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无机非金属材料性能 版权信息
- ISBN：9787030200761
- 条形码：9787030200761 ; 978-7-03-020076-1
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>>
无机非金属材料性能 内容简介
本书从材料学和材料物理角度出发，以无机非金属材料各种性质或特性的基本规律及机理、影响因素和典型材料及其应用为主线，系统介绍了无机非金属材料的力学性能、热学性质与抗热震性、电学性能、磁学性能、光学性能、功能耦合与转换特性以及敏感特性等，内容覆盖了传统陶瓷与优选陶瓷材料、玻璃、半导体、晶体、炭素材料(碳纤维、石墨和金刚石)、耐火材料以及建筑材料等，并且吸纳了相关领域尤其是纳米无机非金属材料方面的新近科研成果。
无机非金属材料性能 目录
目录
前言
第1章 力学性能 1
1.1 弹性性能 2
1.1.1 弹性模量的概念、物理意义及特性 3
1.1.2 弹性模量与熔点和原子体积的关系 6
1.1.3 弹性模量与温度的关系 6
1.1.4 弹性模量与气孔率的关系 8
1.1.5 复合材料的弹性模量 9
1.1.6 滞弹性 11
1.2 硬度 13
1.2.1 硬度的种类及其测试方法 13
1.2.2 硬度的影响因素及其与其他性能的关系 17
1.3 断裂强度 18
1.3.1 陶瓷材料的理论断裂强度 19
1.3.2 Griffith脆性断裂理论 21
1.3.3 强度的影响因素 24
1.3.4 强度的统计性质 31
1.3.5 联合强度理论和脆性材料的优化使用 35
1.3.6 复合材料的强度 37
1.4 断裂韧性和断裂功 45
1.4.1 应力强度因子和断裂韧性 45
1.4.2 断裂韧性的影响因素 52
1.4.3 断裂功 61
1.4.4 裂纹的起源与扩展 64
1.5 塑性和超塑性 65
1.5.1 塑性变形行为的一般规律 66
1.5.2 塑性变形的位错理论 70
1.5.3 塑性变形的影响因素 73
1.5.4 超塑性的分类与机制 75
1.5.5 超塑性的影响因素 78
1.6 蠕变 80
1.6.1 陶瓷材料蠕变的一般规律 80
1.6.2 蠕变机理 81
1.6.3 蠕变的影响因素 83
1.7 疲劳性能 85
1.7.1 静态疲劳(亚临界裂纹扩展) 86
1.7.2 循环疲劳 90
1.8 冲击性能 95
1.8.1 冲击性能的一般特征 95
1.8.2 表征材料冲击性能的特征参数 96
1.8.3 冲击性能的影响因素 98
1.8.4 冲击损伤机理 100
1.8.5 冲击性能的研究方法 102
思考题和习题 106
参考文献 107
第2章 热学性能和抗热震性 110
2.1 热学性能 111
2.1.1 熔点 111
2.1.2 比热容 113
2.1.3 热膨胀系数 115
2.1.4 热导率 124
2.2 热应力 139
2.2.1 热应力的分类 139
2.2.2 第二类热应力的计算 140
2.3 抗热震性 143
2.3.1 抗热震性评价理论 143
2.3.2 热震剩余强度的预测 150
2.3.3 抗热震性的影响因素及其改善途径 151
思考题和习题 163
参考文献 164
第3章 电学性能 166
3.1 基本概念和基本规律 167
3.1.1 电偶极矩 167
3.1.2 宏观介质中的电磁运动规律 168
3.1.3 复介电常数 171
3.1.4 欧姆定律 172
3.2 介电性能 172
3.2.1 电介质的极化 172
3.2.2 介质弛豫和德拜方程 180
3.2.3 介质损耗的影响因素 182
3.2.4 介电强度 183
3.2.5 典型介电材料的介电特性及其应用 184
3.3 铁电与反铁电特性 188
3.3.1 铁电体的基本特性 188
3.3.2 铁电体自发极化的微观机理 192
3.3.3 铁电体的电畴和极化反向 195
3.3.4 铁电体分类 198
3.3.5 铁电体的应用 200
3.3.6 反铁电体的基本特性和微观结构 202
3.4 离子电导 206
3.4.1 载流子浓度 206
3.4.2 离子迁移率 207
3.4.3 离子电导率 209
3.4.4 扩散与离子电导 210
3.4.5 影响离子电导率的因素 212
3.5 半导体的电学性能 216
3.5.1 半导体的能带解释 216
3.5.2 半导体中的电子电导 217
