02第二章-无机非金属材料的性能.ppt

第二章无机非金属材料的性能材料的性能包括使用性能和工艺性能使用性能：材料在使用条件下表现出的性能。如热学、力学、电学、磁学、光学、化学性能及各种物理效应显示出的功能性等工艺性能的：材料在加工制造过程中表现出的性能。如陶瓷泥料的可塑性、玻璃的成型性、耐火材料的干燥收缩性等。§2.1热学性能

§2.1.1热容热容相当于温度升高1℃时物质增加的能量。单位为J/℃。比热：每一克物质的热容。单位为J/(g.℃)。恒容比热（Cv)：体积保持恒定时升高温度而增加的能量。绝对零度时，Cv0；温度升高时，Cv正比于T3；高温时，Cv＝3Nk＝3R。K是玻耳兹曼常数，R是气体常数，N是阿弗加德罗常数。恒压比热(Cp)：压强保持恒定时升高温度而增加的能量。§2.1.2热膨胀热膨胀系数（单位为1/℃或1/K）：线膨胀系数(αl)：αl=(1/L0).(ΔL/ΔT)体积膨胀系数(αv):αv=(1/V0).(ΔV/ΔT)热膨胀系数小的材料，温度变化时，不易出现裂纹，能耐温度的剧变。一般原子结合键愈强，热膨胀系数愈小；对于氧离子紧密堆积结构的氧化物，线膨胀系数较大。结构中存在较大空洞时，热膨胀系数可能较大也可能较小。质点向空洞振动，导致热膨胀系数比较小；协同旋转效应，导致热膨胀系数增大或缩小。一般材料的体积膨胀系数与比热成正比。§2.1.3热传导对于某温度下处于热振动状态的粒子，由外部再加上能量更大的热振动时，会集资引起邻接粒子的热振动状态升高，热振动状态波峰向低温方向移动，将最初引入的热振动以粒子为媒介不断传送下去，这种现象称为热传导。热传导系数（λ）：在单位温度梯度下，单位时间内通过横截面积的热量。反映了物质传热的难易。单位为W/(m.K)。固体的热传导是晶格和电子引起的热传导的总和。热传导性好的材料耐温度的急变性强。热传导性低的材料常用途保温材料。§2.2力学性能

材料的力学性能是指受力时，出现的形状改变及其断裂的性质§2.2.1变形性弹性变形：材料变形的大小和作用力大小成正比，作用力大，变形也大，且去掉外力时，能恢复原状。塑性变形：变形和作用力不呈线性关系，且去掉外力时，变形不会完全消失。大部分金属和一些单晶非金属材料受力时，经历弹性变形至塑性变形直至断裂。大部分无机非金属材料塑性变形很小或几乎没有，表现为脆性。材料的刚度：材料弹性变形抵抗力的大小。刚度与键的强度有关。刚度愈大，材料在一定作用力下产生的弹性变形愈小。§2.2.2硬度硬度是物质抵抗机械变形能力的总和。一般无机非金属材料的硬度随温度升高而降低。硬度决定于键的强度。§2.2.3强度强度：在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。材料受力的方式主要有：拉、压、弯、扭材料的强度表示为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度。材料的强度主要与化学键的强度和结构有关。§2.3其他物理和化学性能§2.3.1导电性能导体：电阻率小于10-4Ω.cm的材料。绝缘体：电阻率大于109Ω.cm的材料。半导体：电阻率介于绝缘体和导体之间。材料导电能力主要由载流子的浓度和它们的迁移速率决定。载流子：电子、空穴、离子。离子导电电子导电§2.3.2介电性能电容：电压加到两块中间是真空的平行金属板上时，板上的电荷和所施加电压成正比，其比例系数称为电容。相对介电常数：在相同电压下，两块金属板之间放入绝缘材料后，引起电容量增加的比例。当绝缘体放入电场时，电荷不能像导体般传递，介质材料受电场作用发生极化作用，在材料表面感应了异性电荷，抵消金属部分电荷，故在相同条件下，增加了电容器的容量。介电损耗：电介质在电场作用下，引起介质发热，单位时间内消耗的能量。铁电性：在电场强度增加时，介电物质的极化程度开始按比例增大，接着突然升高；当电场强度很大时，极化速度又减慢而趋于极值。除去电场后，电介质仍有部分处于极化状态，必须加上相反的电场才能完全消除极化状态的现象。这些材料称为铁电体或强电介质。§2.3.3磁性抗磁性：填满电子壳层的原子和离子，如K+、Ca2+、Al3+、O2-等。具有两个异向平行的S电子的原子或离子，如Zn、Be、Ca、Pb2+等。磁化率为负值。顺磁性：原子或离子具有未成对电子，如过渡元素和稀土元素离子。磁化率为正值。铁磁性：原子或离子内有未被抵消的自旋磁矩存在，在0.01mm线度数量级的磁畴内，自旋磁矩沿一个方向平行排列，发生自发磁化。在磁畴之间的界面区域，磁矩方向是一个渐变