1. 材料的结构层次有哪些，分别在什么尺度，用什么仪器进行分析?现在，人们通过大量的科学研究和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定 性意义的在不同的尺度下,主要的，或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异，因此需要我们 用不同的思路和方法去研究解决这些问题更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关, 不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同一般地讲，空间尺度越大的,则描述 事件的时间尺度也应越长不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件现代科学则按人 眼能否直接观察到，且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制，而将世界粗略地划分 为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界之后，又有人将可以用光学显微镜观察 到的尺度范围单独分出，特别地称作/显微结构(世界)随着近年来材料科学的迅速发展，材料 科学家中有人将微观世界作了更细致地划分而研究基本粒子的物理学家可能还会把尺度向 更小的方向收缩，并给出另外的命名对于宏观世界，根据尺度的不同，或许还可以细分为/宇宙 尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等人类的研究尺度已小至基本粒子,大至全 宇宙。
但到目前为止，关于/世界的认识还在不断深化，因而对其划分也就还处于变动之中即 使是按以上的层次划分，其各界之间的边界也比较模糊，有许多现象会在几个尺度层次中发 生在材料科学与工程领域中，对于材料结构层次的划分尚不统一,可以列举出许多种划分方法, 例如:有的材料设计科学家按研究对象的空间尺度划分为三个 层次：(1) 工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究2) 连续模型尺度:典型尺度在1Lm量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原子、分 子的行为3) 微观设计层次:空间尺度在1nm量级,是原子、分子层次的设计国外有的计算材料学家，按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕，即(1) 宏观这是人类日常活动的主要范围，即人通过自身的体力,或借助于器械、机械等所能通达的时空 人的衣食住行，生产、生活无不在此尺度范围内进行其空间尺度大致在0.1mm (目力能辨力 最小尺寸)至数万公里人力跋涉之最远距离)，时间尺度则大致在0.01秒(短跑时人所能分辨的 速度最小差异)至100年(人的寿命差不多都在百年以内)现今风行的人体工程学就是以人体 尺度1m上下为主要参照的2) 介观介观的由来是说它介于/宏观与/微观之间。
