四川大学材料基础双语期末总结ppt课件.pptx

《四川大学材料基础双语期末总结ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川大学材料基础双语期末总结ppt课件.pptx（103页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、2016.6.23,复习要点,物理参量的概念量纲计算公式思路,电子课件课堂讲授内容教材习题（中、英）作业自测评,结构 性能 温度（环境、方式）,Performance,Properties,Synthesis and Processing,Compositions and Structures,性能决定用途。本章对材料的力学性能、热性能、电学、磁学、光学性能以及耐腐蚀性，复合材料及纳米材料的性能进行阐述。要点：性能的物理意义、公式、量纲、各种材料的性能特点主要影响因素组成和结构温度等,第四章 材料的性能 Properties of Materials,4-1 固体材料的机械性能,4-2 材料的

2、热性能,4-3 材料的电学性能,4-4 材料的磁学性能,4-5 材料的光学性能,4-6 材料的耐腐蚀性,4-7 复合材料的性能,4-8 纳米材料及效应,第四章 内容目录,5,4-1-1 材料的力学状态,4-1-2 应力和应变,4-1-3 弹性形变,4-1-4 永久形变,4-1-5 强度、断裂及断裂韧性,4-1-6 硬度,4-1-7 摩擦与磨损,4-1-8 疲劳,4-1 固体材料的力学性能,要点(4.1.1 4.1.4)不同材料力学性能的差异及其与组成和结构的关系应力和应变的定义、五种基本类型应力应变曲线的物理意义（参量）典型曲线弹性形变、应力状态与模量之间的关系，公式（4-8、4-11）粘弹形

3、变与蠕变、应力松弛（静态）和内耗（动态）永久形变的机制与塑性材料的增强途径,力学性能,强度（屈服和断裂）的概念及测试方法和计算公式脆性断裂和韧性断裂的机制及脆韧转变因素,公式（4-28）理论断裂强度和脆性断裂理论的推导过程，公式（4-35、4-43、4-49、4-52、4-53）裂纹在脆性断裂中的重要作用断裂韧性的类型，公式（4-56、4-57）,A 晶态结构B 较高的弹性模量和强度C 受力开始为弹性形变，接着一段塑性形变 然后断裂，总变形能很大D 具有较高的熔点。,4-1-1 材料的力学状态（Mechanical states）,1. 金属(Metals)的力学状态,A 玻璃相熔点低，热稳定

4、性差，强度低。B 气相（气孔）的存在导致陶瓷的弹性模量和机械强度降低。C 陶瓷材料也存在玻璃化转变温度Tg。D 绝大多数无机材料在弹性变形后立即发生脆性断裂，总弹性应变能很小。,陶瓷材料的力学特征,高模量、高硬度、高压缩强度、低延伸率,2. 无机非金属(nonmetals)的力学状态, 玻璃态 高弹态 粘流态,3. 聚合物（polymers）的力学状态,（1） 非晶态聚合物的三种力学状态,（2） 结晶聚合物的力学状态,A 结晶聚合物常存在一定的非晶部分，也有玻璃化转变。B 在T g 以上模量下降不大C 在T m 以上模量迅速下降D 聚合物分子量很大，T m T f ，则熔融之后即转变成粘流态,

5、1. 应力和应变的定义,应力：单位面积上的内力，其值与外加的力相等。,应变：受到外力不惯性移动时，几何形状和尺寸的变化。,应力=外加力F/面积A,4-1-2 应力与应变（stress and strain）,工程应力（名义应力）：面积为材料受力前的初始面积(A0)的应力。,真实应力：面积为受力后的真实面积(AT)的应力。,各向同性材料，三种基本类型：,还有扭转和弯曲形变。,简单拉伸 tension 简单剪切 shear 均匀压缩 compression,2. 材料的应变方式,曲线（Fl）转换为 应力应变曲线 （ ） = F / S 0和=l / l 0,弹性-均匀塑性型,纯弹性型,弹性-不均匀

