材料物理性能总复习(无材一)
考试题型：
1 名词解释 5个*3分，共15分；
2 简答 7个*5分，共35分；
3 计算 2个*10分，共20分；
4 论述 2个*15分，共30分。
考试时间：2013-1-14. 考试重点
1 材料的受力形变 不同材料应力应变曲线的区别
A （A 点）：比例极限; E （
B 点）：弹性极限; P （
C 点）：屈服极限; U （
D 点）：断裂极限;
E ，可逆线性正比例关系，当应力在 E 和 P 之间，外力去除后有一定程度的永久变形，即发生塑性变形
陶瓷材料一般没有塑性变形，发生脆性断裂 应力：单位面积上所受内力。ζ=F/A
由于材料的面积在外力作用下，可能有变化，A 就有变化，有名义应力和实际（真实）应力 P4. 应变：描述物质内部各质点之间的相对位移
名义位移的应变：
实际应变和L0有关，可以通过公式推导获得
由于材料的不同方向的应变，因此考虑可以采用和应力分解的办法来解决，具体看教材第6-7页 虎克定律： σ=E ε
比例系数E 成为弹性模量（Elastic Modulus ）,又称弹性刚度
相关概念：应力应变虎克定律
弹性模量
001L L L L L ∆=
-=ε
三种应变类型的弹性模量
杨氏模量E ；剪切模量G ； 体积模量B 弹性模量：原子间结合强度的标志之一
两类原子间结合力与原子间距关系曲线
弹性模量实际与曲线上受力点的曲线斜率成 正比结合键、原子之间的距离、外力作用也将改变弹性模量的值 温度升高，原子之间距离变大，弹性模量下降 弹性模量的本质特征；
弹性模量的影响因素；晶粒、异相、气孔、杂质等，
弹性模量的计算公式及方法；把材料看成材料的串联或者并联，我们可以得到其上限模量和下限模量，如下面的公式表示：（P13）
复合材料弹性模量及应力的计算。 陶瓷材料弹性常数和气孔率关系
多气孔陶瓷材料可以看成二相材料，其中一相的刚度为0 陶瓷材料的弹性模量随气孔率变化的表达式是：
b 是与制备工艺有关常数.当泊松比0.3，f1和f2分别是1.9和0.9，和教材上p13公式1.21一样
粘弹性：一些非晶体,有时甚至多晶体在比较小的应力时同时表现出粘性和弹性。（所有高分子材料都有这种性质） 滞弹性 ：材料和时间有关的弹性，即时间的滞后.滞弹性体的应力与应变关系仍然是线性的,应力卸除后可以完全回复到原始形状和尺寸,只是要经过充分长的时间才能达到，即应变对应力有滞后现象，故称之为滞弹性。 蠕变： 固定外力，但材料的应变不断增加的现象，本质是：弹性模量不断减少。
驰豫：材料上恒定应变，但应力随着时间而减少的现象。其本质也是弹性模量的减少。
驰豫时间 (relaxation time)：定义 应力σ是原始应力 σ0的0.37(1/e)的时间，所以有：
塑性形变 ：外力移去后不能够恢复的形变 晶体的塑性形变过程包括：滑移和孪晶 滑移：晶体的一部分相对另外一部分平移滑动。
第三阶段：蠕变速率随时间而上升，随后试样断裂。影响因素：温度，应力，显微结构，组成，晶体结构。 粘度的概念及影响因素
粘度：使相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力。单位Pa*S 粘度影响因素：温度，时间，组成。
τ
σσt
e
-
=0
①温度：温度决定材料的粘度，而粘度的值将决定材料的主要性能
②时间：将影响粘度
③组成：材料的主要本征因素
陶瓷高温蠕变的影响因素
1.外界因素
①应力：不同的应力的作用，材料的蠕变情况有可能不同，如临界应力将使材料非常快断裂，接近临界应力的应力作用和低应力的作用也不同
②温度：对Q的影响
2.本征因素
①晶粒尺寸：不同的晶粒尺寸范围决定了不同的蠕变机理起控制速率的作用。当晶粒比较大，蠕变速率受晶格机理控制，当晶粒比较小，情况相对复杂，二种晶界机理和晶格机理都可能起作用
②气孔率：蠕变速率随着气孔率的增加而提高,因为气孔减小了抵抗蠕变的有效截面积
请同学们复学硅酸盐物理化学方面有关玻璃相的知识，以加强了解
思考题(不用交)
晶体的结构和滑移系之间的关系
教材第37页的第六题
多晶陶瓷的本征因素和外来因素是如何影响陶瓷材料的塑性
为什么陶瓷材料的蠕变是高温蠕变?有那几种机理?
影响陶瓷材料蠕变的因素有那些?请以含有5%玻璃相的氧化铝陶瓷为例子，加以一一说明。
2 脆性断裂与强度
强度的三个理论公式：
Griffith理论及影响因素:
Griffith理论:实际材料中存在细小的裂纹或缺陷，在外力作用下，在其上会发生应力集中现象，当应力达到一定程度时，裂纹开始扩展而导致断裂。
影响因素:有三个控制参数：
①弹性模量E：取决于材料的组分、晶体结构，对除了气孔以外的显微结构较不敏感
②断裂能：除了取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响，是一种织构敏感参数，起着断裂过程的阻力作用。
③裂纹半长度C：相当于材料中最危险的缺陷，起作用在于导致材料内部的局部应力集中，是断裂的动力因素。缺陷的起源与陶瓷的制备工艺密切相关。断裂强度取决于c 值，而不取决于裂纹的多少。
强度的影响因素：晶粒尺寸，气孔等。
提高材料强度的措施，或克服材料脆性的途径
一：微晶，高密度，高纯度。
二：提高抗断裂能力与预加应力。
三：化学强化。
四：相变增韧。
五：弥散增韧。
提高抗热冲击断裂性能的措施
①提高材料确度 ，减少弹性模量E，提高 /E。实质是提高材料的柔韧性
②提高材料的热导率 ，使得R 提高
③减少材料的热膨胀系数
④减少表面热传递系数h
⑤减少产品的有效厚度
