸载后，随时间的延长而产生的附加应变的性能，是应变落后于应力的现象。

粘弹性：是指材料在外力的作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。

内耗：在非理想弹性变形过程中，一部分被材料所吸收的加载变形功。

塑性：材料断裂前产生塑性变形的能力。

韧性：是材料力学性能，是指材料断裂前吸取塑性变形攻和断裂功的能力。

银纹：是高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷，由于它密度低，对光线反射高为银色。

超塑性：材料在一定条件下呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。

脆性断裂：是材料断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，而是突然发生的快速断裂过程。

韧性断裂：是指材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。

解理断裂：在正应力作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。

剪切断裂：是材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。

河流花样：两相互平行但出于不同高度上的解理裂纹，通过次生解理或撕裂的方式相互连接形成台阶，同号台阶相遇变汇合长大，异号台阶相遇则相互抵消。

当台阶足够高时，便形成河流花样。

解理台阶：不能高度解理面之间存在的台阶韧窝：新的微孔在变形带内形核、长大、聚集，当其与已产生的裂纹连接时，裂纹便向前扩展形成纤维区，纤维区所在平面垂直于拉伸应力方向，纤维区的微观断口特征为韧窝。

2 材料的弹性模数主要取决因素：1）键合方式和原子结构2）晶体结构3）化学成分4）微观组织5）温度6）加载方式3决定金属材料屈服强度的因素1）晶体结构2）晶界与亚结构3）溶质元素4）第二相5）温度6）应变速率与应力状态4 金属的应变硬化的实际意义1）在加工方面：利用应变硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺的顺利实施2）在材料应用方面：应变硬化可以使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件的安全使用。

第一章材料单向静拉伸的力学性能1、各种材料的拉伸曲线：曲线1:淬火、高温回火后的高碳钢曲线2:低碳钢、低合金钢曲线3:黄铜曲线4:陶瓷、玻璃等脆性材料曲线5:橡胶类高弹性材料曲线6:工程塑性2、拉伸曲线的变形过程：拉伸开始后试样的伸长随力的增加而增大。

在P点以下拉伸力F合伸长量ΔL呈直线关系。

当拉伸力超过F p后，曲线开始偏离直线。

拉伸力小于F e时，试样的变形在卸除拉力后可以完全恢复，因此e点以内的变形为弹性变形。

当拉伸力达到F A后，试样便产生不可恢复的永久变形，即出现塑性变形。

在这一阶段的变形过程中，最初试样局部区域产生不均匀的屈服塑性变形，曲线上出现平台式锯齿，直至C点结束。

接着进入均匀塑性变形阶段。

达到最大拉伸力F b时，试样再次出现不均匀塑性变形，并在局部区域产生缩颈。

最后在拉伸力Fk处，试样断裂。

在整个拉伸过程中变形可分为弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形及不均匀塑性变形四个阶段。

3、金属、陶瓷及高分子材料性能的差异及机制1）、弹性变形：a、金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物：在弹性变形范围内，应力和应变之间可以看成具有单值线性关系，且弹性变性量都较小。

橡胶态的高分子聚合物：在弹性变形范围内，应力和应变之间不呈线性关系，且变性量较大。

b、材料产生弹性变性的本质：构成材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反映。

金属、陶瓷类晶体材料：处于晶格结点的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的微小位移。

橡胶类材料：呈卷曲状的分子链在力的作用下通过链段的运动沿受力方向产生的伸展。

2）、塑性变形：a、金属材料的塑性变形机理：晶体的滑移和孪生i、滑移：金属晶体在切应力作用下，沿滑移面和滑移方向进行的切变过程。

滑移面和滑移反向的组成成为滑移系。

滑移系越多，金属的塑性越好，但滑移系的多少不是决定塑性好坏的唯一因素。

金属晶体的滑移面除原子最密排面外，还受到温度、成分和预先变形程度等的影响。

塑变宏观特征：单晶体的滑移塑变微观特征: 原子面在滑移面上滑移,并非某原子面的整体运动,而是借助位移运动来实现,结果出现滑移台阶。

材料性能学名词解释第⼀章（单向静载下⼒学性能）弹性变形：材料受载后产⽣变形，卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质。