6、塑性型,弹性-不均匀塑性-均匀塑性型,弹性-不均匀塑性（屈服平台）-均匀塑性型,拉伸应力应变曲线（ ）五种类型,Elastic deformation Modulus of elasticity (Hook) (metal and ceramics) Rubberlike elasticity (elastomer) Viscoelasticity (polymer),4-1-3 弹性形变（Elastic Deformation）,弹性模量 正弹性模量 E 正应力在状态下 切弹性模量 G 纯剪切力作用下 体积弹性模量 K0（VV0） 泊松比为缩短应变与伸长应变的比值， =- ey/ex,转化关

7、系,材料的弹性模量表示材料对于弹性变形的抵抗力 主要取决于原子间的结合能力, 构件刚度金属的模量值主要取决于 10-102GPa A 晶体中原子的本性、电子结构 B 原子的结合力、 C 晶格类型以及晶格常数等。 D 合金元素降低弹性模量。 陶瓷材料具有较高模量、原因 10-102GPa A 原子键合的特点 特种陶瓷 B 构成材料相的种类，分布、比例及气孔率有关。 高分子材料低模量 0.5-5GPa,金属晶体、离子晶体、共价晶体等的变形通常表现为普弹性，主要的特点是：A 应变在应力作用下瞬时产生，B 应力去除后瞬时消失，C 服从虎克定律。,高分子材料通常表现为高弹性和粘弹性,（2） 有机聚合物的

8、弹性、粘弹性 (Elasticity and Visco-elasticity of Polymers),(a) 高弹性，即橡胶弹性 (rubberlike elasticity), 弹性模量小、形变大 弹性模量随温度升高而上升； 形变时有热效应，伸长时放热，回缩时吸热； 在一定条件下，有明显的松弛现象。,静态粘弹性 固定应力或应变 A 蠕变(creep) 开尔文模型（Kelvin model)并联,(b) 粘弹性 (viscoelasticity),B 应力松弛 (stress relaxation) 麦克斯韦模型 (Maxwell model) 串联,在应力松弛过程中，模量随时间而减小，称

9、为松弛模量， E (t) = (t) / 应力（模量）随时间延长而减小,周期性、交变应力滞后、内耗,在周期性应力作用下，模量 E可采用复数表示式。 E* = E + i E,内耗值E/E的量度：tan = E / E ,tan ，E， E与频率的关系,动态粘弹性 (Dynamic viscoelasticity) （高聚物）,（3）滞弹性 (anelasticity),无机固体和金属与时间有关的弹性,取决于温度和荷载的频率,（4）弹性极限与弹性比功 (金属),比例极限 (proportional limit) 弹性变形时应力与应变严格成正比关系的上限应力 p = F p / S 0 条件比例极

10、限 tan /tan=150% p50代表材料对极微量塑性变形的抗力,弹性比功 弹性应变能密度。材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力 W=/2=2/2E,Plastic (metal slip system and dislocation) viscous flow (glass and polymer) strengthening,两种基体类型 晶质材料 塑性流动金属为主 晶体一部分相对于另一部分滑动 非晶质材料 粘性流动高聚物为主 原子集团自由调换位置,大形变、不可逆,4-1-4 永久形变（permanent deformation）,1、塑性流动(Plastic flow),晶质材料：

11、外加应力超过弹性极限，产生塑性形变。,变形机理：滑移和孪生,滑移体系(slip system)滑移方向、滑移面,FIGURE 8.6 (a) A 111110 slip system shown within an FCC unit cell. (b) The (111) plane from (a) and three slip directions (as indicated by arrows) within that plane comprise possible slip systems.,粘性流动的材料对于各种形变方式具有应变速率敏感性,在高于玻璃化温度并受到相当大的应力时，无机玻

12、璃和热塑性聚合物会发生原子基团持续的高粘度状态下的热运动 = 0 e-Q/RT,2、粘性流动(Viscous flow),3、材料的强化(strengthing of materials),金属材料的强化方式：,高分子材料的强化方式：,取向和交联,晶粒尺寸减小强化固溶体强化应变强化退火和再结晶,4-1-5 强度、断裂及断裂韧性（Strength, Fracture and Fracture Toughness of Materials）,材料的内部应力：拉伸、压缩、剪切 断裂强度分为：拉伸强度、压缩强度、剪切强度 加载特征分为：弯曲、扭曲、冲击、疲劳 未到破坏强度，形变而失去承载能力（屈服、屈

