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。

材料性能学实验报告实验目的本实验旨在研究不同材料的性能特点，包括力学性能、热学性能和电学性能，并通过实验结果分析材料的适用范围和优缺点。

实验材料与设备1. 实验材料：金属(A)、塑料(B)、陶瓷(C)、纸张(D)2. 实验设备：拉力试验机、热导率测试仪、电阻测试仪、显微镜实验方法1. 力学性能测试：使用拉力试验机测定材料的拉伸强度、屈服强度和断裂伸长率。

2. 热学性能测试：使用热导率测试仪测定材料的热导率。

3. 电学性能测试：使用电阻测试仪测定材料的电阻率。

4. 显微镜观察：使用显微镜观察材料的微观结构。

实验结果与分析力学性能测试材料(A)拉伸强度：300 MPa屈服强度：250 MPa断裂伸长率：20%材料(B)拉伸强度：100 MPa屈服强度：80 MPa断裂伸长率：10%材料(C)拉伸强度：500 MPa屈服强度：400 MPa断裂伸长率：5%材料(D)拉伸强度：50 MPa屈服强度：30 MPa断裂伸长率：40%通过力学性能测试结果可以得出以下分析结论：1. 材料(A)的拉伸强度最高，适合用于承受高强度力的场合，如机械零件制造。

2. 材料(B)的断裂伸长率较低，容易发生断裂，因此不适合用于需要抗冲击能力较强的场合。

3. 材料(C)的屈服强度相对较高，但断裂伸长率较低，适用于要求强度较高，但变形要求较小的场合。

4. 材料(D)的断裂伸长率较高，适用于需要具备良好柔韧性的场合，如包装纸张等。

热学性能测试材料(A)热导率：200 W/m·K材料(B)热导率：0.5 W/m·K材料(C)热导率：5 W/m·K材料(D)热导率：0.1 W/m·K通过热学性能测试结果可以得出以下分析结论：1. 材料(A)的热导率最高，适合用于导热性要求较高的场合，如散热器材料。

