《工程材料科學(xué)與設(shè)計》(james-p.-schaffer)chapter-06

1、工程材料科學(xué)與設(shè)計(james-p工程材料科學(xué)與設(shè)計(james-p2 Perhaps happiness does not arrange the position, but succeeds must arrange the position.4 Perhaps happiness does not3I 非晶態(tài)（無定形態(tài)）從理論上講，如果熔體冷卻速度足夠快以抑制晶體的形成，任何一種材料都會形成無定形固體。非晶態(tài)（amorphous）固體： 玻璃 橡膠二者結(jié)構(gòu)相似，差別在于分子重排列的能力不同5I 非晶態(tài)（無定形態(tài)）從理論上講，如果熔體冷卻速度足夠快以4玻璃轉(zhuǎn)變溫度非晶態(tài)材料的特征對任何一個

2、無定形固體，在實驗時間內(nèi)區(qū)分玻璃行為與橡膠行為的臨界溫度。 6玻璃轉(zhuǎn)變溫度非晶態(tài)材料的特征576溫度對其分子運動的影響TTg， 大范圍的分子運動是不可能的 脆性TgTTm，玻璃轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)， 分子有移動能力 過冷液體（對于聚合物，稱為橡膠） 8溫度對其分子運動的影響7加載速率對分子運動的影響（力的響應(yīng)與時間有關(guān)）加載速率影響分子移動可利用的時間，它也影響固體的有效玻璃轉(zhuǎn)變溫度。高的加載速率，有效的Tg高。 9加載速率對分子運動的影響（力的響應(yīng)與時間有關(guān)）8II 粘性變形10II 粘性變形9粘性流動是一個熱激活過程。流動性的溫度關(guān)系是受阿累尼烏斯方程支配的， 式中 材料常數(shù)，Q粘性變形的激活能

3、粘度對溫度的依從關(guān)系11粘性流動是一個熱激活過程。流動性的溫度關(guān)系是受阿累尼烏斯10III無定形和半晶態(tài)聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以分子間鍵合類型對聚合物分類 聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 聚對苯二甲酸乙二酯 聚酰胺（尼龍） 酚醛樹脂 環(huán)氧樹脂12III無定形和半晶態(tài)聚合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)以分子間鍵合類型對1113122）熱塑性聚合物和熱固性聚合物142）熱塑性聚合物和熱固性聚合物131514聚合度分散度16聚合度分散度1517164）構(gòu)象及構(gòu)型-無規(guī)立構(gòu)、全同立構(gòu)和間同立構(gòu)184）構(gòu)象及構(gòu)型-無規(guī)立構(gòu)、全同立構(gòu)和間同立構(gòu)17決定聚合物結(jié)晶度的因素TS-不會結(jié)晶；TP-部分結(jié)晶的能力取決于分子是否容易移動并有

4、效地堆垛在一起形成長程有序的難易。（1）側(cè)基的尺寸：越大越不利于結(jié)晶（2）鏈分支的程度：19決定聚合物結(jié)晶度的因素182019（3）立構(gòu)規(guī)整度： 全同和間同立構(gòu)利于結(jié)晶（4）重復(fù)單元的復(fù)雜性 有長重復(fù)單元的聚合物一般延緩晶化過程。（5）鍵間的二次鍵21（3）立構(gòu)規(guī)整度：20半晶態(tài)聚合物晶態(tài)金屬和陶瓷是由單晶一次晶粒組成的。半晶態(tài)聚合物則是由球晶（晶態(tài)和非晶體區(qū)域的聚合體）組成。注意到聚合物鏈垂直于球晶直徑并且是無規(guī)折疊的。球晶的徑向?qū)ΨQ在偏光下觀察給予“馬耳他十字”的外觀特征。22半晶態(tài)聚合物2123222423球晶的偏光顯微照片25球晶的偏光顯微照片242625272628272928302

5、9對稱單體組成的聚合物（C2H4，C2F4和C2H2Cl2等）， Tg/Tm-1/2；非對稱單體組成的聚合物（C2H3R等乙烯基聚合物），Tg/Tm-2/3。結(jié)構(gòu)與Tg的關(guān)系31結(jié)構(gòu)與Tg的關(guān)系30IV 玻璃的結(jié)構(gòu)和性能32IV 玻璃的結(jié)構(gòu)和性能31同一物質(zhì)的晶態(tài)和玻璃態(tài)中的短程有序是相同的。任何材料都可能形成玻璃。33同一物質(zhì)的晶態(tài)和玻璃態(tài)中的短程有序是相同的。32網(wǎng)絡(luò)形成體網(wǎng)絡(luò)修飾體 降低一次鍵的密度，Tg降低。Prexy玻璃 1 離子玻璃34網(wǎng)絡(luò)形成體 1 離子玻璃33（1）有機玻璃： 聚甲基丙烯酸甲酯 （2）無定形的半導(dǎo)體： 非晶Si等薄膜太陽能電池2 共價玻璃35（1）有機玻璃： 聚

6、甲基丙烯酸甲酯 2 共價玻璃341）金屬很難形成非晶態(tài)。2）形成金屬玻璃所要求的冷卻速度常常超過108K/s.3）金屬玻璃加熱到原子能夠移動的溫度 （TgTTm）它們會很快晶化。4)半金屬在形成金屬玻璃中的作用。 3 金屬玻璃361）金屬很難形成非晶態(tài)。 3 金屬玻璃35V 橡膠和彈性體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)橡膠的玻璃轉(zhuǎn)變溫度在室溫以下。大多數(shù)的玻璃材料加熱到Tg，分子可以移動就會晶化。有些聚合物擁有能后阻止結(jié)晶的獨特分子構(gòu)架。聚合物分子鏈?zhǔn)歉叨炔灰?guī)則和非對稱的，很難形成晶體。37V 橡膠和彈性體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)橡膠的玻璃轉(zhuǎn)變溫度在室溫以下361 熱固性彈性體 通過適度交聯(lián)阻止分子相互滑動。 381 熱固性彈性體372 熱塑性彈性體 不交聯(lián)3 橡膠中的晶化392 熱塑性彈性體 不交聯(lián)384 彈性模量對溫度的依賴關(guān)系404 彈性模量對溫度的依賴關(guān)系395 橡膠的彈性415 橡膠的彈性404241高聚物的強化原理（了解）1. 引入極性基2. 鏈段交聯(lián)3. 結(jié)晶度和取向 退火后緩冷會使結(jié)晶度增加，并形成較大尺寸的球狀晶，使高分子材料的密度增大，有利于強度提高。4. 定向聚合 提高高分子材料的結(jié)構(gòu)均一性。43高聚物的強化原理（