13、曲）,屈服强度,屈服强度,抗张强度,断裂是主要破坏形式，韧性是材料抵抗断裂的能力。断裂韧性 材料抵抗其内部裂纹扩展能力的性能指；冲击韧性 材料在高速冲击负荷下韧性的度量。二者间存在着某种内在联系。,（1）断裂和韧性 (fracture and toughness),4.1.5.2 断裂 (Fracture),构件失效(failure)的主要形式之一,断裂 (Fracture),脆性断裂分类：, 解理断裂, 准解理断裂, 晶间断裂,材料延性大小的表征（拉伸）,断裂延伸率,横截面积减少率,拉伸 塑性形变 颈缩 试样横截面减小,延性断裂对应的真实应力-应变曲线,TRUE STRESS AND STR

14、AIN, m =(E. s / a 0 )1/2 max =2 f (a/)1/2 =(E. s / a 0 )1/2 f =.E. s / (4a.a 0 )1/2 c =2E s / (. a)1/2c = 2E ( s + p ) / (. a)1/2,4.1.5.3 理论断裂强度和脆断强度理论,4.1.5.4 断裂韧性 (Fracture toughness),-既能表示强度又能表示脆性断裂的指标,无限宽薄板 KIC = c (. a)1/2 一般情况 KIC =Y. c .（ a）1/2 Y-无量纲系数，裂纹形状因子 KIC-MPa . m1/2 裂纹失稳而扩展的判据 K KIC,临

15、界应力强度因子:,4-1-6、4-1-7、4-1-8 硬度 摩擦 疲劳 硬度的概念、布氏硬度、洛氏和维氏硬度的测试技术及区别，公式（4-60、4-61、4-62） 粘合摩擦和磨损机制，材料减摩耐磨的途径 u = S / P m 取决于剪切强度和压缩强度 疲劳的概念及在工业中的重要性，疲劳寿命曲线与疲劳强度，疲劳断裂机制，提高材料耐疲劳性的途径,材料抵抗表面形变的能力，抵抗外物压入。表面硬度同材料的抗张强度、抗压强度和弹性模量等性质有关,测定方法： （1）压痕(压力)硬度法主要表征材料对变形的抗力； 布氏硬度、 洛氏硬度 维氏硬度。 显微硬度 （2）回跳硬度法表征材料弹性变形功的大小；肖氏硬度

16、（3）刻痕（刻划）硬度法（非金属矿物，10-金刚石）。表征材料对破裂的抗力。莫氏硬度,4-1-6 硬度（hardness）,一些材料的硬度,陶瓷 高硬度金属 原子结构、成分 硬度变化大 钢高分子 低硬度决定于材料的固有本性 化学键强 材料的硬度一般就高， 共价键 离子键 金属键 氢键 范氏键 结构愈密 分子间作用力愈强的材料其硬度愈高， 晶体类型、结晶与非晶 低温 材料的硬度越高,影响摩擦系数的因素： A 两材料表面的相对硬度 B 两表面的凹凸不平程度 C 环境温度 D 滑动速度 E 高聚物的极性。,4-1-7 摩擦与磨损（Friction and Wear）,导致机器工作效率和准确度降低,高

17、分子材料的低摩擦系数与分子结构相关硬质高分子材料（塑料）的摩擦系数随着温度的上升而增大 橡胶的摩擦系数随着温度的升高而降低。,常用塑料，除PTFE以外，在无油润滑时与钢摩擦的摩擦系数均在0.3-0.5之间。,（4）耐磨性评价及磨损试验方法,磨损量：评价耐磨性的一个重要的性能指标。,失重法表示在1000 m磨损行程上每cm2面积上的失重mg数。,2. 尺寸法用摩擦表面法向尺寸减少来表示。,磨损量愈小，耐磨性愈高,（1）疲劳及疲劳强度,1. 疲劳(fatigue）,cyclic stresses,疲劳寿命：特定振动下使材料破坏必需的周期数。,（3）材料的耐疲劳性 组成和结构 陶瓷 不好（脆，表面缺