2. 材料(B)的热导率相对较低，适用于需要隔热性能较好的场合，如绝缘材料。

3. 材料(C)的热导率居中，适用于一般导热需求的场合。

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。

绪论1、简答题什么是材料的性能包括哪些方面提示材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为；解：材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现;包括错误!力学性能拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲错误!物理性能热、光、电、磁错误!化学性能老化、腐蚀;第一章单向静载下力学性能1、名词解释：弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解：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;2、简答1 材料的弹性模量有那些影响因素为什么说它是结构不敏感指标解：错误!键合方式和原子结构,共价键、金属键、离子键E高,分子键E低原子半径大,E小,反之亦然;错误!晶体结构,单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性,沿密排面E大,多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E同性;错误!化学成分,错误!微观组织错误!温度,温度升高,E下降错误!加载条件、负载时间;对金属、陶瓷类材料的E没有影响;高聚物的E随负载时间延长而降低,发生松弛;2 金属材料应变硬化的概念和实际意义;解：材料进入塑性变形阶段后,随着变形量增大,形变应力不断提高的现象称为应变硬化;意义错误!加工方面,是金属进行均匀的塑性变形,保证冷变形工艺的顺利实施;错误!应用方面,是金属机件具有一定的抗偶然过载能力,保证机件使用安全;错误!对不能进行热处理强化的金属材料进行强化的重要手段;3 高分子材料的塑性变形机理;解：结晶高分子的塑性变形是由薄晶转变为沿应力方向排列的微纤维束的过程；非晶高分子材料则是在正应力下形成银纹或在切应力下无取向的分子链局部转变为排列的纤维束的过程;4 拉伸断裂包括几种类型什么是拉伸断口三要素如何具体分析实际构件的断裂提示：参考课件的具体分析实例简单作答解：按宏观塑性变形分为脆性断裂和韧性断裂;按裂纹扩展可分为穿晶断裂和沿晶断裂;按微观断裂机理分为解理断裂和剪切断裂;按作用力分为正断和切断;拉升断口的三要素：纤维区、放射区和剪切唇;对实际构件进行断裂分析首先进行错误!宏观检测：目测构件表面外观；低倍酸洗观察；宏观断面分析;错误!扫描电镜分析错误!X射线能谱分析错误!金相分析错误!硬度及有效硬化层测定; 3、计算： 1 已知钢的杨氏模量为210GPa,问直径,长度120mm 的线材承受450N 载荷时变形量是多少 若采用同样长度的铝材来承受同样的载荷,并且变形量要求也相同,问铝丝直径应为多少E Al =70GPa 若用WE=388 GPa 、钢化玻璃E=345MPa 和尼龙线E=呢解：已知：E=210GPa , d= , 1L =120mm , F=450N ;/F S σ=ε/L L ε∴=∆ 164.5L ∴∆=∴ 2.5Al d mm ==∴ 2.5W d mm =∴ 2.5d d mm ==钢化∴ 2.5d d mm ==尼龙 2 ,直径13mm,实验后将试样对接起来后测量标距81mm,伸长率多少若缩颈处最小直径, 断面收缩率是多少解：已知：050L mm = 013d mm = 81K L mm = 6.9K d mm =∴断后伸长率∴断面收缩率 第二章 其它静载下力学性能 1、名词解释： 应力状态软性系数 剪切弹性模量 抗弯强度 缺口敏感度 硬度解：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;2、简答 1 简述硬度测试的类型、原理和优缺点至少回答三种解：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度;布氏硬度：原理是用一定大小的载荷,把直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面,保持规定时间后卸载载荷,测量试样表面的残留压痕直径d,求压痕的表面积;将单位压痕面积承受的平均压力规定为布氏硬度;优点是压痕面积大反映较大区域内各组成相的平均性能,适合灰铸铁、轴承合金测量,实验数据稳定,重复性高;缺点是不宜在成品上直接检验,硬度不同要更换压头直径D和载荷F,压痕直径测量较麻烦;洛氏硬度：原理是通过测量压痕深度值来表示硬度;优点是采用不同的标尺,可以测量各种软硬不同和厚薄不一样的材料的硬度,压痕小,可对工件直接进行检验,操作简便迅速;缺点是压痕小,代表性差,重复性差、分散度大,不同标尺的硬度值不能直接进行比较,不能互换;不宜在极薄的工件上直接进行检验;肖氏硬度：原理是将具有一定质量的带有金刚石或合金钢球的重锤从一定高度落向试样表面,用重锤的回落高度来表征材料的硬度;优点是使用方便,便于携带,可测现场大型工件的硬度;缺点是实验结果受人为因素影响较大,测量精度低;2 简述扭转实验、弯曲实验的特点渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学性能常用的方法是什么解：扭转实验的特点是错误!