材料物理性能及材料测试方法大纲、重难点

材料物理性能及测试材料的物理性能是指材料在物理方面的性质和行为，包括材料的力学性能、热学性能、电学性能以及光学性能等。

这些性能对于材料的使用和应用起着重要的作用。

为了准确地评估和测试材料的物理性能，科学家和工程师使用了各种测试方法和仪器设备。

一、力学性能力学性能是衡量材料在外力作用下的行为的一种性能。

主要指材料的强度、韧性、硬度、延展性等。

常用的测试方法包括拉伸测试、压缩测试、剪切测试和弯曲测试等。

1.拉伸测试拉伸测试是一种常见的方法，用来评估材料的强度和延展性。

在拉伸测试中，材料样品被施加拉伸力，通常通过测量载荷和伸长量来计算拉伸应力和应变。

拉伸强度是指材料在拉伸过程中承受的最大应力，屈服强度是指材料开始产生可观察的塑性变形的应力。

2.压缩测试压缩测试用于测量材料在受压力下的性能。

将材料样品放入压力装置中，施加压力使其受到压缩，通过测量载荷和位移来计算压缩应力和应变。

压缩强度是指材料在压缩过程中承受的最大应力。

3.剪切测试剪切测试用于评估材料的抗剪切能力。

将材料样品放入剪切装置中，施加剪切力使其发生剪切变形，通过测量载荷和位移来计算剪切应力和应变。

剪切强度是指材料在剪切过程中承受的最大应力。

弯曲测试用于评估材料在弯曲载荷下的行为。

将材料样品放入弯曲装置中，施加弯曲力使其发生弯曲变形，通过测量载荷和位移来计算弯曲应力和应变。

弯曲强度是指材料在弯曲过程中承受的最大应力。

二、热学性能热学性能是指材料在温度变化下的行为。

主要包括热膨胀性、热导率、比热容等性能。

常用的测试方法包括热膨胀测试、热导率测试和比热容测试等。

1.热膨胀测试热膨胀测试用于测量材料随温度变化而发生的膨胀或收缩。

在热膨胀测试中，材料样品被加热或冷却，通过测量长度变化来计算热膨胀系数。

2.热导率测试热导率测试用于测量材料传导热的能力。

在热导率测试中，材料样品的一侧被加热，另一侧被保持在恒定温度，测量两侧温度差来计算热导率。

3.比热容测试比热容测试用于测量材料吸热或放热的能力。

材料物理学中的物理性能测试材料物理学是研究材料的结构、性质和性能的学科，而物理性能测试则是评估这些材料在不同环境下的响应和表现的重要手段。

通过物理性能测试，我们可以了解材料的力学性能、热学性能、电学性能等，从而为材料的设计、选择和应用提供科学依据。

一、力学性能测试力学性能是材料最基本的性能之一，它包括材料的强度、硬度、韧性等指标。

常见的力学性能测试方法有拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。

拉伸试验是最常用的力学性能测试方法之一，通过施加拉力来测量材料的抗拉强度、屈服强度、断裂强度等指标。

压缩试验则是施加压力来测量材料的抗压强度、屈服强度等。

弯曲试验则是通过施加弯曲力来测量材料的弯曲强度、弯曲模量等。

二、热学性能测试热学性能是材料在热力学条件下的表现，包括导热性能、热膨胀性能等。

导热性能测试是评估材料导热性能的重要方法，常用的测试方法有热传导仪、热导率计等。

热膨胀性能测试则是测量材料在温度变化下的线膨胀系数，常用的测试方法有热膨胀仪、激光干涉仪等。

三、电学性能测试电学性能是材料在电场、电流下的表现，包括电导率、介电常数、电阻等。

电导率测试是评估材料导电性能的重要方法，常用的测试方法有四探针法、电导率计等。

介电常数测试则是测量材料在电场中的响应，常用的测试方法有介电常数测试仪、电容测量仪等。

电阻测试则是测量材料对电流的阻碍程度，常用的测试方法有电阻测试仪、电阻箱等。

四、其他物理性能测试除了上述的力学性能、热学性能和电学性能测试外，材料物理学中还有其他重要的物理性能需要测试。

例如，磁学性能测试是评估材料磁性的重要手段，常用的测试方法有霍尔效应测试、磁滞回线测试等。

光学性能测试则是评估材料对光的传输、反射、折射等性能的重要方法，常用的测试方法有透射光谱仪、反射光谱仪等。

综上所述，物理性能测试在材料物理学中具有重要的地位和作用。

通过对材料的力学性能、热学性能、电学性能等进行测试，我们可以全面了解材料的性能特点，为材料的设计、选择和应用提供科学依据。