18、陷或裂纹） 金属 好， 疲40%50%拉 高分子 较好， 疲20%30%拉 纤维增强的复合材料 高 疲70%80%拉 温度 T上升 疲下降纤维增强复合材料 界面有效地阻止裂纹的扩展，破坏从纤维的薄弱环节开始。故复合材料疲劳破坏前有预兆，疲劳极限比较高。,高分子材料宏观疲劳断裂过程：a（拉应力）出现银纹，经过一定的周期后，银纹的数量和密度达到一个极限值；b 银纹发展开始形成疲劳裂纹；c 裂纹扩展的尖端又形成新的银纹，这样裂纹尖端经过失稳，疲劳裂纹快速发展，疲劳断裂 立即发生。,热物理性能Thermal-physical properties,热化学性能Thermal-chemical prope

19、rties,热导率thermal conductivity热容heat capacity热膨胀thermal expension耐热性heat resistance,热稳定性thermal stability燃烧性Combustion,4-2 材料的热性能(Thermal Performance of Materials),热物理性质不同材料热物理性能的差异及其与组成和结构的关系材料的导热机制、公式（4-75、4-77）热导率的定义 = -q/ (d T / d X) Q=tA（T1-T2）/d热容和比热的定义及其在热分析技术中的应用，公式（4-82、4-83）材料热膨胀的内在因素及影响因素，

20、公式（4-87、4-88）有机高分子材料的耐热性（高温力学性能）,比热容与材料的组成和结构 金属 CP 1 KJKg-1K-1，热容小，容易加热、容易冷却 自由电子的贡献很小。无机非金属， 同上，更符合德拜模型高分子 CP 1.0 3.0 KJKg-1K-1， 热容大 不同的运动单元 原子、基团、链段 分子链柔顺性 温度的升高是由于分子间内 摩擦引起 的，柔性链，运动单元小内摩擦小, T上 升慢，热容量大， 高弹态玻璃态,材料的体积或长度随温度升高而增大的现象原因：原子或分子的热运动,热膨胀性（thermal expension）, 温度 T升高，增大 结构 键能大，减小 无机材料 小，10-

21、510-6 金属 中，1310-5 高分子 大，2.52510-5 取向 交联度 减小 晶格类型、结晶度 柔顺性 刚性， 柔性， ,比 较,结构和组成 提高热稳定性 引入卤族、磷、氮等元素 阻燃剂和无机填料 吸收热量 降低温度 隔离氧,3、高分子材料的阻燃,flame retardancy,4-3 电学性质不同材料电学性能的差异及其与组成和结构的关系电导率和电阻率的定义、电导机制、电导率的基本参数及影响因素、公式（4-93、4-97、4-98、4-99、4-101、4-102、4-105） =J/E=nqvE =nq T-1 =0exp(-Eg/2kT) 材料的电子能带结构与电导性、光导性和半

22、导电性公式（4-111）超导电性的定义、超导体的2种特性、3个性能指标,55,载流子类型 charge carrier 电荷的载体,决定电导率的基本参数 parameters,金属中：自由电子无机材料中： 电子（负电子/空穴）电子电导 离子（正、负离子/空位）离子电导,2.载流子数 charge carrier density-n, 个/m33.载流子迁移率 electron mobility (物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度) m2/(v.s) 平均漂移速度（drift velocity），m/s,单质金属中主要的散射机制是电声子相互作用，电导率的温度关系为 T-1,k为Boltzm

23、ann常数=8.6210-5ev，Eg为能带间隙能。,半导体和绝缘体的电导率随温度变化以指数函数增大 =0exp(-Eg/2kT),载流子在共轭聚合物材料中的跃迁包含： 沿单一共轭体系的运动：阻力小或无 在共轭体系之间的跃迁：阻力大,结构型,在聚合物上去掉或增加电子。 氧化掺杂（也称P型掺杂） 卤素 还原掺杂（也称n型掺杂） 碱金属,掺杂型,聚合物的导电,（3）半导体 Semiconductors,本征半导体 Intrinsic semiconductors,杂质半导体 extrinsic semiconductor,n型半导体 n-type extrinsic semiconduction