扭转实验的应力状态软性系数较拉伸的应力状态软性系数高;可对表面强化处理工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验; 错误!扭转实验时试样截面的应力分布为表面最大;错误!圆柱试样在扭转时,不产生缩颈现象,塑性变形始终均匀;可用来精确评定拉伸时出现缩颈的高塑性材料的形变能力和变形抗力;错误!扭转时正应力与切应力大致相等,可测定材料的切断强度;弯曲试验的特点是：错误!弯曲加载时受拉的一侧的应力状态基本与静拉伸相同,且不存在试样拉伸时试样偏斜造成对实验结果的影响;可以用来由于太硬而不好加工拉伸试样的脆性材料的断裂强度;错误!弯曲试验时,截面上应力分布表面最大;可以比较和评定材料表面处理的质量;错误!塑性材料的F—fmax 曲线最后部分可任意伸长;渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学性能常用的方法是扭转实验;3 有下述材料需要测量硬度,试说明选用何种硬度实验方法为什么a. 渗碳层的硬度分布,b. 淬火钢,c. 灰口铸铁,d. 硬质合金,e. 仪表小黄铜齿轮,f. 高速工具钢,g. 双相钢中的铁素体和马氏体,h. Ni基高温合金,i. Al合金中的析出强化相,j. 5吨重的大型铸件,k. 野外矿物解：a、e、g、i使用维氏硬度;b、c、d、f、h可使用洛氏硬度;b、c可使用布氏硬度;j使用肖氏硬度;k使用莫氏硬度;第三章冲击韧性和低温脆性1、名词解释：冲击韧度冲击吸收功低温脆性韧脆转变温度迟屈服解：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;2、简答1 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性哪些材料不能用此方法检验和评定提示：低中强度的体心立方金属、Zn等对温度敏感的材料,高强度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能解：缺口冲击韧性实验能评定中、低强度机构钢的低温脆性;面心立方金属及合金如氏体钢和铝合金不能用此方法检验和评定;2 影响材料低温脆性的因素有哪些解：错误!晶体结构,体心立方存在低温脆性,面心立方及其合金一般不存在低温脆性;错误!化学成分,间隙溶质原子含量增加,韧脆转变温度提高;错误!显微组织,细化晶粒课是材料韧性增加;金相组织也有影响,低强度水平时,组织不同的刚,索氏体最佳;错误!温度,在某一范围内碳钢和某些合金可能出现蓝脆;错误!加载速率,提高加载速率韧脆转变温度提高;错误!试样形状和尺寸,缺口曲率半径越小,韧脆转变温度越高; 3、计算： 某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表,a. 绘制冲击功－温度关系曲线；b. 试确定韧脆转变温度； 解：有K A —t 图知,20NDT =-℃ FTP=40℃c. 要为汽车减震器选择一种钢,它在－10℃时所需的最小冲击功为10J,问此种钢适合此项应用么 解：c:此种钢不适合;第四章 断裂韧性1、名词解释： 应力场强度因子 断裂韧度 低应力脆断 解：应力场强度因子：反映裂纹尖端应力场强度的参量;断裂韧度：当应力场强度因子增大到一临界值,带裂纹的材料发生断裂,该临界值称为断裂韧性;低应力脆断：在材料存在宏观裂纹时,在应力水平不高,甚至低于屈服极限时材料发生脆性断裂的现象; 2、简答 a. 格里菲斯公式计算的断裂强度和理论断裂强度解：理论强度m σ=格里菲斯断裂强度g σ= b. Kl 和KlC 的异同解：I K 是力学度量,它不仅随外加应力和裂纹长度的变化而变化,也和裂纹的形状类型,以及加载方式有关,但它和材料本身的固有性能无关;而断裂韧性IC K 则是反映材料阻止裂纹扩展的能力,因此是材料本身的特性;c. 断裂韧性的影响因素有哪些如何提高材料的断裂韧性解：错误!外因,材料的厚度不同,厚度增大断裂韧性增大,当厚度增大到一定程度后断裂韧性稳定;温度下降断裂韧性下降,应变速率上升,断裂韧性下降;错误!内因;金属材料,能细化晶粒的元素提高断裂韧性；形成金属化合物和析出第二相降低断裂韧性;晶粒尺寸和相结构,面心立方断裂韧性高,奥氏体大于铁素体和马氏体钢;细化晶粒,断裂韧性提高;夹杂和第二相,脆性夹杂和第二相降低断裂韧性,韧性第二相提高断裂韧性;提高材料的断裂韧性可以通过错误!亚温淬火错误!超高温淬火错误!形变热处理等方法实现; 3、计算： a. 有一材料,模量E ＝200GPa, 单位面积的表面能γS ＝8 J/m 2, 试计算在70MPa 的拉应力作用下,该裂纹的临界裂纹长度若该材料裂纹尖端的变形塑性功γP ＝400 J/m 2,该裂纹的临界裂纹长度又为多少利用格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算解：由格里菲斯公式得由奥罗万修正公式得 b. 已知α-Fe 的100晶面是解理面,其表面能是2 J/m 2,杨氏模量E ＝200 GPa,晶格常数a 0＝,试计算其理解：m σ==c. 