塑性变形：微观结构的相邻部分产⽣永久性位移，并不引起材料破裂的现象弹性极限：弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应⼒。

弹性⽐功：弹性变形过程中吸收变形功的能⼒。

包申格效应：材料预先加载产⽣少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应⼒（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应⼒降低的现象。

弹性模量：⼯程上被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗⼒。

实质是产⽣100%弹性变形所需的应⼒。

滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长⽽产⽣的附加弹性应变的性能。

内耗：加载时材料吸收的变形功⼤于卸载是材料释放的变形功，即有部分变形功倍材料吸收，这部分被吸收的功称为材料的内耗。

韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能⼒。

超塑性：在⼀定条件下，呈现⾮常⼤的伸长率（约1000%）⽽不发⽣缩颈和断裂的现象。

韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断⼝。

第⼆章（其他静载下⼒学性能）应⼒状态软性系数：不同加载条件下材料中最⼤切应⼒与正应⼒的⽐值。

剪切弹性模量：材料在扭转过程中，扭矩与切应变的⽐值。

缺⼝敏感度：常⽤试样的抗拉强度与缺⼝试样的抗拉强度的⽐值。

NSR硬度：表征材料软硬程度的⼀种性能。

⼀般认为⼀定体积内材料表⾯抵抗变形或破裂的能⼒。

抗弯强度:指材料抵抗弯曲不断裂的能⼒，主要⽤于考察陶瓷等脆性材料的强度。

第三章（冲击韧性低温脆性）冲击韧度：⼀次冲断时，冲击功与缺⼝处截⾯积的⽐值。

冲击吸收功：冲击弯曲试验中，试样变形和断裂所吸收的功。

低温脆性：当试验温度低于某⼀温度时，材料由韧性状态转变为脆性状态。

韧脆转变温度：材料在某⼀温度t下由韧变脆，冲击功明显下降。

该温度即韧脆转变温度。

迟屈服：⽤⾼于材料屈服极限的载荷以⾼加载速度作⽤于体⼼⽴⽅结构材料时，瞬间并不屈服，需在该应⼒下保持⼀段时间后才屈服的现象。

材料性能学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解材料性能学的基本概念，掌握材料的力学、物理和化学性能特点；2. 帮助学生掌握不同材料的性能测试方法，学会分析测试结果，并能够进行材料性能优化；3. 引导学生了解材料性能在工程应用中的重要性，掌握材料选择与设计的基本原则。

技能目标：1. 培养学生运用材料性能学知识解决实际问题的能力，能够针对特定需求选择合适的材料；2. 提高学生实验操作技能，熟练使用材料性能测试设备，并掌握数据处理与分析方法；3. 培养学生团队协作和沟通能力，能够就材料性能问题进行有效讨论和交流。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对材料科学的兴趣，培养探索精神和创新意识；2. 增强学生的环保意识，认识到材料性能优化对可持续发展的重要性；3. 引导学生树立正确的价值观，关注材料科学在国民经济发展中的作用，培养社会责任感。

课程性质：本课程为学科基础课程，旨在帮助学生建立材料性能学的基本概念，提高实验技能，培养学生的创新能力和实践能力。

学生特点：学生为高中生，具备一定的物理、化学基础，对材料科学有一定了解，但缺乏系统性的材料性能学知识。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过实验、案例分析等教学手段，提高学生的知识水平和实践能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 引言：材料性能学概述，介绍材料性能学的基本概念、研究领域和在实际应用中的重要性。

