1、工程材料的物理、化學性能及常用功能材料物理性能化學性能可以用電、磁、光和熱性能來描述耐腐蝕性和抗氧化性目的（1）了解材料常用的物理、化學性能特點，（2）了解結構以及加工工藝對物理、化學性能的影響規律。1 電性能2 磁性能 3熱性能 4光學性能 工程材料的物理、化學性能及常用功能材料5腐蝕與氧化 1 電學性能 1 電學性能 2 磁學性能 2 磁學性能 3 熱學性能 材料受熱時，有三個重要的效應：材料的吸熱、傳熱和熱膨脹材料受熱時，有三個重要的效應：材料的吸熱、傳熱和熱膨脹一、熱容：一、熱容：Cp1mol固體溫度升高固體溫度升高1K所需的熱量所需的熱量二、熱導率：二、熱導率：兩個相距兩個相距1cm

2、，面積為，面積為1cm2的平行平面，如果這兩個平面的的平行平面，如果這兩個平面的溫度度溫度度1K，則在，則在1秒內從一個平面傳導到另一個平面的熱量，秒內從一個平面傳導到另一個平面的熱量，單位為單位為J/cm.s.k材料導熱性的好壞直接影響著材料的使用性能，如果零件材材料導熱性的好壞直接影響著材料的使用性能，如果零件材料的導熱性太差，則零件在加熱或冷卻時，由于表面和內部產料的導熱性太差，則零件在加熱或冷卻時，由于表面和內部產生溫差，膨脹不同，就會產生變形或裂紋。熱交換器等傳熱設生溫差，膨脹不同，就會產生變形或裂紋。熱交換器等傳熱設備的零部件一般常用導熱性好的材料（如銅、鋁等）來制造備的零部件一般

3、常用導熱性好的材料（如銅、鋁等）來制造通常，金屬及合金的導熱性遠高于非金屬材料通常，金屬及合金的導熱性遠高于非金屬材料 三、熱膨脹：三、熱膨脹：用線膨脹系數描述，即每升高用線膨脹系數描述，即每升高1K，在單位長度上的長度變化量，在單位長度上的長度變化量4 光學性能 太空探索氣象預測資源考察軍事偵察光學系統收集信息4 光學性能 材料在與特征光譜或連續光譜的光子發生交互作用時，表現出材料在與特征光譜或連續光譜的光子發生交互作用時，表現出一些很有應用價值的光學性能一些很有應用價值的光學性能一、吸收和透射一、吸收和透射如果光子不具有使電子激發到更高能級的能量，那么光子可以如果光子不具有使電子激發到更高

4、能級的能量，那么光子可以透過材料而不被吸收，這種材料就是透明的。光子是透射材料透過材料而不被吸收，這種材料就是透明的。光子是透射材料還被吸收，取決于光子能量和導帶與價帶間的能隙的關系還被吸收，取決于光子能量和導帶與價帶間的能隙的關系二、折射和反射二、折射和反射三、光學材料三、光學材料1、光導纖維：光在光電纖維中傳播的基本原量是全反射、光導纖維：光在光電纖維中傳播的基本原量是全反射2、光學薄膜：如增透膜、偏振膜、分光膜、濾光膜等、光學薄膜：如增透膜、偏振膜、分光膜、濾光膜等sinsinn5腐蝕與氧化 腐蝕材料與周圍環境介質發生某種化學反應而使其性能退化的現象。 化學腐蝕 電化學腐蝕 是指材料與環

5、境介質直接發生化學反應。例如發動機燃燒室受燃氣腐蝕、液壓管道受 化工產品侵蝕等是指材料在電解液中由于形成微電池而引起的腐蝕。是材料腐蝕的主要形式 5腐蝕與氧化 陰極反應 2H+ + 2e- H2O2 + 2H2O + 4e- 4OH- O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 5腐蝕與氧化 兩極的形成方式(1) 兩種連接在一起的不同材料 5腐蝕與氧化 兩極的形成方式(2) 材料中存在兩種不同相或成分偏析區域與基體(3) 材料中存在局部殘余應力，通常高應力區呈陽極，低應力區呈陰極。與之相似，當晶粒不均勻時，具有較細晶粒的區域呈陽極，具有較粗晶粒的區域呈陰極。(4) 電解質溶液中存在濃度差異通常與高

6、濃度的溶液相接觸的金屬呈陰極，與低濃度溶液相接觸的金屬呈陽極。 5腐蝕與氧化 提高耐腐蝕性途徑 （1）合金化工程上通過合金化來達到以下目的： 形成單相合金。 減小多相合金中組成相間的電極電位差。 使材料表面鈍化。例如形成致密的氧化膜。 （2）結構設計此外，從結構設計方面可采取如下方法： 防止形成閉合回路。例如，當鋼管與銅緊固件連接時，可使用塑料等使鋼管與銅緊固件之間保持電絕緣。 在連接的材料之間避免出現裂縫。5腐蝕與氧化 提高耐腐蝕性途徑 (3) 涂層涂層用來隔絕陽極區域與陰極區域。常用的有油脂、油漆、陶瓷以及金屬鍍層。(4) 陰極保護(5) 材料的選擇與熱處理通過選擇適當的材料與適合的熱處理

7、制度，可以防止或減緩腐蝕。例如鑄件中的偏析會導致形成細小的電化學微電池，可以通過均勻化處理（擴散退火）來改善耐腐蝕性能。 5腐蝕與氧化 耐熱性 熱穩定性 ：是指材料在高溫下的抗氧化性。金屬在高溫下可與氧反應，在表面生成氧化物薄膜。n M + m O2 Mn O2m 定義P-B比率 = M氧化物金屬/nM金屬氧化物 可將氧化物分為三類：多孔型氧化物與金屬的體積比率大于1，此時，氧化膜呈多孔狀，例如，鎂的氧化膜。致密型氧化物與金屬的體積比率接近1，此時，形成一種附著力強，無孔的，具有保護性能的氧化膜，例如，鋁或鉻的氧化膜。剝落型氧化物與金屬的體積比率小于1，此時，剛形成的氧化膜具有鈍化作用，然而，隨著氧化膜的增厚，在氧化膜與金屬間的界面處產生