24、在Si、Ge等四价元素中掺入少量五价元素P、Sb、Bi、As 在导带附近形成掺杂的能级,型半导体 p-type extrinsic semiconduction 在四价的Si、Ge等四价元素中掺入少量三价元素B、Al、Sc，在价带附近形成掺杂的能级,完全导电性 完全抗磁性 磁感应强度始终为零,超导体的两种特性：,三个性能指标, 超导转变温度Tc 愈高愈好 临界磁场Hc 破坏超导态的最小磁场。 随温度降低，Hc将增加； 当TTc时, Hc=Hc,01-（T/Tc)2 临界电流密度Jc 保持超导状态的最大输入电流 (与Hc相关）,介电常数的定义、介质极化的三种机制，公式（4-120、4-121、4

25、-122） r = C / C0 = /0交变电场中的介电损耗的成因及影响因素、公式（4-124、4-125） tg =/ 击穿强度的定义，公式（4-126） E=V/h,电子极化、离子极化和 取向极化,影响tg 的因素(1) 分子结构 极性 大 tg 大 基团数目 多 tg 大 (2) 小分子及杂质(3) 多相体系(4) 交变电场频率(5) 温度,4-4 磁学性质 磁矩、磁化强度、磁感应强度、磁导率和磁化率的定义，公式（4-129、4-131、4-133） MmV =（r -1）H H B。H 。电子的磁矩和“交换作用”磁化率与材料磁性的五种类型，公式（4-134、4-135）磁滞回线的成因

26、（磁畴）、物理意义、软磁与硬磁材料金属和无机非金属材料的磁学性能,What are magnetic field strength磁场强度，magnetization磁化强度, magnetic flux density磁通密度, magnetic permeability磁导率 and magnetic susceptibility磁化率?Two sources of magnetic moments 磁矩 in materials. The nature and source of diamagnetism反磁性, paramagnetism顺磁性 and ferromagnetism铁磁

27、性,4-4 材料的磁学性能(Magnetic Properties of Materials),Domain磁畴 and magnetic hysteresis磁滞回线 why ferromagnetic铁磁的 and ferrimagnetic亚铁磁的 materials experience magnetic hysteresis磁滞回线;Soft and hard magnetic materials软磁和硬磁材料.,磁性的分类,物质中运动着的电子在外磁场作用下，受电磁场感应而表现出的磁特性。 根据材料磁化率的分类,抗磁性(Diamagnetism)顺磁性(Paramagnetism)铁

28、磁性(Ferromagnetism)亚铁磁体(Ferrimagnetism)反铁磁性(Anti-ferromagnetism),M=H,M0,0,M0,10,103,M0,略小,铁磁性: 来源于较强的内部交换磁场磁畴顺磁性: 来源于原子内部存在的永久磁距,磁滞回线(Hysteresis curve),H为交变磁场,材料的磁滞损耗与回线面积成正比,金属材料的磁学性能,1金属的抗磁性和顺磁性,（1）正离子的抗磁性和顺磁性 去除自由电子后，剩余电子绕核运动,（2）自由电子的抗磁性和顺磁性,2金属的铁磁性,居里温度 饱和磁化强度Ms降低到零，铁磁性消失，材料变成顺磁性材料,无机非金属材料的磁学性能,磁

29、性无机材料一般是含铁及其它元素的复合氧化物，通常称为铁氧体。 亚铁磁性 磁性来自两种不同磁矩：一种磁矩在一个方向排列整齐，另一种磁矩在相反的方向排列。方向相反，大小不等磁矩之差形成自发磁化现象。,1、大多数体系为抗磁性材料2、顺磁性仅存在于两类有机物 含有过渡金属 含有属于定域态或较少离域的未成对电子（不饱和键、自由基等）,高分子材料的磁学性能,4-5 光学性质电磁辐射与电子跃迁 Ehch光吸收与光波长的关系 = hc/Eg材料对光吸收、反射和透射的内在因素和表述方式，公式（4-150、4-151、4-152、4-154、4-156） II0ex T（1R）2el R=(n-1)2/(n+1)

30、2折射率与材料的透明性不同材料的光学性质及其与组成和结构的关系非线性光学性质发光机理及应用,吸收、反射和透射,颜色透明性,=IT,条件：垂直入射 两侧相同,3、光的透射 ( photon transmission),Io = IR + IA + IT,（1）金属材料的光学性质,（a）各种入射辐射被吸收金属导带中已填充的能级上方有许多空的电子能态频率分布范围很宽的各种入射辐射都可以激发电子到能量较高（费米能级以上）的未填充态从而被吸收；,4-5-3 材料的光学性质,（b）金属的反射是由吸收再反射综合造成的； 反射率具有频率依赖性， 对频率紫外辐射中部以下的电磁辐射均不透明。,（1）对红外线有一定