材料测试和检验要求材料测试和检验是确保产品质量和安全性的重要环节。

通过对材料的严格测试和检验，可以评估其性能和可靠性，从而确定是否符合预期要求。

本文将介绍常见的材料测试和检验要求，包括物理性能测试、化学成分分析、力学性能测试等。

一、物理性能测试物理性能测试是材料测试的基础，主要涉及材料的密度、硬度、导热性、热膨胀系数等。

对于金属材料来说，常见的物理性能测试包括：1. 密度测试：通过测量材料的质量和体积，计算出材料的密度。

常见测试方法包括水下称重法、气体置换法等。

2. 硬度测试：硬度是材料抵抗外部压力的能力。

常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

3. 导热性测试：导热性是材料导热的能力。

常用的测试方法有热导率测试和热扩散测试。

4. 热膨胀系数测试：热膨胀系数是材料在温度变化时长度、面积或体积变化的比例。

常见测试方法包括热膨胀系数仪和热机械分析仪。

二、化学成分分析化学成分分析是通过测试材料中的元素含量，确定其化学成分是否符合要求。

常见的化学成分分析方法有：1. 碳硫分析：用于测试金属材料中的碳、硫含量，常用的测试方法有高频感应炉碳硫分析仪和光谱法。

2. 元素分析：通过光谱法、电化学法等测定材料中的各种元素含量。

常见的测试包括金属元素、非金属元素的检测。

3. 合金成分分析：用于测试合金材料中各种元素的含量，以确保合金的配比是否符合要求。

三、力学性能测试力学性能测试是评估材料强度和耐久性的重要手段，常用的力学性能测试包括：1. 屈服强度测试：测试材料在受力后开始变形的能力。

常见的测试方法有拉伸试验和压缩试验。

2. 抗拉强度测试：测试材料在拉伸过程中抵抗断裂的能力。

常用的测试设备有万能材料试验机。

3. 冲击强度测试：测试材料在受到冲击负荷时的能量吸收能力。

4. 疲劳寿命测试：测试材料在循环加载下的耐久性能。

四、可靠性测试除了上述物理性能和力学性能测试外，还需要进行可靠性测试来评估材料的寿命和可靠性。

材料物理性能及测试一、课程说明课程编号：060308Z10课程名称（中英文对照）：材料物理性能及测试/ Physical Properties and Measurement of Materials课程类别：选修/学科专业基础课程学时/学分：24/1.5先修课程：物理化学、晶体学基础、固体物理、近代物理基础适用专业：材料科学与工程专业本科生教材、教学参考书：（1）龙毅主编，材料物理性能，XX大学出版社，2009年（2）田莳等编，材料物理性能，北京航空航天大学出版社，2008年（3）邱成军等编，材料物理性能，哈尔滨工业大学出版社，2003年二、课程设置的目的意义材料物理性能课程是材料科学与工程专业的四年制本科生选修的一门专业基础课。

通过本课程的学习，使学生掌握金属材料的各种性能及其影响因素，培养学生测定各种性能的动手能力，及研制新材料、开发新产品、改善生产工艺技术、提高材料性能的能力。

三、课程的基本要求材料物理性能是材料科学与工程专业的一门重要的基础课程，课程的基本要求是：（1）要求学生能够掌握表征材料物理性能的各类本征参数的物理意义和单位，以及这些参数在解决实际问题中所处的地位；能够运用所学到试验操作知识分析材料组成-结构-性能及其相互关系，并能运用相关的数学、自然科学知识对实验结果进行分析，得到合理有效的参数与结论。

（2）要求学生能够明确各类材料的性能与组成和结构的关系，掌握这些性能参数的规律；能够根据所学的专业知识对实验结果做出科学的解释，并能够对实验结果中的问题设计合理的解决方案。

四、教学内容、重点难点及教学设计本课程由金属材料的电学性能、热学性能及磁学性能构成。

主要内容为：概述，金属电阻及其影响因素，半导体，超导体，电性能的测试方法；材料的热熔、热膨胀；材料的导热性；材料的热电性、热稳定性；材料热导率的测量方法；磁性物理概述，原子和离子固有的磁矩，物质的抗磁性和顺磁性，铁磁性的分子场理论，亚铁磁性的分子场理论，铁磁体中的磁晶各向异性、磁致伸缩，磁畴与磁五、实践教学内容和基本要求本课程是一门工程性很强的学科基础课程。