断裂韧度66MPa ·m 1/2,用这种材料制造飞机起落架,最大设计应力为屈服强度的70％,若可检测到的裂纹长度为,试计算其应力强度因子,判断材料的使用安全性;提示：假设存在的是小的边缘裂纹,采用有限宽板单边直裂纹模型,2b>>a; 若存在的是穿透裂纹,则应用无限大板穿透解：错误!^61/21.12 1.120.7210010145.9I K MPa m ==⨯⨯⨯=⋅第五章疲劳性能1、名词解释：循环应力贝纹线疲劳条带疲劳强度过载持久值热疲劳解：循环应力：周期性变化的应力;贝文线：疲劳裂纹扩展区留下的海滩状条纹;疲劳条带：略呈弯曲并相互平行的沟槽状花样,与裂纹扩展方向垂直,疲劳断裂时留下的微观痕迹;疲劳强度：指定疲劳寿命下,材料能够承受的上限循环应力;过载持久值：材料在高于疲劳强度的一定应力下工作,发生疲劳断裂的应力循环周次;热疲劳：机件在由温度循环变化产生的循环热应力及热应变作用下,发生的疲劳;2、简答a. 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点解：金属材料的裂纹扩展分两个阶段错误!沿切应力最大方向向内扩展错误!沿垂直拉应力方向向前扩展;疲劳断口一般由疲劳源、疲劳区、瞬断区组成;有贝文线宏观和疲劳条带微观;陶瓷材料裂纹尖端不存在循环应力的疲劳效应,裂纹同样经历萌生、扩展和瞬断过程;对材料的表面缺陷十分敏感,强烈依赖于K、环境、成分、组织结构,不易观察到疲劳贝文线和条带, I没有明显的疲劳区和瞬断区;高分子材料在高循环应力作用下出现银纹,银纹转变为裂纹并扩展,导致疲劳破坏;低应力条件下,疲劳应变软化;分子链间剪切滑移产生微孔洞,随后产生宏观裂纹;循环应力作用下温度升高,产生热疲劳失效;复合材料有多种损伤形式,如界面脱落、分层、纤维断裂等,不会发生瞬时的疲劳破坏,较大应变会使纤维基体变形不协调引起开裂,形成疲劳源;疲劳性能和纤维取向有关;b. 疲劳断口宏观断口和微观断口分别有什么特征解：宏观断口有三个特征区：疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区;错误!疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地,多在机件表面常和缺口、裂纹等缺陷及内部冶金缺陷有关,比较光亮,表面硬度有所提高,可以是一个也可以是多个;错误!疲劳裂纹扩展区断口较光滑并分布有贝文线,有时还有裂纹扩展台阶,断口光滑是疲劳源区的连续,程度随裂纹向前扩展而逐渐减弱,贝文线是最典型的特征;错误!瞬断区断口粗糙,脆性断口呈结晶状,韧性断裂在心部平面应变区呈放射状或人字纹,边缘应力区有剪切唇存在;一般在疲劳源对侧; c. 列出至少四条提高金属疲劳性能的措施解：错误!喷丸处理错误!表面热处理错误!复合强化错误!次载锻炼3、计算： a. 某材料的应力幅和失效循环周次如下：最少疲劳寿命105次,则许用的最大循环应力是多少 解：由图知,疲劳极限=250MPa设计寿命最少^510时,最大需用循环应力为275MPa; b. 某压力容器受到升压降压交变应力△σ＝120MPa 作用,计算得知该容器允许的临界裂纹长度2ac ＝125mm,检查发现该容器有一长度2a ＝42mm 的周向穿透裂纹,假设疲劳裂纹扩展符合Paris 公式,假设疲劳扩展系数C ＝2×10－10,n ＝3,试计算该容器的疲劳寿命和循环10万次后的疲劳裂纹长度是多少 解：设裂纹为无线大板穿透裂纹,则由Paris 公式()nIda C K dN =∆得解得N=3016当N=10万次时2a=第六章磨损性能1、名词解释：磨损接触疲劳解：磨损：物体表面相互摩擦时,材料自表面逐渐减少时的过程;接触疲劳：两材料作滚动或滚动加滑动摩擦时,交变接触压应力长期作用使得材料表面疲劳磨损,局部区域出现小片或者小块材料剥落而产生的疲劳;2、简答a. 简述常见的磨损类型和特点如何提高材料的耐磨粒磨损抗力解：常见的磨损类型和特点有错误!粘着磨损,特点是机件表面有大小不等的结疤;错误!磨粒磨损,摩擦面上有擦伤或明显犁皱纹;错误!腐蚀磨损,氧化磨损,磨损产物为氧化物如红褐色的三氧化二铁;错误!接触疲劳磨损,出现许多豆状、贝壳状或不规则形状的凹坑;提高磨粒磨损的抗力可以选用高硬度韧性好的材料或使用表面硬化的材料;b. 试从提高材料疲劳强度、接触疲劳、耐磨性观点出发,分析化学热处理时应注意的事项;解：化学热处理过程中采用球化退火处理和高温回火,减小碳化物粒度并使之分布均匀;采取适当的去应力退火工艺使材料在一定范围内保持残余应力,提高疲劳强度和耐磨性;c.述非金属材料陶瓷、高分子材料的磨损特点解：陶瓷材料对表面状态极为敏感,当气氛压力下降时,磨损率加大;高分子材料硬度虽然较低,但具有较大柔顺性,在不少场合下显示较高的抗划伤能力;对磨粒磨损具有良好的适应性、就范性和埋嵌性;第七章高温性能1、名词解释：蠕变蠕变极限持久强度应力松弛解：蠕变:金属在恒温、恒载荷下缓慢产生塑性变形的现象;蠕变极限：金属材料在高温长期载荷作用下对塑性变形抗力指标;持久强度：在规定温度下,达到规定实验时间而不发生断裂的应力值;应力松弛：在规定温度和初始应力条件下,金属材料中的应力随时间增加而减少的现象;2、简答a. 列出至少四个提高金属蠕变性能的措施解：错误!加入合金元素,形成固溶强化错误!采用正火加高温回火工艺进行热处理;错误!控制晶粒尺寸错误!控制应力水平b. 