其尺度主要在毫米量级用普通光学显微镜就可 以观察在材料学中其代表物是晶粒，也就是说需要注意微结构了,如织构，成分偏析，晶界效应, 孔中的吸附、逾渗、催化等问题都已开始显现现在，介观尺度范围的研究成果在材料工程 领域，如耐火材料工业、冶金工业等行业中有许多直接而成功的应用⑶微观其尺度主要在微米量级,也就是前面所说/显微结构(世界)0多年以来借助于光学显微镜、电 子显微镜、X)衍射分析、电子探针等技术对于晶态、非晶态材料在这一尺度范围的行为表 现有较多的研究,许多方法已成为材料学的常规手段在材料学中，这一尺度的代表物有晶须、 雏晶、分相时产生的液滴等⑷纳观其尺度范围在纳米至微米量级,即10-6〜10-9m，大致相当于几十个至几百个原子集合体的尺 寸在这一尺度范围已经显现出量子性,已经不再能将研究对象作为/连续体0,不能再简单地以其统计平均量作为表征，微结构中的缺陷、掺杂等所起的作用明显加大2. 不同凝聚状态在结构上有什么不同？1.11.2陶瓷材料的强化影响陶瓷材料强度的因素是多方削的市料强度的本匝是内部质点（原子、 离了、分了〕间的结合力.为了使材料实际酒度归山.到理论强度的数h 长期 以来进行r大牡研究。
从对材料的形亚及断裂的分析可如,在晶体结陶既定的 情况下,控制强度的•】.皈司素右三个,即师.性模ME 断裂门（断裂表而能） 和裂纹尺寸.其中E呈非结构敏感的."微观结构有关，但..对单相材料,微 观结构对的影响不大，唯一可以控制的是材料中的微裂纹.可以把微裂纹理解 为各种缺弟的总利=所以强化措施大多从消除缺陷和丽止K发展看手、值得提 出的仃下列儿个方而.〔1）微化高密度顷纯度为了消除缺陷，提高晶体的完整性，细、密、 匀、纯是当前陶瓷发展的•个吏娈方i此近年来山现了许多微晶，商密度、高 纯度陶瓷，例如用热压工艺制造的陶瓷密度接近理论值，几乎没有气孔，特别值 得提出的混各种纤维材料及晶割表1书列出些纤维曲须的特性,从表中可以 看出，将块体材料制成细纤鸵，强度大约提高一个数最级，而制成晶须则提高两个 数量级」J珅论师度的大小同数宣级口 M数提高强度的】•耍原肉乏-就是大大提 席「晶体的充整性，实验指出，微强度防品颈截而H径的增加血降低*⑵预加应力人为地预加应力而材料:茂血造成弗H；成力层，就可提倡* 料的抗张强队 脆性断裂迎常是在张J成力作用R门表血开始，如果在表仙造成. 农残余压应力撰测在材料使N迥程中表血受到拉朴［破坏之前首先鹿克.服衣血上 的残余压应力.通过一定加热、冷却制度在表面人为地引入残奈压应力的过程 叫做热韧化■这种技术已被广泛用于制造安全玻璃（钢化豉璃）•如汽车飞机门窗， 眼镜由玻璃u】.法是将玻璃加热到转变温度以上但低于熔山，然后淬冷，这样，表 HE即冷却变成刚性的，而内部仍处F面化状态，不存有应M 在以音继续拎圳I）内部将比表血以更大速率收缩,此时北表血受反内部受乩结果在表面形成残留 W M图1-54是,热韧化玻璃板受横||.J芯曲时械余成力JK用渔力及合成成力 分布的情形。
这种热韧化技术近年来发展到用于其他姑构陶瓷材料，淬冷不仅在 表血造成匹成力「血一目还可使i诂粒细化中利用表血层与内部的热膨服系数不I队也 可以认判顶加应力的效果3)化学强化如果要求表面残余压应力更高，则热韧化的办法就难以做到，此 时就要采用化学强化(离了交换)的办法互这种技术肘通也改变表田i的化学组成， 使表血的摩尔体积比内部的大，由于表而体枳肌大受倒［内部材料的限制，就产生:•-仲两讪状态的瓜应札 可以认为这种表佃仆力利体积变化的关系近似服从虎 削定律，如果体积变化为2%1E=70GPa,p=0.251则表面5"力-高达930MP耻通常是用一种大的离子置换小的,由于受扩散限制及受带电肉子的影响，实践 上,压力层的厚度被限制在数百微米范围内在化学强化的玻璃板中，应力分布情 况利和制化玻璃不同，有热韧化玻璃中形状接近抛物线，.目.最大的表血日〔应力接近 内部最大成成力的两简 们在化学强化中，讪常不是抛物线形.仙是在内部存在一个接近平直的小的张应力区，到化学强化区突然变为压应力口表面压应力 与内部张网力匕比诃达数1：1 ■■-：.■.如果内部张他力很小,则化学强化的玻璃可以 切割和钻心但如果尿成力撰较薄血内部张他力较大，内部裂纹裾|1发扩展U 破坏时可能裂成碎块.