2. 力学性能：讲解材料的弹性、塑性和韧性等力学性能指标，分析影响力学性能的因素，介绍力学性能测试方法。

- 教材章节：第二章 力学性能- 内容列举：弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等。

3. 物理性能：介绍材料的电、磁、热、光等物理性能，探讨物理性能与材料结构的关系，分析物理性能在实际应用中的作用。

- 教材章节：第三章 物理性能- 内容列举：导电性、导热性、磁性能、光学性能等。

4. 化学性能：讲解材料的耐腐蚀性、氧化性、还原性等化学性能，分析化学性能对材料使用寿命的影响。

比例极限p σ是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力－应变曲线上开始偏离直线时的应力值。

弹性极限e σ是材料发生弹性变形的最大应力，在撤消这个应力后，材料能完全恢复。

s σ：屈服极限—屈服强度， s σ=Fs/A0 材料屈服时对应的应力值也就是材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力，这一应力值称为材料的屈服强度。

b σ：抗拉强度—断裂抗力，0A F bb =σ 试样拉断过程中最大实验力所对应的力。

弹性比功e a ：弹性变形过程中吸收变形功的能力。

滞弹性：快速加载或者卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。

伪弹性是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅度的弹性变形的现象。

包申格效应是指，金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4％），而后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

粘弹性是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。

其特征是应变对应力的响应（或反之）不是瞬时完成的，需要一个弛豫过程，但卸载后，应变恢复到初始值，不留下残余变形。

式中的e 为真应变。

于是，工程应变和真应变之间的关系为)1ln(lnε+==L Le 金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。

多晶体金属材料，由于各晶粒的位向不同和晶界的存在，塑性变形复杂，有如下特点： （1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性； （2）各晶粒变形的相互协调性。

影响金属材料屈服强度的因素：1.晶体结构、2.晶界与亚结构、3.溶质元素、4.第二相、5.温度、6.应变速率与应力状态金属材料应变硬化的机理：是塑性变形过程中的多系滑移和交滑移造成的。

应变硬化指数n ：nKe S = S 真应力，e 真应变，K 硬化系数 缩颈是变形集中于局部区域的特殊状态拉伸断裂 分类：①脆性与韧性断裂：按宏观塑性变形的程度； ②穿晶和沿晶断裂：按裂纹扩展的途径； ③解理和剪切断裂：按微观断裂机理；④正断和切断：按作用力的性质。

材料性能学材料性能学第⼀章材料单向静拉伸的⼒学性能1.屈服是材料由弹性变形向弹-塑性变形过度的明显标志。

2.低碳钢单向静拉伸曲线特征及形变过程在低碳钢的单向静拉伸试验中，整个拉伸过程中的变形可分为弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形以及不均匀集中塑性变形4个阶段3.真应⼒/应变与⼯程应⼒/应变的换算4.弹性变形的本质：构成材料的原⼦（离⼦）或分⼦⾃平衡位置产⽣可逆位移的反映。

5.弹性模量的影响因素答：键合⽅式和原⼦结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间6.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长⽽产⽣的附加弹性应变的性能。

7.包申格效应：⾦属材料经预先加载产⽣少量塑性变形，⽽后同向加载，规定残余伸长应⼒增加，反向加载，规定残余拉伸应⼒降低的现象。

（包申格效应可以通过热处理来消除。

）8.弹性滞后环：在⾮理想弹性的情况下，由于应⼒和应变不同步，使加载线与卸载线不重合⽽形成⼀封闭回线，这个封闭回线称为弹性滞后环。

9.内耗：在⾮理想弹性的情况下，由于应⼒和应变不同步，使加载线与卸载线不重合⽽形成⼀封闭回线，这个封闭回线称为弹性滞后环。

存在弹性滞后环的现象说明加载时材料吸收的变形功⼤于卸载时材料释放的变形功，有⼀部分加载变形功被材料吸收。

这部分在变形过程中被材料吸收的功称为材料的内耗。

10.⽆机⾮⾦属材料的塑性特点论述⼤多数⽆机⾮⾦属材料在常温下不能产⽣塑性形变的原因【答案】⽆机⾮⾦属材料滑移系统少，不易产⽣塑性形变，主要原因有：（1）离⼦键或共价键，具有明显的⽅向性。