高温蠕变变形的机理有哪几种解：主要有位错滑移蠕变机理、扩散蠕变机理、晶界滑动蠕变机理、粘弹性机理;3、计算：稳态蠕变即蠕变第二阶段的本构方程ε＝A·σn·exp-Q/RT,某耐热钢538℃下的蠕变系数A＝×10－24,n＝8,激活能Q＝100kcal/mol,R为摩尔气体常数mol·K,试计算该钢在500℃时应力150MPa下的蠕变速率；解：由ε＝A·σn·exp-Q/RT得=第八章耐腐蚀性能1、名词解释：电化学腐蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀钝化解：电化学腐蚀：金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏;缝隙腐蚀：金属部件在腐蚀介质中,结合部位的缝隙内腐蚀加剧的现象;电偶腐蚀：异种金属在同一种介质中,由于腐蚀电位不同而产生电偶电流的流动使电极电位较低的金属溶解增加造成的局部腐蚀;钝化：电化学腐蚀的阳极过程在某些情况下受到强烈阻滞,使腐蚀速率急剧下降的现象;2、简答a. 为什么说材料的腐蚀是一个自发过程解：因为腐蚀是物质由高能态向低能态转变的过程,所以腐蚀是一个自发的过程;b. 原电池和腐蚀原电池的区别是什么解：原电池可以是化学能转化为电能,有电流通过并能对外做功;腐蚀原电池是能进行氧化还原反应,但并不能对外做功的短路原电池;c. 应力腐蚀断裂的条件和特征是什么解：应力腐蚀具有以下特点：错误!应力;必须有拉应力存在才能一起应力腐蚀,压应力一般不发生应力腐蚀;错误!介质;一定的材料必须和一定的介质的相互组合,才会发生腐蚀断裂;错误!速度;应力腐蚀断裂的速度远大于没有应力时的腐蚀速度;错误!腐蚀断裂形态;应力腐蚀断裂时仅在局部区域出现从表及里的裂纹;d. 简述材料氧化腐蚀的测量方法和仪器;解：测量方法有：错误!质量法错误!容量法测量仪器:质量法采用热重分析仪;容量法采用量气管及及其他装置;e. 列出至少四种防止金属材料腐蚀的措施;解：错误!金属电化学保护法错误!介质处理错误!缓蚀剂保护法错误!表面覆盖法错误!合理选材第九章电性能1、名词解释：电介质、极化强度、铁电体、压电效应、热释电效应、热电效应解：电介质：电场下能极化的材料;极化强度：电介质材料在电场作用下的极化程度,单位体积内的感生电偶极矩;铁电体：就有铁电性的晶体;热释电效应：晶体因温度均匀变化而发生极化强度改变的现象称为晶体的热释电效应;热电效应：温度作用改变材料的电性能参数;贝塞克效应、帕尔帖效应、汤姆逊效应;压电效应：没有电场作用,有机械应力作用而使电介质晶体产生极化并形成晶体表面电荷的现象;2、填空题a. 从极化的质点类型看,电介质的总极化一般包括三部分：__位移极化__、__松弛极化__、__转向极化__ ；从是否消耗能量的角度看,电介质的极化分为____弹性极化____和____非弹性极化____两类,其中___位移极化___是弹性的、瞬时完成的极化,不消耗能量；而___松弛极化___的完成需要一定的时间,是非弹性的,消耗一定的能量;b. 电介质在电场作用下产生损耗的形式主要有__电导损耗____和____电离损耗___两种；当外界条件一定时,介质损耗只与tg有关,而tg仅由___δ____决定,称为____介质损耗角____;c. 电介质材料在电场强度超过某一临界值时会发生介质的击穿,通常击穿类型可分为___电击穿____、__化学击穿___、___热击穿___三类;d. 铁电体具有__电滞回线__、居里点和__临界特性___三大特征;e. 测量电阻常用的方法有双电桥法、电位差计法、安培—伏特计法和直流四探针法;f. 金属的热电现象包括贝塞克效应、帕帖效应和汤姆逊效应三个基本热电效应;3、简答题：a. 简述电介质、压电体、热释电体、铁电体之间的关系;解：电解质包括压电体、热释电体、铁电体;压电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体;热释电体和铁电体都能在一定的温度范围内自发极化;b. 为什么金属的电阻随温度升高而增大,半导体的电阻随温度升高减小解：金属属于电子到电机制,温度升高,电子运动自由程减小,散射几率增大导致电阻增大;半导体导电取决于电子-空穴对数量多少,温度升高,电子-空穴对数增多,导电阻减小;c. 表征超导体性能的三个主要指标是什么目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是什么解：三个指标是：错误!临界转变温度T错误!临界磁场C H错误!临界C电流密度目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是错误!超导体材料的氧化物制备困难错误!材料加工困难错误!临界温度难以维持e. 一般来说金属的电导率要高于陶瓷和聚合物,请举例说明这个规律并不绝对正确;解：PAN、第十章磁性能1、名词解释：磁化强度矫顽力饱和磁化强度磁导率和磁化率剩余磁感应强度磁畴趋肤效应解：磁化强度：物质在磁场中被磁化的程度,单位体积内磁矩的大小;矫顽力：去掉剩磁的临界外磁场;饱和磁化强度：磁化强度的饱和值;磁导率：表征磁介质磁性的物理量;磁化率：表征物质本身的磁化特性的物理量;剩余磁感应强度：去掉外加磁场后的磁感应强度;磁畴：磁矩方向相同的小区域;趋肤效应：交变磁化时产生感生电动势,使得磁感应强度和磁场强度沿样品界面严重不均匀,好像材料内部的磁感应强度被。