化学强化方法11前尚有发展中，相信会得到土.「泛的成 肌此外，将表血摊光及化营处现用以消除表而缺陷也能提誓强度B强化材料 的…个重;必发展蒸复合秘啊的出现.复合材料是^年来迅速发展的领域N ■= ⑷陶瓷材料的增韧所谓增韧就呈提高-陶瓷材料强度及改-善陶瓷的脆性，是陶瓷材料要解决的重要问 也，I】金屈材料相比,陶瓷材料仃极高的强度.天弹性模量比金岫大很家们 大多数陶瓷材料缺乏塑性变形能力和韧性,见表L7.极限应变小1 0.1% -0.2%.在外力的作用下一呈.现脆性，井旦抗冲山、抗热冲山能力•也很斧.脆件断 裂往国.导致了材料被破坏。
般的陶瓷材料在室温卜型性为零■这是为为大多 数陶瓷材料晶体结构，复杂、滑移系统少，位错圭成能高-「而.n一位.铅的可动性制韧化的〕•：要H珂有.成力诱，怛变增韧」•目斐诱发微裂纹增韧，残余卬力增切 等口几种增韧机珂井不、和排斥0.有不同条件下右-种或儿种机理起一主尽作 肌相变增桃 利用多帽身相陶瓷中某些相成分有不M温度的相变，从血醐列的效果: 统称为相变增韧.例如，利用的为氐体才I［变来改汗陶瓷材料的力学性能，是11前 引人注II的研究领域.研究『多种？的相变增韧，由叫方相转变成单斜相，体观增 大3% 5%,如部分稳定，网方多品陶瓷(TZP)：增韧陶瓷(ZTA),增韧莫来朽陶瓷 (ZTM),增韧尖m石陶瓷，增韧钛酸铝陶瓷，增物陶瓷，增韧以及增韧 % 其中 PSZ陶瓷较为成熟JZP.ZTAZTIVL研究得也K®,PSZJZRZTA件的新裂制性己达3的高达，们讪高-时，相斐增韧失效七部分宿定陶瓷烧结致密后，四方相颗粒弥散分布-于淇他陶瓷糖体中(包甲 本身)，冷却时亚稳四方相瓢粒受到基体的抑制而处于压应力状态，这时基体浩颗 粒连线方七也处于市成力状态，材料在外力作用下所产牛的裂纹尖端上近由于 成力集中的作用，存在张应力场,从而减轻r对叫方相颗粒的束缚，在成力的诱发 作用下会发避I句单第I相的转变并发生体狄膨屹相变和体积膨胀的过程除消耗能 量外」土将在：•】裂纹作用区产牛出应力，二者均幽止裂纹的扩展，只仃增加外力做 J"•能使裂纹继续扩展，：切相斗强度和新裂韧性大幅度提无I人此，这种微结 构会产生―种不同的增韧机理口在机化ifi'I'Hn亚稳志I叫方相的盘状沉疝的微 粒，如图1-55,所小。
首先，随着裂纹发展U致的应力增加,会使四方结构的沉 淀相通过马氏体相变转变为单斜结构，这 寸目斐吸收了能量井抻致体积膨服产 生张成力.这种微区的形变在裂纹附云尤为明显•其次，相变的粒亍周用的应 力场会吸收额外的能道，井形成许多微裂纹口这些微结陶的变化3效地降依］ 裂纹尖端阳近的有效应力强度口第■..巾于沉淀颗粒对裂级的阻滞作用利扃域 残余应力场的效应.会引起裂绞的偏转裂绞偏转又引起裂纹的表面积和有效3. 脆性断裂的本质是什么？格里菲斯微裂纹理论是如何解释的？1.脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危 害性很大通常，脆断前也产生微量塑性变形一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于5% 者为脆性断裂，该材料即称为脆性材料；反之，大于5%者则为韧性材料脆性断裂的特点1.断裂前无明显的预兆2.断裂处往往存在一定的断裂源3.由于断裂源 的存在，实际断裂强度远远小于理论强度2.1 (1)为了传递力，力线一定穿过材料组织到达固定端力以音速通过力管(截面积 为A)，把P/n大小的力传给此端面远离孔的地方，其应力为：d=(P/n)/A(2) 孔周围力管端面积减小为A1，孔周围局部应力为：d=(P/n)/A1(3) 椭圆裂纹越扁平或者尖端半径越小，其效果越明显。
