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》课程教学大纲
课程名称（英文）： 材料性能学（Properties of Materials）
课程类型：学科基础课
总 学 时： 72 理论学时： 60 实验（或上机）学时： 12
学 分：4.5
适用对象：金属材料工程
一、课程的性质、目的和任务
本课程为金属材料工程专业的一门专业基础课，内容包括材料的力学性能和物理性能两大部分。力学性能以金属材料为主，系统介绍材料的静载拉伸力学性能；其它载荷下的力学性能，包括扭转、弯曲、压缩、缺口、冲击及硬度等；断裂韧性；变动载荷下、环境条件下、高温条件下的力学性能；摩擦、磨损性能以及其它先进材料的力学性能等。物理性能概括介绍常用物理性能如热学、电学、磁学等的基本参数及物理本质，各种影响因素，测试方法及应用。通过本课程的学习，使学生掌握材料各种主要性能指标的宏观规律、物理本质及工程意义，了解影响材料性能的主要因素，了解材料性能测试的原理、方法和相关仪器设备，基本掌握改善或提高材料性能指标、充分发挥材料潜能的主要途径，初步具备合理的选材和设计，开发新型材料所必备的基础知识和基本技能。
在学习本课程之前，学生应学完物理化学、材料力学、材料科学基础、钢的热处理等课程。
二、课程基本要求
根据课程的性质与任务，对本课程提出下列基本要求：
1．要求学生在学习过程中打通与前期材料力学、材料科学基础等课程的联系，并注重建立与同期和后续其它专业课程之间联系以及在生产实际中的应用。
2．能够从各种机器零件最常见的服役条件和失效现象出发，了解不同失效现象的微观机理，掌握工程材料（金属材料为主）各种力学性能指标的宏观规律、物理本质、工程意义和测试方法，明确它们之间的相互关系，并能大致分析出各种内外因素对性能指标的影响。
3．掌握工程材料常用物理性能的基本概念及影响各种物性的因素，熟悉其测试方法及其分析方法，初步具备有合理选择物性分析方法，设计其实验方案的能力。
材料⼒学性能
第⼀章： 绪论
⼀、需要掌握的概念 材料⼒学性能的定义、弹性变形、线弹性、滞弹性、弹性后效、弹性模量、泊松⽐、弹性⽐功、体弹性模量
⼆、需要重点掌握的内容 1、弹性模量的物理本质以及影响弹性模量的因素； 2、掌握根据原⼦间势能函数推倒简单结构材料弹性模量的⽅法； 3、弹性⽐功的计算，已知材料的应⼒应变曲线能求出材料卸载前和卸载后的弹性⽐功。
材料⼒学性能的定义
是指材料（⾦属和⾮⾦属等）及由其所加⼯成的⼯件在外⼒（拉、压、弯曲、扭转、剪切、切削等）作⽤下⾬加⼯、成型、使役、实效等过程中表现出来的性能（弹塑性、强韧性、疲劳、断裂及寿命等）。 这些性能通常受到的环境（湿度、温度、压⼒、⽓氛等）的影响。
强度和塑性和结构材料永恒的主题！
弹性变形
是指材料的形状和尺⼨在外⼒去除后完全恢复原样的⾏为。
线弹性
是指材料的应⼒和应变成正⽐例关系。 就是上图中弹性变形⾥前⾯的⼀段直线部分。
杨⽒模量（拉伸模量、弹性模量）
我们刚刚谈到了线弹性，在单轴拉伸的条件下，其斜率就是杨⽒模量（E）。
它是⽤来衡量材料刚度的材料系数（显然杨⽒模量越⼤，那么刚度越⼤）。
杨⽒模量的物理本质
样式模量在给定环境（如温度）和测试条件下（如应变速率）下，晶体材料的杨⽒模量通常是常数。
杨⽒模量是原⼦价键强度的直接反应。 共价键结合的材料杨⽒模量最⾼，分⼦键最低，⾦属居中。对同⼀晶体，其杨⽒模量可能随着晶体⽅向的不同⽽不同，俗称各向异性。模量和熔点成正⽐例关系。
影响杨⽒模量的因素
内部因素 --- 原⼦半径
过渡⾦属的弹性模量较⼤，并且当d层电⼦数为6时模量最⼤。
外部因素1. 温度：温度升⾼、原⼦间距增⼤，原⼦间的结合⼒减弱。 因此，通常来说， 杨⽒模量随着温度的上升⽽下降。
2. 加载速率：⼯程技术中的加载速率⼀般不会影响⾦属的弹性模量。
3. 冷变形： 冷变形通常会稍稍降低⾦属的弹性模量，如钢在冷变形之后，其表观样式模量会下降4% - 6%。
1材料科学概论第二章材料性能Performance of Materials主讲人：张林
p.2教学安排教材：徐晓虹主编，由高等教育出版社出版的《材料概论》•第一章绪论•第二章材料性能•第三章金属材料•第四章无机非金属材料•第五章高分子材料•第六章复合材料•第七章纳米材料科学与技术成绩评定：100分计算平时成绩+课堂作业+考试成绩部分参考
p.3化学性能力学性能热学性能电性能光学性能磁性第二讲材料性能p.42.1 材料的性能材料的性能是一种参量，用于表征材料在给定外界条件下的行为，它是材料微观结构特征的宏观反映。化学性能力学性能热学性能电性能光学性能磁性∵组成和制备工艺的差异→各类材料的性能存在很大差异。
p.5各类材料性能的特点三大材料的特点
p.6离子键、共价键、分子键和金属键的特点:离子键、共价键、分子键和金属键都是指固体中原子(离子或分子)间结合方式或作用力。离子键是由电离能很小、易失去电子的金属原子与电子亲合能大的非金属原于相互作用时，产生电子得失而形成的离子固体的结合方式。共价键是由相邻原子共有其价电子来获得稳态电子结构的结合方式。
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p.7分子键是由分子(或原子)中电荷的极化现象所产生的弱引力结合的结合方式。分子间作用力，又称范德华力,分子的永久偶极和瞬间偶极引起的弱静电相互作用
p.8当大量金属原子的价电子脱离所属原子而形成自由电子时，由金属的正离子与自由电子间的静电引力使金属原子结合起来的方式为金属键。
p.9金属材料的特性：熔点高，常温一般为固体（除汞、镓锢锡合金液）密度较大（Mg、Al较轻3g/cm3以下）金属光泽延展性较大导热和导电性好(自由电子是能量的载流子)p.10无机非金属材料的特性：自由电子数目少，导电性和导热性均小共价键键合力强，质坚硬、抗压强度高、抗拉强度小，脆性熔点高、耐热性好、化学稳定性强。