31、程度的吸收（2）吸收可见辐射，且不透明（半导体）（3）绝缘体倾向于对可见辐射透明 Eg大（4）漫透射由多次内反射造成（5）加工过程中留下孔洞而不透明 1% 陶瓷,（2）无机非金属材料的光学性质,聚合物多数无色，包括高透明(transparent)到不透明。透明度的损失起源于材料内部折射指数(refraction index)不均匀性产生的光散射 聚合物透明带色，选择性吸收 结晶聚合物通常是半透明(translucent)或不透明(opaque)。,（3）聚合物材料的光学性质,无机非金属材料 是否透明取决于能带结构。原来透明由于光线漫透射而半透明。晶界、孔洞等。,金属材料 金属中有许多空的电子能

32、态。光线进入不深即被吸收。电子激发后又会衰减-再反射。 不透明，高反射率。,高分子材料能带结构决定了无吸收-透明。透明度的损失起因于材料内部折射指数的不均匀性产生的光散射。界面、添加剂、球晶尺寸等。,材料的光学性质,4-6 腐蚀高分子材料物理腐蚀的定义及影响因素，公式（4-160、4-162） J = q / At = D / L（c1-c2） P=DS J = DS (p1-p2) / L = P (p1-p2) / L 酸、碱、盐对金属和高分子材料的化学腐蚀高分子材料大气老化腐蚀的类型及提高耐老化的途径金属材料的氧化及电化学腐蚀,金属： 电化学、化学（氧化）腐蚀无机： 化学高分子： 化学、

33、物理腐蚀,4-7 复材性质复合效应的主要类型混合效应，公式（4-164、4-165） Xc = XmVm + Xf1V1 + Xf2V2 + 几何尺寸效应lc和lc/d的意义及与拉应力的关系界面效应、界面相的功能，单向连续纤维增强复合材料的力学性能，模量和强强度，计算公式（4-170、4-171、4-172、4-173、4-176）， 破坏模式,平行：,垂直：,4-8 纳米纳米材料的定义，纳米结构单元、纳米固体、纳米组装体系纳米效应的基本特点应用实例,本章主要对金属材料（Metals）、无机非金属材（Inorganic Nonmetallic）、高分子材料（Polymer）的制备原理及方法，成

34、型加工性作主要阐述。,第五章 材料的制备与成型加工 （Fabrication and Processing of Materials）, 还原,焦碳（C）或CO,还原剂, 造渣,熔剂,石灰石(CaCO3)锰矿石(脱O、脱S),目的,有害杂质入渣除去有益元素进入铁水,铁的制备, 还原反应,CO间接还原,铁的制备原理,FeO + C = Fe + CO,直接还原,高炉下部高温区进行,造渣反应,造渣就是加入一定量的熔剂与矿石中脉石和焦炭中灰分作用，生成一种多氧化物的熔体。造渣过程是一个复杂的化学反应过程，应根据矿石成分和冶炼要求，控制熔剂数量和熔炼过程，促使需要的元素进入铁水，让有害杂质进入渣中而除

35、去。 炉渣的成分是CaO、Al2O3、SiO2、和MgO。 高炉炉渣可以用作水泥原料和建筑材料，但炉渣的形成过程对提高高炉冶炼技术经济指标有很重要意义。,高炉内型构造,铁的制备过程在高炉中进行,钢的制备,钢的制备基本原理： 所谓钢的制备实际上是钢的冶炼或炼钢。炼钢就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害的杂质，再根据对钢的成分和性能要求添加适量的合金元素，炼出具有较高强度和塑性韧性或具有持殊性能的钢。 整个炼钢过程是氧化和还原过程，关键是清除钢水中杂质，其中最主要的因素是造渣和除渣。,钢的制备方法,钢的制备方法有纯氧顶吹转炉炼钢，平炉炼钢和电炉炼钢，这里主要介绍纯氧顶吹转炉炼钢（LD法）。,氧气转