应力集中：材料中存在裂 纹时，裂纹尖端处的应力远超过表观应力应力集中强度理论O D 0•断裂的条件：当裂纹尖端的局部应力等于理论 强度% =必曰r0 ）伉时，裂纹扩展，沿着横截面分为两部分，此时 的外加应力为断裂强度卿 而=2g （c/r°）g% =必曰 r° ）伉 #•断裂强度 ac=（ysE/4c•考虑裂纹尖端的曲率半径是一个变数，即不等于r°，其一般式为： ac=y{ysE/c）i/2• y是裂纹的几何（形状）因子• I2.2 Griffith提出的关于裂纹扩展的能量判据弹性应变能的变化率移UE I魂等于或大于梨纹扩展单位裂纹长度所需的表面能增量祥Us /ac,裂纹失稳而扩展断裂强度（临界应力）的计算□ □ □•根据Griffith能量判据计算材料断裂强度（临界应力） =j—F,外力作功，单位体积内储存弹性应变能： c• W=Ue/AL= （1/2） P AL/A L U• = （1/2） as=Q2/2E •设平板的厚度为1个单位，半径为c的裂纹其］弹性应变能为， I• Ue = Wx裂纹的体积=Wx （tiC2x1） T• = jtC2q2/2E将该式求导可得，平面应力状态下扩展单位长度的微裂纹释放应变能为:dUE / dC= kCq2/E （平面应力条件）或 dUE /dC = n（l 一商）Cq2/E （平面应变条件）由于扩展单位长度的裂纹所需的表面能为'5US/5C （即dUs/2dC）=2ys断裂强度（临界应力）的表达式：g产[2E ys / 7tC]1/2 （平面应力条件）[2E ys/（l-归）nC]s （平面应变条件）控制强度的三个参数•弹性模量E：取决于材料的组分、晶体的结构、气 孔。
对其他显微结构较不敏感，-断裂能Y f :不仅取决于组分、结构，在很大程 度上受到微观缺陷、显微结构的影响，是一种织 构敏感参数，起着断裂过程的阻力作用，,裂纹半长度5材料中最危险的缺陷，其作用在于 导致材料内部的局部应力集中，是断裂的动力因 素口断裂能的种类热力学表面能：固体内部新生单位原子面所吸收的能量塑性形变能：发生塑变所需的能量相变弹性能：晶粒弹性各向异性、第二弥散质点的可逆相变等特性，在一定的温度下，引起 体内应变和相应的内应力结果在材料内部储存了弹性应变能微裂纹形成能：在非立方结构的多晶材料中，由于弹性和热膨胀各向异性，产生失配应变， 在晶界处引起内应力当应变能大于微裂纹形成所需的表面能，在晶粒边界处形成微裂纹4. 什么是延展性？延展性（ductility and malleability），是物质的一种机械性质，表示材料在受力而产生成 裂（fracture）之前，其塑性变形的能力延展性是由延性、展性两个概念相近的机械性质 合称常见金属及许多合金均有延展性在材料科学中，延性（Ductility）是材料受到拉伸应力（tensile stress）变形时，特别被注 目的材料能力。
延性它主要表现在材料被拉伸成线条状时展性（Malleability）是另外一个 较相似的概念，但它表示为材料受到压缩应力（compressive stress）变形，而不破裂的能 力展性主要表现在材料受到锻造或轧制成薄板时延性和展性两者间并不总是相关，如黄 金具有良好的延性和展性，但铅仅仅有良好的展性而已然而，通常上因这两个性质概念相 近，常被称为延展性5. 提高材料强度改善脆性的措施及其原理第六节提高材料强度的措施影响材料强度的因素是多方面的而决定材料强度的本质因素是材料内部质 点的结合力提高材料的强度是指提高其抗弹性、塑性及断裂形变的能力，这几 项主要决定的指标是E或G，y及裂纹长度弹性模量表示原子间的结合力， 它是一种结构不敏感性能常数，Y则现微观结构有关（但单相材料的微观结构 对其影响不大）故关键的因素是是裂纹长度，因为裂纹长度与工艺过程有关， 是可以改变的，所起的效果也是不错的1提高无机材料抗弹性形变的能力主要是提高E（或G），即提高弹性刚度方法一：改变材料中的键合力（原子结构）由于对于同类材料来说， 熔点越大，模量E、G也就越大因此，可试图变换其中的原子，而使健合 力提高，从而达到增大E、G的目标，而提高抗弹性形变的能力。