（2）同号离⼦相遇，斥⼒极⼤，只有个别滑移系统能满⾜位错运动的⼏何条件和静电作⽤条件。

（3）晶体结构愈复杂，满⾜这种条件就愈困难。

陶瓷材料⼀般呈多晶状态，⽽且还存在⽓孔、微裂纹、玻璃相等。

其晶粒在空间随机分布，不同⽅向的晶粒，其滑移⾯上的剪应⼒差别很⼤。

即使个别晶粒已达到临界剪应⼒⽽发⽣滑移，也会受到周围晶粒的制约，使滑移受到阻碍⽽终⽌，所以多晶材料更不容易产⽣滑移。

《材料性能学》教学大纲一、课程概述本课程是材料科学与工程专业的核心课之一，旨在介绍材料的性能及其相关理论和实验方法。

通过本课程的学习，学生将了解材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等方面的基本概念和实验技术，以及材料的结构与性能之间的相互关系。

二、课程目标1.培养学生的材料性能分析和实验设计能力；2.培养学生的团队协作和沟通能力；3.培养学生的科学研究和创新能力。

三、教学内容1.材料性能基础知识1.1材料的内部结构1.2麦克斯韦方程组及其应用1.3力学性能和力学行为1.4热学性能和热行为1.5电学性能和电行为1.6磁学性能和磁行为2.材料性能测试与分析2.1常用材料性能测试方法与仪器2.2材料性能测试数据处理与分析2.3材料性能参数的计算与评价3.材料性能评价与设计3.1材料性能评价的基本原则和方法3.2材料性能与结构设计的相关问题3.3材料性能参数在工程设计中的应用四、教学方法1.理论课授课方式包括讲授、讨论和案例分析等；2.实验课采用实验操作和数据分析相结合的方式；3.课堂上鼓励学生多提问，教师及时解答。

五、教学评价1.平时成绩占40%，包括课堂讨论、作业和实验；2.期末考试占60%，包括理论知识和实验技能的考察。

六、参考教材1.《材料性能学》，张三、李四，清华大学出版社，2024年；2.《材料力学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；3.《材料热学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；4.《材料电学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；5.《材料磁学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年。

七、教学进度安排1.第1-2周：材料性能基础知识2.第3-5周：材料性能测试与分析3.第6-8周：材料性能评价与设计4.第9-14周：课程复习和期末考试八、教学辅助手段1.使用多媒体技术进行教学内容展示；2.实验室配备相应的材料性能测试仪器，进行实验研究和操作指导。

名词解释脆断现象。

名义应力指载荷除以试样的原始截面积A0得到的应力。

真实应力指载荷除以受载后实际的截面面积A得到的应力。

强度是指某种材料抵抗破坏的能力。

刚度是指某种构件或结构抵抗变形的能力。

硬度指材料抵抗压入或划伤的能力。

耐磨性是材料抵抗磨损的性能。

低应力脆断指造成构件在“许用应力”以下发生的断裂。

形变织构是多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优取向的组织。

冲击载荷变形但不破坏的能力。

指开始发生屈服的点所对应的应力。

应变硬化同下加工硬化指金属材料经冷加工变形后，强度（硬度）显著提高，而塑性则很快下降的现象。

弹性变形指材料在外力作用下产生可逆变形，如果外力不超过某个限度，在外力去除后能够恢复固有形状和尺寸的可逆变形。

名义屈服极限指对于没有明显屈服阶段的塑性材料，当产生的塑性应变ε=0.2 %时所对应的应力。

一、材料在单向静拉伸载荷下的力学性能1.画出低碳钢、高碳钢和铸铁拉伸时的应力—应变曲线；低碳钢试样拉伸过程中颈缩现象出现在应力-应变图的哪一个阶段（抗拉强度、最高点以后）？吕德斯带（Lüders Band）出现在哪一个阶段？（出现在屈服台阶上）材料种类对应力—应变曲线如何产生影响？（3）吕德斯带是在拉伸时，试样表面出现的与拉伸轴呈45°角的粗糙不平的皱纹。