3.5.3 典型半导体材料及其应用 229
3.6 超导电性和超导材料 231
3.6.1 超导体的电磁学基本特征 231
3.6.2 超导电性的宏观电磁学规律 234
3.6.3 超导材料的分类及典型材料 237
3.6.4 超导材料的应用 241
思考题和习题 243
参考文献 244
第4章 磁学性能 245
4.1 磁性本质与磁性分类 247
4.1.1 磁性的表征参数 247
4.1.2 磁性的本质 248
4.1.3 磁性的分类 249
4.2 磁畴和交换作用 253
4.2.1 磁畴 253
4.2.2 交换作用 256
4.3 磁滞回线、磁导率和磁致损耗 262
4.3.1 磁滞回线 262
4.3.2 磁导率 263
4.3.3 *大磁能积 263
4.3.4 损耗系数和品质因数 263
4.4 铁氧体的磁性与结构 264
4.4.1 尖晶石型铁氧体 264
4.4.2 石榴石型铁氧体 266
4.4.3 磁铅石型铁氧体 266
4.5 磁性陶瓷及其应用 267
4.5.1 软磁铁氧体 267
4.5.2 硬磁铁氧体 268
4.5.3 旋磁铁氧体 269
4.5.4 矩磁铁氧体 270
4.5.5 压磁铁氧体 272
4.5.6 磁泡铁氧体 273
4.5.7 磁记录材料 273
4.5.8 磁性复合材料 274
思考题和习题 276
参考文献 276
第5章 光学性能 277
5.1 光的折射、反射、吸收、散射和透射特性 278
5.1.1 光折射特性——折射率和色散 278
5.1.2 光反射特性与光导纤维 282
5.1.3 光吸收与散射特性——吸收系数和散射系数 287
5.1.4 无机材料的透光性 292
5.2 漫反射和表面光泽 296
5.3 不透明性和半透明性 298
5.3.1 不透明性和乳浊化 298
5.3.2 半透明性 302
5.4 无机材料的显色机理与陶瓷颜料 303
5.5 荧光与荧光物质 305
5.5.1 荧光及其产生机理 305
5.5.2 荧光物质的主要类别 306
5.6 激光和激光器基质材料 310
5.6.1 激光及其产生条件 310
5.6.2 对固体激光器基质材料的性能要求 310
5.6.3 固体激光器基质材料的种类及特性 311
5.7 红外透过材料及其特性 318
5.7.1 红外技术的起源和应用 318
5.7.2 红外系统对红外透过材料的性能要求 319
5.7.3 红外透过材料的种类及特性 320
5.8 非线性光学效应 325
5.8.1 线性光学与非线性光学 325
5.8.2 非线性光学材料 326
思考题和习题 327
参考文献 327
第6章 功能的耦合与转换特性 329
6.1 力-热-电功能转换图——Heckmann图 330
6.2 压电效应 332
6.2.1 压电效应及其产生机理 332
6.2.2 表征压电效应的特性参数 333
6.2.3 压电材料的应用 339
6.3 压磁效应与压磁材料 344
6.3.1 压磁效应的概念 344
6.3.2 描述压磁效应的特性参数 344
6.3.3 压磁材料的种类、性质及其应用 345
6.4 热释电效应与逆热释电效应 348
6.4.1 热释电效应 348
6.4.2 热释电效应产生的条件和机理 349
6.4.3 热释电材料的特性参数和优值 349
6.4.4 热释电材料及其应用 350
6.4.5 逆热释电效应 352
6.5 热电效应与热电材料 354
6.5.1 热电效应 354
6.5.2 热电材料性能的优值参数及实现高优值的途径 355
6.5.3 热电材料的应用 357
6.6 电光和光弹功能转换特性 361
6.6.1 电光效应和电光材料 361
6.6.2 光弹效应 364
6.7 磁光效应与磁光材料 364
6.7.1 磁光效应 364
6.7.2 磁光材料及其应用 366
6.8 声光效应和声光材料 368
6.8.1 声光效应 368
6.8.2 声光材料及其应用 369
思考题和习题 370
参考文献 371
第7章 敏感特性 372
7.1 力敏特性 373
7.1.1 力敏特性参数及影响因素 373
7.1.2 力敏材料及其特性 374
7.2 热敏特性 376
7.2.1 热敏特性机理 377
7.2.2 热敏特性的影响因素 379
7.2.3 热敏材料及其应用 381
7.3 光敏特性 392
7.3.1 光敏特性机理 392
7.3.2 光敏材料及其性质 393
7.4 压敏特性 395
7.4.1 压敏特性机理 396
7.4.2 压敏材料及其应用 398