这种方法是不可取的这是因为人们使用的材料是大量的，添加少量的异种 原子所起的作用较小，E、G代表晶格的平均键合力，是结构不敏感性能方法二：复合材料i）在基体中加入弹性模量高的复合材料（纤维、晶粒或其它材料），可 使弹性模迅速增大对于连续纤维单向强化复合材料，若纤维与基体的应变相，即£ C = £f =£ m，则有：E c = E f V f + E m V ma c = a f V f + a m V mV f + V m = 1Ec、a c :复合材料的弹性模量和应力；Vf、Ef、af :纤维材料的体积分数、弹性模量和应力；V m、E m、a m :基体材料的体积分数、弹性模量和应力；上述式子所描述的为理想状态，也是对复合材料弹性模量的强度的最高估 计，故称为上限模量或上限强度在复合材料中，纤维与基体的应变是一样的，即：£ m = £ f = a m /E m = a f /E f设£ m超过基体的临界应变时，复合材料就破坏，但此时纤维尚达到其临 界应力据这一条件，将上式代入()中，可求得复合材料的最低强度值(下 限强度)a c = a m [1 + V f (E f /E m -1)若纤维与基体共同受力，实际的a f及a m总会比单独测定时的临界值要 高，故实际的复合材料强度数值介于上限与下限强度之间。
例子：玻璃、硼等脆性材料为纤维聚酯环氧树脂、铅等延性材料的基体可对基体起增强作用ii) 短纤维也可使材料的强度增大，但短纤维的最短长度应要有个限制根 据力的平衡条件，求出t my nd l c / 2 = a f n d 2 /4艮即 l c = a fy d / 2t my式中，d :纤维直径；a fy :纤维的拉伸屈服应力；t my :剪应力沿 纤维全长达到界面的结合强度或基本的屈服强度；只有当l > l c时，短纤维才 有强化的效果而当l = 10l c时，强化效果可相当于长纤维的95%短纤维 复合材料强度为：a c = a fy （1 - l c / 2l ） V f + a m * （1 - V f ）a m *为应变与纤维屈服应变相同时的基体应力问题：纤维和晶须的品种不多，应用受到限制iii） 纤维复合材料的工艺原则由于纤维的强化作用取决于纤维与基体的性质，二者的结合强度以及纤维在 基体中的排列方式，要达到强化的目的，应注意如下几个工艺原则：① 使纤维尽可能多地承担外加负荷，方法：选用a f > a m ； E f > E m的材料这是因为当两者的应变相同 时，纤维与基体所受的应力之比为弱性模量之比，即：a f / a m = E f /E m ；② 结合强度相当，使基体中所承受的应力能传递到纤维上，过弱时，纤维 的作用较小，其体材料则如存在缺陷一样，使总体的强度降低；过强时，纤维可 分担大部分应力，但在断裂过程中，没有纤维自基体中拨出这种吸收能量的作用， 使复合材料表现为脆性断裂；③ 应力的方向应与纤维平行；④ 纤维与基体膨胀系数相艾匹配，最好应要使af略大于a m，这样， 当温度由高降低时，纤维受拉，基体受压，能起到预应力的作用；⑤ 二者在高温下的要具有好的化学相容性。