在屈服阶段（屈服平台）产生的与拉伸轴线成45度角的局部屈服带，该屈服带在屈服平台阶段迅速扩散到整个试样直到屈服阶段结束。

2.衡量材料弹性、塑性、冲击断裂韧性和断裂韧度的指标有哪些？各自的影响因素有哪些？弹性指标E（冷加工塑性变形后E值略降（4%—6%），大变形所产生的变形织构将引起E 的各向异性，沿变形方向E值最大；温度升高使得原子间距增加，E值下降；碳钢温度每升高100℃，E值下降3%—5%，但是在-50—50℃范围内变化不大。

弹性模量主要取决于金属、拉伸伸长率、断面收缩率。

冲击断裂韧性:冲击韧度。

原子本性和晶格类型）；塑性指标S断裂韧度的指标KIC 、GIC、JIC。

《材料性能学》课程教学大纲材料性能学一、课程基本信息1.课程名称：材料性能学2.学分：3学分3.授课学期：大三上学期4.前置课程：物理学，无机化学，材料科学基础5.课程类型：基础必修课6.课程性质：理论+实验二、课程教学目标本课程主要旨在培养学生对材料性能及其测试、分析的基本理论和实践技能，使学生具备以下能力：1.掌握常见材料的性能参数，了解不同材料性能的相互关系；2.熟悉常见的材料性能测试方法，能够正确选择测试方法并进行实验操作；3.能够从材料结构与配方等方面分析、解释材料性能的变化规律，并能提出改进措施；4.能够进行简单的材料性能测试和数据分析，掌握基本的统计方法；5.具备良好的实验安全意识和团队合作精神。

三、教学内容和安排1.材料性能概述-材料性能的定义与分类-材料性能的相互关系2.材料性能测试方法-材料力学性能测试方法及仪器介绍-材料热学性能测试方法及仪器介绍-材料电学性能测试方法及仪器介绍-材料光学性能测试方法及仪器介绍3.材料性能测试与数据分析-材料力学性能测试与数据分析-材料热学性能测试与数据分析-材料电学性能测试与数据分析-材料光学性能测试与数据分析4.材料性能的微观原因分析-材料结构对性能的影响-材料配方对性能的影响-单一性能参数对材料整体性能的影响5.材料性能的提高与改进-材料工艺对性能的影响-材料改性与改进方法及案例介绍四、教学方法与手段1.理论讲授：系统性地介绍材料性能学的基本理论知识，并结合实际案例进行讲解。