《材料物理性能》课程教学大纲一、课程基本信息二、课程目标（一）总体目标：《材料物理性能》是材料专业必修专业基础课，且为学位课程，也是多学科交叉的一门综合课程。

本课程系统讲解材料的声、光、电导、介电、磁、热、力学等物理性能，使学生能够掌握各种物理性能的结构起源、最重要的物理参数意义等基本理论、基本知识和基本研究方法，理解材料各种性能的物理模型、原理，了解各性能之间的联系与区别、了解材料物理性能与其他学科的联系；了解本学科的新成果和发展动态，提高学生分析问题和解决问题的能力，为今后的学习和工作打下扎实的专业基础。

（二）课程目标：课程的总体目标：通过本课程的教学，使学生具备下列能力：课程目标1掌握和理解材料的热学、电导、介电学、光学、发光、磁学和力学性能的物理模型、结构起源的核心因素、本证的物理参数及其意义；掌握评价各种物理性能的最关键的结构起因；课程目标2掌握分析影响各物理性能的因素；能够熟知评价各种物理性能的关键指标，提出对性能进行控制和改善的措施等；课程目标3掌握材料的声、光、电导、介电、半导、磁、热、力等物理性能之间相互作用及其产生的新的性能的变化规律；并初步会运用所学知识和理论从微观角度和分子角度去设计新型的功能材料，判断影响该物理性能的关键环节和参数。

课程目标4掌握材料物理性能与其他学科的联系；了解材料各种应用性能的研究领域中，其前沿课题、热点和难点问题与本课程知识点的联系，培养学生的科学精神、科学的思维方法，培养适应当今人才市场需求的厚基础、宽口径、工程性和科研性的人才。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系：通过本课程的学习，掌握材料物理性能的结构起因，准确把握评价材料物理性能的主要技术方法，确立材料的各种材料物理性能之间的相互关系及其制约规律、与其他学科的联系；从而为今后从事材料生产和新材料研究、开发提供坚实的理论基础。

表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表三、教学内容第一章材料的热学性能1.教学目标（1）理解声子的意义；认识材料的热学性能起源于材料的晶格振动；（2）系统掌握材料的热容和温度的关系;（3）理解热膨胀机理、热膨胀与其他性能的关系；（4）掌握材料热稳定性概念和评价方法、影响热稳定的因素，提高材料的热稳定性能2.教学重难点（1）从理论上理解声子的物理意义，分析不同处理的声子大小和物理性能的关系。

<<材料物理性能>>基本要求一，基本概念：1.摩尔热容: 使１摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的热量称为摩尔热容。

它反映材料从周围环境吸收热量的能力。

2.比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的热量称为比热容。

它反映材料从周围环境吸收热量的能力。

3.比容：单位质量（即1kg物质）的体积，即密度的倒数（m3/kg）。

4.晶格热振动：晶体点阵中的质点(原子,离子)总是围绕着平衡位置作微小振动.5.声子（Phonon）: 声子是晶体中晶格集体激发的准粒子，就是晶格振动中的简谐振子的能量量子。

6.德拜温度: 德拜模型认为:晶体对热容的贡献主要是低频弹性波的振动，声频支的频率具有0～ωmax 分布,其中,最大频率所对应的温度即为德拜温度,即θD=ћωmax/k:7.示差热分析法（Differential Thermal Analysis, DTA ）: 是在测定热分析曲线（即加热温度T与加热时间t的关系曲线）的同时，利用示差热电偶测定加热（或冷却）过程中待测试样和标准试样的温度差随温度或时间变化的关系曲线ΔT~T（t），从而对材料组织结构进行分析的一种技术。

8.示差扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）: 用示差方法测量加热或冷却过程中，将试样和标准样的温度差保持为零时，所需要补充的热量与温度或时间的关系。

9.热稳定性（抗热振性）：材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力。

10.塞贝克效应：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。

11.玻尔帖效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，还要在两接头处出现吸热或放出热量Q的现象。