材料性能学复习范文首先，我们需要了解材料性能的分类。

材料性能可以分为力学性能、热学性能、电学性能、光学性能和化学性能等多个方面。

力学性能包括材料的强度、硬度、韧性等；热学性能包括导热性、热膨胀系数等；电学性能包括导电性、介电性等；光学性能包括透光性、折射率等；化学性能包括材料在化学环境中的稳定性和反应性等。

其次，我们需要了解材料性能的测试和评价方法。

常见的测试方法包括拉伸试验、冲击试验、硬度测试等。

拉伸试验可以测量材料的强度和韧性，冲击试验可以评估材料的抗冲击性能，硬度测试可以衡量材料的硬度。

此外，还有一些专门用于测试特定性能的方法，比如热导率测试、电导率测试、抗腐蚀性能测试等。

然后，我们需要了解材料性能与微观结构之间的关系。

材料的性能受到其微观结构的影响。

例如，晶体的晶格结构和晶体缺陷会影响材料的力学性能；晶界和孪晶对材料的强度和变形能力有显著影响；材料中的晶粒尺寸和晶粒形状也会影响其力学性能。

因此，通过分析材料的微观结构，可以预测和改善材料的性能。

最后，我们还需要了解材料性能的变化规律。

材料的性能在不同条件下会发生变化。

例如，温度升高可以导致材料的强度下降；应力集中会导致材料的疲劳寿命降低；材料的长期使用会导致老化现象。

了解这些变化规律可以帮助我们预测材料的寿命和性能变化。

需要指出的是，在学习材料性能学的过程中，我们不仅需要理论知识的掌握，还需要进行实践和实验。

通过实验可以直观地观察材料的性能和性能变化，并验证理论的正确性。

总之，材料性能学是研究材料性能和性能变化规律的一门学科，随着科学技术的进步和对材料性能要求的不断提高，其在工程领域中的作用日益重要。

希望以上的复习内容可以帮助你巩固材料性能学的知识。

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。

《材料性能学》课程教学大纲一、《材料性能学》课程说明（一）课程代码：（二）课程英文名称：Introductions of Materials Properties（三）开课对象：材料物理专业（四）课程性质：《材料性能学》属于材料科学与工程一级学科主干专业课（五）教学目的：使学生掌握材料各种主要性能的基本概念物理本质化学变化律以及性能指标的工程意义，了解影响材料性能的主要因素及材料性能与其化学成分，组织结构之间的关系，基本掌握提高材料性能的主要途径。

