材料概论(周达飞)(二版)_第2章2-1

《材料概论(周达飞)(二版)_第2章2-1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、各种材料(金属、高分子和无机非金属)不论其形状大小如何,其宏观性能都是由其化学组成和组织结构决定的。材料的性能与化学组成、工艺、结构的关系如下：第二章材料的组成、结构与性能2.1材料的组成2.2材料的结构2.3材料的性能只有从不同的微观层次上正确地了解材料的组成和组织结构特征与性能间的关系，才能有目的、有选择地制备和使用选用材料。化学组成工艺过程本征性能显微结构材料性能2.1材料的组成材料通常都是由原子or分子结合而成的，也可以说是由各种物质组成的，而物质是由≥1种元素组成的。按原子or分子的结

2、合与结构分布状态的不同，可分成3类：组元、相和组织固溶体聚集体复合体2.1.2材料的化学组成2.1.1材料组元的结合形式固溶体、聚集体和复合体材料的组元:金属材料多为纯元素，如普通碳钢Fe&C；陶瓷材料多为化合物，如Y2O3–ZrO2Y2O3&ZrO2组成材料最基本、独立的物质，或称组分。可以是纯元素or稳定化合物。相:具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分。1m图2-1.50%ZrO2/Al2O3复合材料的SEM照片*相与相之间有明显的分界面，可用机械的方法将其分离开。ZrO2Al2O3

3、*各晶粒间有界面隔开，但它们是由成分、结构均相同的同种晶粒构成的材料，仍属于同一相。*在相界面上，性质的改变是突变的。*1个相必须在物理和化学性质上都是完全均匀的，但不一定只含有1种物质。例如：纯金属是单相材料，钢(非纯金属)在室温下由铁素体(含碳的Fe)和渗碳体(Fe3C为化合物)组成；普通陶瓷：由晶相(1种/几种)与非晶相(玻璃相)组成。*由成分、结构都不同的几种晶粒构成的材料，则它们属于几种不同的相。材料的组织材料内部的微观形貌。实际上是指由各个晶粒or各种相所形成的图案。在不同条件下

4、，相的晶粒大小、形态及分布会有所不同，从而材料内部会呈现不同的显微组织。*组织是材料性能的决定性因素。*只含1种相的组织称为：单一或单相组织；*由多种相构成的组织称为：复合或多相组织。组织与相是两个有着密切联系的不同概念。铸铁组织a)普通铸铁;b)可锻铸铁;c)球墨铸铁acb球状石墨团絮状石墨片状/蠕虫状石墨铁素体(C溶于Fe)/铁素体+珠光体椭球形TiO2颗粒(轴比1.3、尺寸300nm量级)构成的光子晶体（引自JiangP.,BertoneJ.F.,andColvinV.L.,Scien

5、ce2001,291:453）不同温度下水热电沉积制备的HA(磷酸钙盐类化合物)/TiO2复合涂层的环境扫描电镜照片可看出：团粒状的TiO2微粒较均匀地分散在HA或CDHA涂层中，随T，HA晶体由长针状(a)逐渐生长为长棒状(e)，晶体端面和长度呈增大趋势，从高倍率图(f)，可看出晶体端面呈六边形。但晶体生长很不均匀，长短大小相差较大，当200℃时，长度约15～50m，直径约0.5～6m。(a)100℃(c)160℃(b)140℃(d)180℃(e)200℃(f)200℃,(e)的放大20

6、m20m20m20m20m5m2.宏观组织—是用肉眼可以观察到的粗大组织，有时是指用放大倍数≤20~100的放大镜可观察到组织。又可分为：单一和复合组织。这些组织还可细分见表2-1*材料组织可分为：1.微观组织(结构)—也称微细组织、显微组织，由原子的种类及其排列状态决定的。又可分为：晶体结构与非晶态(无定形)结构。组织(结构)类型主要构成物实例微观组织晶体聚集金属、无机物、有机物金属、微晶玻璃、结晶高分子等非晶聚集无机物、有机物玻璃、玻璃态塑料、橡胶等宏观组织单一组织致密金属、无机

7、物、有机物型钢、棒钢、钢板、石材、塑料板、塑料棒等纤维金属、无机物、有机物（链状高分子）金属、玻璃、石棉、羊毛、棉花、丝绢、尼龙、维尼纶等单纤维复合组织聚集组织纤维聚集无机、有机纤维的聚集体（+空气）毛毡、垫料、织布等多孔无机物、有机物+空气泡沫混凝土、加气混凝土、泡沫塑料、木材等复合聚集无机物、有机物复合聚集体灰砂浆、混凝土、纤维增强混凝土、木纤维水泥板、石棉水泥板、玻璃钢、涂料、金属陶瓷迭合组织两种以上材料的迭合胶合板、石膏板、蜂窝板、钢筋混凝土等表2-1材料组织的分类(p14)相同条件下，

8、材料性能随其组织的不同而变，如：*通过控制和改变钢的组织，可以使硬度很低or很高；*胶合板是单片板用胶合剂粘合成使纤维方向互相垂直相交，以改善木材各向异性的缺点；热轧时钢的组织变化1、轧件2、轧前晶粒；3、上辊4、下辊5、变成细长晶粒；6、细晶粒出现；7、新晶粒长大；8、形成新晶粒。*泡沫塑料是在组织内引入气孔以减轻质量，增大弯曲刚性，同时降低其导热率；*钢筋混凝土和增强塑料，是以钢筋or纤维作为增强材料，以获得单一材料所不具备的优良性质。溶体：≥2种的原子or分子溶合在一起时的状态。一般是原子