12.迈斯纳效应：若在常温下将超导体先放入磁场内，则有磁力线穿过超导体；然后再将超导体冷却至Tc以下，发现磁产从超导体内被排出，即超导体内无磁场B=0。

V o l.53 N o.9 Sep. 2020材料物理性能及其分析测试方法—评《材料物理性能》初秀梅(上饶幼儿师范高等专科学校，江西上饶334000)材料、能源、信息是构成现代科学技术的三大支柱，能源和信息的发展也在一定程度上依赖于材料的进步。

除此以外，生活中的海洋探测设备的开发、现代医学中制造人工器官等都需要用到新材料，因而材料学科在推进人类社会的进步和发展中起着至关重要的作用。

由邱成军、王元化、曲伟等编著的《材料物理性能》(哈尔滨工业大学出版社，2009年1月版）一书，应国家教育部调整最新目录和高等学校材料学与工程相关专业的教学需要编写而成，介绍了固体材料性能和固体材料物理测试方法，阐述了固体材料性能与物理效应之间的关系，为材料物理性能的分析测试方法的探究和现实运用奠定基础。

总览全书，读者可以发现本书具有以下几个特点：1知识体系完备，掌握材料物理的基本知识材料物理性能课程作为材料学专业基础课的的拓展和延伸，将“材料力学”“材料科学”“材料物理学”相结合，因而本课程涉及范围极广、内容丰富，能在一定程度上满足社会对不同层次的材料专业性人才的需要。

《材料物理 性能》一书针对当前材料物理性能的课程体系仍然处于探索发展的阶段，以新时期“厚基础”“宽专业”“强能力”的教育思想为指导，从固体材料本身人手，主要包括基本知识介绍、现实运用两方面的内容。

具体而言，本书的六章，大致可以分为两部分内容，第一部分是1-5章，这一部分对材料的热学性能、电学性能、磁学性能、光学性质进行了 详细的介绍，让读者充分了解材料的热容、热膨胀、热传导、热稳定等基本热学性能知识，满足不同场合对材料的热 学性能提出的多样特殊需要;把握材料的导电性、界定性、热电性、光电性等多种电学性能，以充分实现材料电学性 能的运用。

第6章为第二部分,在介绍固体材料的电、磁、光、热、弹性性能的基础上，进一步探究了固体材料物理 检测的多种方法，以获取更多的信息，为现实的材料问题的解决提供有效的分析手段。

材料科学与工程中的材料物理性能测试材料科学与工程是一门涉及材料的制备、性能研究和应用的学科，它在现代工业和科学的发展中起着重要的作用。

在材料研究中，了解和掌握材料的物理性能非常关键。

这些性能包括材料的力学特性、热学特性、电学特性、磁学特性等。

为了准确地测量和分析这些物理性能，科学家们设计了一系列先进的测试方法和仪器。

本文将介绍材料科学与工程中常用的一些材料物理性能测试方法。

第一种测试方法是力学性能测试。

材料的力学性能是指材料在外部力作用下的变形和破坏行为。

常见的力学性能测试包括拉伸、压缩、弯曲、切割等实验。

通过这些实验，可以确定材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等力学参数，从而评估材料的结构强度和可靠性。