（六）教学内容：本课程包括金属材料力学性能，金属物理性能分析，无机材料无论性能，高分子材料力学材料性能、材料的腐蚀与老化、性能指标的工程意义、指标的测试与评价及应用为主线贯穿始终，让学生对材料性能知识有一个完整的了解，以便达到举一反三、触类旁通的效果。

（七）教学时数:学时数：72 学时分数： 4 学分（八）教学方式:以粉笔、黑板为主要形式的课堂教学（九）考核方式和成绩记载说明考核方式为考试。

严格考核学生出勤情况达到学籍管理规定的旷课量取消考试资格，综合成绩根据平时成绩和期末成绩评定，平时成绩占40％，期末成绩占60％。

.二、讲授大纲与各章的基本要求第一章材料的单向静拉伸的力学性能教学要点：让学生了解材料在静载作用下的应力应变关系及常见的三种失败形式的特点和基本规律，这些性能指标的物理概念和工程意义，探讨提高材料性能指标的途径和方向1、使学生了解力—拉伸曲线和应力——应变曲线。

2 、使学生了解材料的弹性变形以及性能指标3、非理想弹性与内耗的概念4、非理想弹性的几种类型及工程应用5、掌握塑性变形的实质以及指标测方法6、了解断裂的机理教学时数： 8 学时教学内容：第一节力——伸长曲线和应力——应变曲线一、力——伸长曲线（低碳钢曲线，决定因素）二、应力——应变曲线中有实力与工程应力的关系式、曲线第二节弹性形变及其性能指标一、弹性形变本质二、弹性模数三、影响弹性模数的因素（键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件的负荷持续时间）四、比例极限与弹性极限五、弹性比功第三节非理想弹性与内耗一、滞弹性二、粘弹性三、伪弹性四、包申格效应五、内耗第四节塑性变形及其性能指标一、塑性变形机理（金属材料的塑性变形、陶瓷材料的塑性变形、高分子的塑性变形）二、屈服观象与屈服强度三、影响金属材料屈服强度的因素（晶体结构、晶界与亚结构、溶质元素、第二相、温度应变速率与应力状态）四、应变硬化（机理、指数、意义）五、抗拉强度与缩颈条件六、塑性与塑性指标七、超塑性第五节断裂一、断裂的类型及断口特征（韧性断裂与脆性断裂、穿晶断裂与沿晶断裂、洁切断裂与解理断裂、高分子材料的断裂、断口分析）二、裂纹形裂的位错模型（佤纳——斯特罗理论、断裂强度的裂纹理论）三、断裂强度四、真实断裂强度与静力韧度考核要求：1、力—伸长曲线和应力——应变曲线1.1力—伸长曲线（低碳钢曲线、决定因素）(识记)1.2应力—应变曲线中有实力与工程应力的关系式(识记)2、弹性形变及其性能指标2.1弹性形变本质（领会）2.2弹性模数(识记)2.3影响弹性模数的因素（键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件的负荷持续时间）（领会）2.4比例极限与弹性极限（领会）2.5弹性比功（领会）3、非理想弹性与内耗3.1滞弹性（领会）3.2粘弹性（领会）3.3伪弹性（领会）3.4包申格效应(识记)3.5内耗(识记)4、塑性变形及其性能指标4.1塑性变形机理(识记)4.2屈服观象与屈服强度（领会）4.3影响金属材料屈服强度的因素(识记)4.4应变硬化（领会）4.5抗拉强度与缩颈条件(识记)4.6塑性与塑性指标(识记)4.7超塑性(识记)第五节断裂5.1断裂的类型及断口特征(识记)5.2裂纹形裂的位错模型（领会）5.3断裂强度（领会）5.4真实断裂强度与静力韧度（领会）第二章材料在其他静载下的力学性能教学要点：让学生了解扭转、弯曲、压缩与带缺口试样的静拉伸以及材料硬度实验的方法、应用范围、力学性能指标。

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。