iv） 纤维强化复合材料的失效机制有四种：基体开裂、分层、纤维断裂和界 面脱胶2提高无机材料抗断裂能力a）断裂的原因：存在一条（多数情况下为微观的）最长的初始裂纹裂纹产生的原因：•遗留在工件上的制造或加工缺陷；•工件运转时，由于摩擦、腐蚀或形变强化的结果导致的初始裂纹其结果必然导致应力集中（即应力在工件上分布不均匀），当这些初始裂 出现在如下一些重要地方时，更容易导致试件的破坏•表面上：划痕、刀痕、受压或锤击部位，腐蚀损伤，易造成缺口；•试样内：在硬质点（熔渣夹杂物、弥散罐头化物、脆性相等）的周界处， 在滑移系统的交界处，晶界上b）措施i） 尽可能地减小初始裂纹的长度方法：•清除表面上的或组织中的不均匀性，以避免可导致危险的应力集中源常 采用精整表面（如常采用抛光与化学处理的防腐蚀和防磨损的方法）和表面 强化（有表面热处理和化学强化的方法）表面热处理：如钢化玻璃方法是将玻璃加热到转变温度以上，熔点以下， 然后淬冷，这样就会出现如下的现象：刚淬冷时，表面由于冷却变为刚性，处于 受拉状态，而在材料内部，仍然是熔融状态，相对来说处于受压状态继续冷却， 在材料的表面几乎与刚冷却时相同，但在材料内部却以更大的速率继续收缩，处 于受拉状态，其结果在材料表面形成了残留压应力，从而提高了其强度。
其它， 如Al 2 O 3在1700°C于硅油中淬冷，除了造成表面的压应力外，还可使晶粒 细化，提高强度陶瓷的釉的膨胀系数a应要略小于坯体，才可使釉带有压应力化学强化：通过离子交换的办法，改变表面的化学组成，使表面的摩尔体积 大于其内部，也可产生压应力这种表面压应力和体积变化的关系近似服从虎克 定律：a = K AV/V = ［E / 3（1-2p）］x［（AV/V）］ii） 优化材料的显微结构•向微晶、高密度与高纯度方向发展a f = a 0 + K I d -0.5 （a 0、K I 为材料常数）在多晶材料中，晶界的表面能要小于晶粒本身，也即，晶界间比晶粒中的容 易更容易产生裂纹细晶材料晶界比例大，沿晶界破坏时，裂纹的扩展要走迂回 曲折的道路，晶粒愈细，此路程愈长相应地，K Ic（断裂阻力也就愈大） 再材料中的初始裂尺寸与晶粒粒度相当，晶粒愈细，初始裂纹长度也就愈短，相 应地，就提高了临界应力纤维材料与晶须，强度大［一般纤维比块体提高1个数量级，晶须又比 纤维提高一个数量级］提高密度（减小孔隙率），气孔对材料的强度影响很大，因为它的存在既减 小了负荷面积，又可导致气孔邻近区域应力的集中，减弱材料的负荷能力。
再气 孔多分布于晶界上，往往可以构成开裂源杂质的存在，可有如下几种危害：一是形成夹杂物，在夹杂物周围，往往是 薄弱带，从而初始裂纹容易在此产出；另一是形成缺陷，职固溶体替换，也会形 成缺陷，尤其是不等价替换•在材料中设置吸收能量的机构一一增韧脆性这一致命的弱点限制了陶瓷材料的应用韧化成了陶瓷材料研究的核心 课题之一现已探索出了一些有效的韧化途径.方法一：弥散增韧大基体中加入具有一定颗粒尺寸的微细粉料，如金属粉 未（可吸收弹性应变能的释放量，从而增加断裂表面能，改善韧性）及非金属 粉未（在与基体生料粉未均匀混合后，在烧结或热压时，多半存在于晶界相中， 以其高弹性模量和高温强度增加了整体的断裂表面能，特别是高温的断裂韧 性）要求：弥散相与基体相具有化学相容性与物理湿润性，使其在烧结后成 为完整的整体，而不臻于产生有害的第三种物质方法二：相变增韧利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同温度的相变，从 而增韧的效果，统称为相变增韧如ZrO 2由单斜相转变为四方相时，体积 增大3〜5%利用这种体积变化，在基体上形成大量的微裂纹或可观的挤压 奕力，从而吸收断裂时的多余能量，防止裂纹的扩展达到增韧的作用3合理使用陶瓷材料a） 使用应力不要超过临界应力，这样，裂纹就不会快速失稳扩展了。