例如，在金属工业中，拉伸试验被广泛用于评估钢材的抗拉强度和延伸性能，以便选择适合不同工程要求的材料。

第二种测试方法是热学性能测试。

材料的热学性能涉及其热扩散、热导率、热传导等方面的特性。

通过测量材料在不同温度下的热响应，可以分析材料的导热性能和热稳定性。

常用的热学性能测试方法包括热膨胀测试、热导率测试等。

在航空航天领域，热学性能的测试非常重要。

例如，飞机发动机的材料需要在高温高压的环境下保持稳定的性能，所以对其热稳定性的测试必不可少。

第三种测试方法是电学性能测试。

材料的电学性能包括电导率、介电常数、磁导率等特性。

通过测量材料的电阻、电容、电感等参数，可以了解材料在电场和磁场中的响应特性。

电学性能测试广泛应用在电子、光电子和纳米科技领域。

例如，导电聚合物材料被广泛用于可穿戴设备和柔性电子中，对其导电性能的测试可以帮助优化材料的导电性能。

第四种测试方法是磁学性能测试。

材料的磁学性能包括磁饱和磁感应强度、磁导率、磁滞回线等。

通过磁场作用下材料的磁响应，可以研究和评估材料的磁性能。

常见的磁学性能测试方法包括磁化曲线测量、霍尔效应测量等。

磁学性能测试在电气和电子工程中具有广泛的应用。

例如，磁性材料广泛应用于磁存储器件和传感器中，对其磁性能的测试可以确保器件的稳定性和可靠性。

物理实验技术中的材料物理性能测试方法与实验技巧引言：在物理学领域中，研究材料的物理性能对于理解和应用材料至关重要。

然而，要准确地测试材料的各种物理性能，需要掌握一系列实验技巧和测试方法。

本文将探讨几种常用的材料物理性能测试方法，并分享一些实验技巧。

一、导电性测试导电性是材料最基本的物理性能之一，也是许多应用的基础。

在导电性测试中，最常用的方法是四探针测量法。

该方法使用四个探针分别接触材料的四个不同点，通过测量电流和电压之间的关系，计算材料的电导率。

为了获得准确的结果，需要保证所有接触点的良好接触，并消除电阻的影响。

实验技巧：1. 确保探针的良好接触：在进行四探针测量之前，应先用研磨纸或酒精清洁探针表面，以提高接触的质量；2. 消除电阻的影响：在测试过程中，应避免电流通过材料的边缘，以减小边缘效应对测量结果的干扰。

二、力学性能测试力学性能测试是评估材料机械性能的重要手段。

其中，常见的测试方法包括拉伸测试、硬度测试和冲击测试。

拉伸测试通过施加引伸力来测量材料的应力-应变关系，从而获得材料的弹性模量、屈服强度和断裂强度等参数。

硬度测试用于确定材料的硬度，可用于比较不同材料的抗压能力。

冲击测试则可以评估材料在突然受力下的抗冲击性能。

实验技巧：1. 准备标准试样：为了获得准确的测试结果，应根据标准规范准备合适大小的试样，并在试样表面进行必要的处理，以消除表面缺陷；2. 确保测试设备的准确度：在进行力学性能测试时，应对测试设备进行校准，以保证测试结果的准确性；3. 注意试样的夹持方法：不同测试方法要求不同的夹持方式，夹持力的大小和平衡也需要控制。

三、光学性能测试光学性能测试主要用于评估材料对光的传播和反射能力。

常见的光学性能测试方法包括吸光度测量、折射率测量和反射率测量。

吸光度测量是通过比较材料吸收或透射光强度的差异来确定材料对光的吸收能力。

折射率测量可评估材料对光传播的影响，常用的方法有光干涉法和布朗勃里克法。

材料测试方法知识点总结一、引言材料测试是材料科学研究的重要组成部分，它是通过对材料进行实验、测试，以获取材料性能、组织结构、化学成分等信息的一种手段。

这些信息对于制定材料开发、设计、应用和评估等工作具有重要的参考价值。

本文将重点介绍材料测试的常用方法及其知识点，以帮助读者更好地理解和应用材料测试技术。

二、材料测试的目的和原则1、目的材料测试的目的是为了获取材料的性能和特性信息，以便对材料进行评估和应用。

通过测试可以了解材料的力学性能、物理性能、化学性能、热性能等方面的情况，为材料的研发、制备、设计和使用提供依据。

2、原则（1）准确性原则：测试结果应具有较高的精度和准确性，确保数据的可靠性。

（2）可重复性原则：测试方法应具有一定的可重复性，即在相同条件下进行多次测试，结果应具有一致性。

（3）有效性原则：测试方法应具有较高的效率和经济性，以确保测试成本和时间的合理性。

（4）安全性原则：测试方法应遵循安全操作规程，确保人员和设备的安全。

三、常用的材料测试方法及其知识点1、力学测试方法力学测试是测试材料的力学性能，包括拉伸、压缩、弯曲、硬度等方面的测试。

常用的力学测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验和硬度测试等。

（1）拉伸试验拉伸试验是测试材料在拉伸载荷下的性能，包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等指标。

在拉伸试验中需要掌握试样的准备、试验条件的选择、应力-应变曲线的分析等知识点。

（2）压缩试验压缩试验是测试材料在压缩载荷下的性能，需要掌握试样的准备、试验条件的选择、应力-应变曲线的分析等知识点。

（3）弯曲试验弯曲试验是测试材料在弯曲载荷下的性能，需要掌握试样的准备、试验条件的选择、应力-应变曲线的分析等知识点。

（4）硬度测试硬度测试是测试材料的硬度，包括洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等指标。

在硬度测试中需要掌握硬度的定义、测试方法的选择、硬度值的解释等知识点。

2、物理测试方法物理测试是测试材料的物理性能，包括密度、导热系数、热膨胀系数等方面的测试。