36、炉炼钢原料 氧气转炉炼钢原料有金属料(铁水、生铁块、废钢、铁合金)；造渣材料(石灰、萤石和白云石)；氧化剂(氧气、铁矿石和氧化铁皮)；冷却剂(皮钢、铁矿石、氧化铁皮)；脱氧剂(硅、锰、馅及铁合金)。,制备原理,火法炼铜 在高温下使铜矿石或含铜原料(精矿、焙烧或烧结块)先熔炼成冰铜，再将其吹成粗铜。湿法炼铜 用溶剂浸泡铜矿石，使铜从矿石中浸出，再从浸出溶液中将金属铜析出。,非铁合金的制备,铜的制备,湿法炼铜的溶液由金属溶质和只能溶解金属而不溶解脉石的溶剂组成。常用的溶剂有稀硫酸、硫酸铁溶液及碳酸铵溶液等。对于含酸性脉石的矿石，使用硫酸或硫酸铁溶液，而含有碱性脉石的矿石，宜用碳酸铵溶液。,Al2O

37、3的制备, 湿碱法：铝矿石 + NaOH溶液,2NaAlO2水溶液,Al2O3, 干碱法：,Al2O3自焙电解,铝的制备,陶瓷的制备原理及方法,5-1-2 无机非金属材料的制备,陶瓷是无机非金属材料中的一个重要的种类。它是指一定组成配比的矿物原料粉末或化工原料粉末成型后，经特定的工艺使其致密化，赋予其一定的强度和密度及其他特殊性能的固体材料。通常陶瓷是一种多晶多相的聚集体。,制备过程大体可以分为备料、成型、饶结三大部分。,玻璃,其独特的性能是国民经济不可缺少的基础材料典型的非晶态（无定型、亚稳态）结构，具有降低内能向晶态转化趋势成形加工过程中必须严格控制玻璃生成的热力学和动力学条件，以保证无定

38、型态成形工艺要求：熔融态粘度低；成型后冷却，定型速度快；消除内应力。,水泥的制备原理及方法,水硬性无机胶凝材料的统称，属无机粉体材料。,按活性矿物成份可分为：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫酸盐水泥和氟铝酸盐水泥等，其中硅酸盐水泥用量最大。,水硬性来自活性矿物成份的水化和水解反应。,按用途和性能可分为：通用、专用、特种三大类。,硅酸盐水泥活性成份,硅酸三钙 3CaOSiO2(C3S) 4462%硅酸二钙 2CaOSiO2(C2S) 1830%铝酸三钙 3CaOAl2O3(C3A) 512%铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3(C4AF) 1018%,硅酸盐水泥及生产工艺,由碱性CaO与酸性氧化物

39、SiO2、Al2O3、Fe2O3在高温下反应而成,硅酸盐水泥,硅酸盐水泥的生产工艺可概况为“两磨一烧”,耐火材料 耐火温度不低于1580的无机非金属材料,耐火材料的制备原理及方法,主要成分,SiO2为主Al2O3及Cr2O3为主MgO和CaO为主,制备的三个层次,聚合物合成（Synthesis of polymer）聚合物、粒、粉、块料的制备（Fabrication of polymer）聚合物成型加工（Processing of polymer）,高分子材料的制备,100,铸造（Casting） 锻造（Forging）辊（滚）轧（Rolling）挤压（Extrusion）拉拔（Drawing

40、） 焊接（Welding）粉末冶金（Powder Metallurgy）热处理（Thermal tretment）切削（Cutting）,金属材料成型加工 (Processing of Metals),5-2-1 金属材料的加工工艺性,101,5-2-2 聚合物的成型加工特性及成型加工方法,聚合物的加工特性 熔融特性：聚合物固有的低导热性、低耐热性、低稳定性和高热敏性，使传统导热加热熔融方式不再适应。而主要依靠“粘性耗散发热（摩擦热）”方式熔融。,102,聚合物加工中的结构变化,混合熔融流动（变形）固化定型后处理五阶段伴有一次结构、聚集态结构、织态结构的变化或转变。聚合过程中会发生结晶、取向、降解、交联等结构的变化。,