2.实验操作：设计适当的实验项目，让学生亲自操作材料性能测试仪器，掌握实验操作技巧和数据处理方法。

3.讨论研讨：组织学生进行课堂讨论，促进学生思考和交流，加强学习效果。

4.课外作业：布置相关阅读任务和实验报告撰写任务，培养学生自主学习和科研能力。

五、考核方式与标准1.平时成绩：包括课堂表现，实验操作，作业完成情况等，占总评的20%。

2.期中考试：占总评的30%。

3.期末考试：占总评的50%。

材料性能学名词解释材料性能学是材料科学中的一个重要分支，研究材料的物理、化学、力学等性质以及材料的制备、加工、应用等问题。

在材料性能学中，有很多专业术语和名词，这些名词的理解和掌握对于理解材料的性能及其应用具有极为重要的意义。

下面对一些材料性能学的重要名词进行解释。

1. 强度强度是指材料抵抗外部应力的能力。

在材料的破坏临界点之前，强度越高，材料的抗拉、抗压能力越强。

强度可以分为拉伸强度、压缩强度、屈服强度等。

2. 韧性韧性是指在受到外力作用时，材料发生塑性变形能够存活的能力。

通俗地说，韧性就是材料的延展性和韧度。

相比强度，韧性更加重要，因为韧性可使材料在破坏前先发生塑性变形，从而在保证力学性能的前提下确保材料的安全性。

3. 均匀性均匀性指的是材料中的各向同性，即同一性能指标在不同方向上的值相等。

对于材料的研究和使用，均匀性也是非常重要的，因为失去了均匀性，就很难保证材料的性能。

4. 硬度硬度是指材料抵抗划痕、压痕或穿透的能力。

硬度的大小反映了材料的更加微观的特性，例如晶格形态、断裂韧度等。

5. 粘性粘性是指材料抵抗拉伸过程中的变形能力。

材料的粘性反映了材料的点缀（由于孔洞、杂质和缺陷）程度和其化学成分。

粘性的大小也是材料性能的重要指标之一。

6. 疲劳性疲劳性是指材料在长期重复载荷作用下产生的损伤。

对于一些长期受力的材料，如机械设备、建筑结构等，疲劳性能的好坏对于材料的长期稳定性有很大的影响。

7. 耐腐蚀性耐腐蚀性是指材料在化学溶液等环境中的耐受性。

材料的耐腐蚀性主要取决于其化学成分、晶格结构及其表面处理方式等因素。

8. 热膨胀系数热膨胀系数是指材料在温度变化时的膨胀性。

热膨胀系数的大小反映了材料的热胀冷缩的程度和材料的热稳定性，在一些高温工况下具有重要的应用价值。

9. 弹性模量弹性模量是指材料在受到外力作用下的变形（弹性变形）能力。

它反映了材料的弹性特征，也是材料设计和制造中的重要参数之一。

综上所述，材料性能学的专业术语和名词众多，但是掌握这些概念，对于衡量材料性能、选择材料、设计材料具有重要意义。

第一章1、 力—伸长曲线和应力—应变曲线，真应力—真应变曲线 在整个拉伸过程中的变形可分为弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形及不均匀集中塑性变形4个阶段将力—伸长曲线的纵，横坐标分别用拉伸试样的标距处的原始截面积Ao 和原始标距长度Lo 相除，则得到与力—伸长曲线形状相似的应力（σ=F/Ao ）—应变（ε=ΔL/Lo ）曲线比例极限σp ， 弹性极限σe ， 屈服点σs ， 抗拉强度σb如果以瞬时截面积A 除其相应的拉伸力F ，则可得到瞬时的真应力S （S ＝F/A)。

同样，当拉伸力F 有一增量dF 时，试样瞬时长度L 的基础上变为L ＋dL ，于是应变的微分增量应是de ＝dL / L ，则试棒自L 0伸长至L 后，总的应变量为：式中的e 为真应变。

于是，工程应变和真应变之间的关系为2、 弹性模数在应力应变关系的意义上，当应变为一个单位时，弹性模数在数值上等于弹性应力，即弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。

在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。

比弹性模数是指材料的弹性模数与其单位体积质量（密度）的比值，也称为比模数或比刚度3、 影响弹性模数的因素①键合方式和原子结构（不大）②晶体结构（较大）③ 化学成分（间隙大于固溶）④微观组织（不大）⑤温度（很大）⑥加载条件和负荷持续时间（不大）4、 比例极限和弹性极限比例极限σp 是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力－应变曲线上开始偏离直线时的应力值。

弹性极限σe 试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力值5、 弹性比功又称为弹性比能或应变比能，用a e 表示，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。

一般可用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功表示。

6、 根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点，弹性可以分为理想弹性（完全弹性）和非理想弹性（弹性不完整性）两类。

全书共分绪论及正文10章：绪论简要论述了材料性能的概念和划分，材料性能在表征、机理、影响因素和测试等方面的共性问题；第1～5章为力学性能部分，分别介绍常规力学试验和相应性能指标、变形和强化、断裂和韧化、疲劳性能以及材料在高温、冲击、摩擦和腐蚀性介质等常见工程环境下的强度与断裂；第6～9章为物理性能部分，分别介绍材料的热学、磁学、电学及光学性能；第10章为材料的耐环境性能，介绍金属材料的腐蚀和高分子材料的老化。