b） 合理使用陶瓷材料，尽可能在构件中扬长避短长处：耐压好，抗拉强度较差典型例子：砖和混凝土建造的大楼很少因为其抗 压强度的不足而被压裂或压碎，但用混凝土制成的防空壕盖板，却常因为自重而 被折断因此在设计制品时，尽可能地用其长而避其短6. 热韧化是什么处理方法⑵ 预刎成力 人为地预加应力在.材料:岌血造成•撰!玉辰力层，就可提屋材 料的抗张强壤.脆性断裂通常是在张域力作用卜«门表血开始，如果在表而裂成 层残余压成加层，则在材料使用迥程中表血受到技伸破坏之前首先 5版表血上 的残余压应力°通过一定加热、冷却制度在表面人为地引入残奈压应力的过程 叫做熟韧化这种技术己被广泛用于制造安全玻璃（钢化豉璃），如汽车飞机门窗， 眼镜山玻璃匚方法是将玻璃加热到转变温度以上但低于熔点,燃后捽冷,这扑，表 而“即冷扣变成刚性的，血内部仍处于-软化状态不存在应土在以后继续冷却中， 内部将比表血以更大速率收缩，此时是表血受虬内部受也结果在表i由形成残留 应力.@ 1-54是热韧化玻璃板受横||-J当曲肘，残会应力’作肋应力及合成成力 分布的情形.这种热韧化技术近年来发展到用于其他结构陶瓷材料，淬冷不仅在 表面心成床成丸血n还可使品粒细化口利用表血层弓内部的地膨耿系数不"，也 可以达判顶加脚力的效果。
7. 塑性形变的特点是什么？塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变;材料经受塑性形变而不破坏的能力叫延展 性（或塑性）8. 什么是蠕变和弛豫，什么是蠕变断裂?当对粘弹性体施加恒定应力时，其应变将随时间而增加，这种 现象叫做蠕变或徐变，此时弹性模量的数学表达式为:虬（*）=业知）当对粘弹性体施加恒定应变时，其应力将随时间而减小，这种现象叫做弛豫，此时弹性模量可表示为：蠕变：材料在高温和恒定应力作用下，即使应力低于弹性极限，也会发生缓慢的塑性变形， 这种现象就称为蠕变材料在长时间的恒温恒应力作用下缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变零件由于这种变形而 引起的断裂称为蠕变断裂9. 尺寸效应是指什么？尺寸效应（effectofsize）与穿透深度或相干长度可相比拟的实心和空心超导体（如壁和膜的厚度），它们的物性状态，如电磁性质，相变，状态的稳 定性，磁通量子跃迁等等与样品尺寸大小也有关最显著的如临界尺寸，屏蔽因子等所呈现的特征样品这种尺寸改变有较 明显地影响物性的情形称超导电性质的尺寸效应无机定义：同样材质而尺寸大小不同时，强度10. 材料的静态疲劳是什么？静态疲劳-概述材料的破坏与损伤大部分都从微细损伤现象开始，萌生出微小裂纹并可能扩展至断裂，为了 防止这一破坏过程发生至危害状态，微细缺陷或者夹杂物以及由晶格变形引起的微米级缺陷 的力学行为特别是瞬间状态下微细变化以及定量地检测，评价材料和器件的可靠性、高精度 的寿命预测、疲劳裂纹尖端开口变化和裂纹速率间的关系、塑性变形与裂纹萌生间的关系等。
静态疲劳，是材料科学中的专业术语，材料的破坏与损伤大部分都从微细损伤现象开始，萌 生出微小裂纹并可能扩展至断裂11. 典型蠕变曲线分几个阶段，并论述各阶段特点?材料在高温下的力学性能都是和蠕变过程相联系的 d8- /第三阶段蠕变段蠕变匕第一阶段蜻变一弹性伸长o 100 200 300 400 500 600时间/h该曲线分四个阶段：・1）在外力作用下发生瞬时弹性形变■ 2 ）部蠕变减速阶段特点是应变速率随时间递 减，其规律可表示为dt』为常数"氐温时，死二L e = Alnt2 . _三高温时，理二一，s = Bt 3• 3 ）阮稳定蠕变阶段特点是蠕变速率几乎保持不变，即（18； dt = k （常数），所以，石二好■ 4）础加速蠕变阶段口特点是应变率随时间增加而增加，最后到日点断裂口认为无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍 难以发生运动，在高温下，原子热运动加剧，位 错可借助于外界提供的热激活能和空位扩散来克 服某些短程障碍，通过位错的攀移，引起蠕变 即高温蠕变是由位错的攀移运动引起的12、分别从原子间力和位能的角度阐述热膨胀的机理所谓线性振动是指质点间的作用力与距离成正比，即微观弹性模量0为常数。