《材料性能学》力求从材料性能学“四要素”——表征（规律）、机理、影响因素和测试，来阐述每一种材料性能，注重基本理论和工程应用的结合，并注意到不同材料的共性和个性。

《材料性能学》涉及的知识面宽，信息量大，基础性强，主要用作材料科学与工程一级学科的专业基础课教材，也可供研究生、相关工程技术人员参考。

课程大纲课前准备课程总览MOOC学习简明指南第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第一节拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线第一章第一节扩展材料第一讲拉伸力-伸长曲线与工程应力-应变曲线第二讲真应力-应变曲线第一章第一节测试第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第二节材料的弹性变形第一讲弹性变形的本质与胡克定律第二讲弹性性能及其应用第三讲弹性不完整性及其应用第一章第二节测试第一章第二节扩展材料第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第三节材料的塑性变形第一讲塑性变形的方式与特点第二讲屈服现象和屈服强度第三讲影响屈服强度的因素第四讲应变硬化第五讲颈缩现象和抗拉强度第六讲塑性和静力韧度第一章第三节测试第一章第三节扩展材料第一章材料在单向静拉伸载荷下的力学性能第四节材料的断裂第一讲断裂的类型第二讲微观断裂机理第三讲断裂强度第一章第四节测试第一章作业第一章第四节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第一节应力状态软性系数第一讲应力状态软性系数第二章第一节测试第二章第一节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第二节材料的压缩、弯曲、扭转和剪切第一讲材料的压缩第二讲材料的弯曲第三讲材料的扭转第四讲材料的剪切第二章第二节测试第二章第二节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第三节缺口试样静载荷力学性能第一讲缺口效应第二讲缺口试样的力学性能第二章第三节测试第二章第三节扩展材料第二章材料在其他静载荷下的力学性能第四节材料的硬度第一讲硬度的概念与分类第二讲布氏硬度第三讲洛氏硬度第四讲维氏硬度第五讲显微硬度和其他硬度第二章第四节测试第二章作业第二章第四节扩展材料第三章材料在冲击载荷下的力学性能第一节冲击弯曲实验和材料的冲击韧性第三章第一节扩展材料第一讲冲击载荷下材料变形与断裂的特点第二讲缺口韧性冲击实验的方法、意义和应用第三章第一节测试第三章材料在冲击载荷下的力学性能第二节材料的低温脆性第一讲低温脆性现象第二讲韧脆转变温度第三讲落锤实验第四讲影响韧脆转变温度的因素第三章第二节测试第三章作业第三章第二节扩展材料第四章材料的断裂韧性第一节线弹性条件下材料的断裂韧度第四章第一节扩展材料第一讲裂纹扩展的基本形式第二讲应力场强度因子KI和断裂韧度KIC第三讲应力场强度因子的塑性区修正第四讲裂纹扩展能量释放率GI和断裂韧度GIC第四章第一节测试第四章材料的断裂韧性第二节断裂韧度KIC的测试第一讲断裂韧度KIC的测试第四章第二节测试第四章第二节扩展材料第四章材料的断裂韧性第三节影响断裂韧度KIC的因素第一讲影响断裂韧度KIC的因素第四章第三节测试第四章第三节扩展材料第四章材料的断裂韧性第四节断裂韧度的应用举例第四章第四节扩展材料第一讲断裂韧度的应用举例第四章第四节测试第四章材料的断裂韧性第五节弹塑性条件下材料的断裂韧度第四章第五节扩展材料第一讲弹塑性条件下材料的断裂韧度第四章第五节测试第四章作业第五章材料在变动载荷下的力学性能第一节疲劳破坏的一般规律第一讲变动载荷和循环应力；疲劳现象及特点第二讲疲劳宏观断口特征第五章第一节测试第五章第一节扩展材料第五章材料在变动载荷下的力学性能第二节疲劳过程及机理第一讲疲劳裂纹的萌生与扩展第二讲疲劳断口的微观特征第五章第二节测试第五章第二节扩展材料第五章材料在变动载荷下的力学性能第三节疲劳曲线及性能指标第五章第三节扩展材料第一讲疲劳曲线和疲劳极限第二讲疲劳图第三讲疲劳缺口敏感度第四讲疲劳裂纹扩展速率及疲劳裂纹扩展门槛值第五章第三节测试第五章材料在变动载荷下的力学性能第四节影响疲劳强度的主要因素第一讲影响疲劳强度的主要因素第五章第四节测试第五章第四节扩展材料第五章材料在变动载荷下的力学性能第五节低周疲劳第一讲低周疲劳第五章第五节测试第五章作业第五章第五节扩展材料第六章材料在环境条件下的力学性能第一节应力腐蚀断裂（SCC）第一讲应力腐蚀（SCC）现象及产生条件第二讲应力腐蚀断裂机理及断口分析第三讲应力腐蚀断裂评价指标第四讲防止应力腐蚀断裂的措施第六章第一节扩展材料第六章第一节测试第六章材料在环境条件下的力学性能第二节氢脆与腐蚀疲劳氢脆与腐蚀疲劳第六章第二节扩展材料第六章第二节测试第六章作业第七章材料在高温条件下的力学性能第一节金属蠕变的宏观规律和变形机制第七章第一节扩展材料第一讲材料在高温下的力学性能特点第二讲蠕变断裂机理第七章第一节测试第七章材料在高温条件下的力学性能第二节材料高温力学性能指标与主要影响因素材料高温力学性能指标与主要影响因素第七章第二节扩展材料第七章作业第八章材料的摩擦与磨损性能第一节摩擦磨损概念及磨损类型第一讲摩擦与磨损概念及磨损类型第二讲磨损过程第三讲磨损类型及粘着磨损第四讲磨料磨损第五讲冲蚀磨损等第六讲表面疲劳磨损第七讲影响表面疲劳磨损的因素第八章第一节扩展材料第八章第一节测试第八章材料的摩擦与磨损性能第二节磨损实验方法及摩擦磨损的控制磨损实验方法及摩擦磨损的控制第八章第二节扩展材料第八章作业第九章材料的热学性能第一节材料的热容第一讲材料的热容及其物理本质第二讲影响材料热容的因素第九章第一节测试第九章材料的热学性能第二节材料的热膨胀第一讲材料的热膨胀及其物理本质第二讲影响热膨胀的因素第九章第二节测试第九章材料的热学性能第三节材料的导热性能第一讲材料的热导率及其物理机制第二讲影响材料导热性能的因素第九章第三节测试第十章材料的电学性能第一节材料导电性理论第一讲材料导电性的微观机理第二讲材料导电性理论第十章第一节测验第十章材料的电学性能第二节金属材料的导电性第一讲金属材料的导电性第二讲金属材料导电性的影响因素第十章第二节测试第十一章材料的磁学性能第一节材料磁性概述第一讲磁性材料发展背景和历史第二讲磁学基本概念第三讲磁性起源第一讲测试第十一章材料的磁学性能第二节磁性材料分类第一讲磁化概念第二讲顺磁性、抗磁性材料磁化曲线第二讲测试第十一章材料的磁学性能第三节铁磁性材料的磁化第一讲铁磁性材料的磁化曲线第二讲铁磁性材料的磁滞回线第三讲铁磁性材料的磁化特征第三节测试第十一章材料的磁学性能第四节磁畴及磁性能第一讲铁磁性材料的磁畴第二讲磁畴形成第三讲技术磁化和磁性能第四节测试第十一章材料的磁学性能第五节磁性材料的应用第一讲软磁材料的性能第二讲软磁材料的应用第三讲永磁材料的性能第四讲永磁材料的应用第五讲磁记录材料性能第六讲磁记录材料应用第十一章作业第五节测试预备知识对于材料类专业学生，需具备一定的高等数学、大学物理、工程力学相关基础知识，本课程为学生在今后工作中对材料的选用、设计、改造、创新打下良好的基础。