非线性振动是指作用力并不简单地与位移成正比，热振 动不是左右对称的线性振动而是非线性振动13、什么是热应力？产生热应力的原因有哪些?由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力热应力产生的直接原因是温度场的变化14、 抗热震性是指材料的什么性能？抗热震性，指材料在承受急剧温度变化时，评价其抗破损能力的重要指标 si3N.各测试值之间越接近，精密度就越高反之，精密度就越低抵抗损伤的能 力曾称热稳定性，热震稳定性，抗热冲击性，抗温度急变性，耐急冷急热性等15、 何谓离子式电导？一些束缚不牢固的离子在电场作用下成为载流子产生电导可分为两类：一 类是由构成晶体点阵的基本离子的迁移造成的，也称本征电导另一类是掺杂物 （杂质）离子运动造成的，称为掺杂物（杂质）离子电导离子型晶体主要是离子电 导，如氧化锆固溶体等通常离子电导的能力随温度的升高而增强16、 压电效应是什么？正压电效应（顺压电效应）：某些电介质，当沿着一定方向对其施 力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生 电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象当作用力方向 改变时，电荷极性也随着改变逆压电效应（电致伸缩效应）：当在电介质的极化方向施加电场，这 些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去 时，这些变形或应力也随之消失的现象。
17、 画出电滞回线，并指明各点的物理意义磁滞：指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它 的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系 剩磁成：磁滞回线中，外磁场减小为零时，铁磁质所具有的磁感应 强度 矫顽力压：为使剩磁降低为零而施加的反向外磁场强度 磁致损耗：铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗经一 次循环，磁滞损耗等于磁滞回线的面积18、什么是热释电效应，什么样的材料才能产生这种效应，在什么条 件下产生？温度引起自发极化强度发生变化，从而在它们的两端产生异号的束缚电荷，这种现象称为热释电效应具有这种性质的材料称为热释电体热释电材料首先是一种电介质，是绝缘体它是一种对称性很差 的压电晶体，由于分子间电荷中心不重合而产生的自发电极化即固有 电偶极距具有自发电极化的物体，当它的温度发生变化时会产生过剩的表 面热释电电荷，进而发生热释电效应19、光线入射到介质时能量都分布在哪些方面，从能量的角度解释一 下材料为什么会透明，如果想提高材料透光性应该采取什么措施？其 原理是什么反射、折射、光的吸收与透射• 1 .提高原材料纯度2 .掺加外加剂目的是降低材料的气孔率，气孔由于相对折射率的关 系，其影响程度远大于杂质等其它结构因素。
• 3・工艺措施采取热压法比普通烧结法更便于排除气孔，因而是获 得透明陶瓷较为有效的工艺，热等静压法效果更好。