7.5 气敏特性 400
7.5.1 气敏特性机理 401
7.5.2 气敏材料及其应用 402
7.6 湿敏特性 409
7.6.1 湿敏特性的表征参数 409
7.6.2 湿敏特性机理 410
7.6.3 湿敏材料特性及其应用 410
7.7 磁阻效应 414
7.7.1 磁阻效应 415
7.7.2 磁阻材料及其性质 415
思考题和习题 418
参考文献 418
附录1 本书常用单位 420
附录2 符号表 421
附录3 英文专业词汇索引 425
前言
第1章 力学性能 1
1.1 弹性性能 2
1.1.1 弹性模量的概念、物理意义及特性 3
1.1.2 弹性模量与熔点和原子体积的关系 6
1.1.3 弹性模量与温度的关系 6
1.1.4 弹性模量与气孔率的关系 8
1.1.5 复合材料的弹性模量 9
1.1.6 滞弹性 11
1.2 硬度 13
1.2.1 硬度的种类及其测试方法 13
1.2.2 硬度的影响因素及其与其他性能的关系 17
1.3 断裂强度 18
1.3.1 陶瓷材料的理论断裂强度 19
1.3.2 Griffith脆性断裂理论 21
1.3.3 强度的影响因素 24
1.3.4 强度的统计性质 31
1.3.5 联合强度理论和脆性材料的优化使用 35
1.3.6 复合材料的强度 37
1.4 断裂韧性和断裂功 45
1.4.1 应力强度因子和断裂韧性 45
1.4.2 断裂韧性的影响因素 52
1.4.3 断裂功 61
1.4.4 裂纹的起源与扩展 64
1.5 塑性和超塑性 65
1.5.1 塑性变形行为的一般规律 66
1.5.2 塑性变形的位错理论 70
1.5.3 塑性变形的影响因素 73
1.5.4 超塑性的分类与机制 75
1.5.5 超塑性的影响因素 78
1.6 蠕变 80
1.6.1 陶瓷材料蠕变的一般规律 80
1.6.2 蠕变机理 81
1.6.3 蠕变的影响因素 83
1.7 疲劳性能 85
1.7.1 静态疲劳(亚临界裂纹扩展) 86
1.7.2 循环疲劳 90
1.8 冲击性能 95
1.8.1 冲击性能的一般特征 95
1.8.2 表征材料冲击性能的特征参数 96
1.8.3 冲击性能的影响因素 98
1.8.4 冲击损伤机理 100
1.8.5 冲击性能的研究方法 102
思考题和习题 106
参考文献 107
第2章 热学性能和抗热震性 110
2.1 热学性能 111
2.1.1 熔点 111
2.1.2 比热容 113
2.1.3 热膨胀系数 115
2.1.4 热导率 124
2.2 热应力 139
2.2.1 热应力的分类 139
2.2.2 第二类热应力的计算 140
2.3 抗热震性 143
2.3.1 抗热震性评价理论 143
2.3.2 热震剩余强度的预测 150
2.3.3 抗热震性的影响因素及其改善途径 151
思考题和习题 163
参考文献 164
第3章 电学性能 166
3.1 基本概念和基本规律 167
3.1.1 电偶极矩 167
3.1.2 宏观介质中的电磁运动规律 168
3.1.3 复介电常数 171
3.1.4 欧姆定律 172
3.2 介电性能 172
3.2.1 电介质的极化 172
3.2.2 介质弛豫和德拜方程 180
3.2.3 介质损耗的影响因素 182
3.2.4 介电强度 183
3.2.5 典型介电材料的介电特性及其应用 184
3.3 铁电与反铁电特性 188
3.3.1 铁电体的基本特性 188
3.3.2 铁电体自发极化的微观机理 192
3.3.3 铁电体的电畴和极化反向 195
3.3.4 铁电体分类 198
3.3.5 铁电体的应用 200
3.3.6 反铁电体的基本特性和微观结构 202
3.4 离子电导 206
3.4.1 载流子浓度 206
3.4.2 离子迁移率 207
3.4.3 离子电导率 209
3.4.4 扩散与离子电导 210
3.4.5 影响离子电导率的因素 212
3.5 半导体的电学性能 216
3.5.1 半导体的能带解释 216
3.5.2 半导体中的电子电导 217
3.5.3 典型半导体材料及其应用 229
3.6 超导电性和超导材料 231
3.6.1 超导体的电磁学基本特征 231
3.6.2 超导电性的宏观电磁学规律 234
3.6.3 超导材料的分类及典型材料 237
3.6.4 超导材料的应用 241
思考题和习题 243
参考文献 244
第4章 磁学性能 245
4.1 磁性本质与磁性分类 247
4.1.1 磁性的表征参数 247
4.1.2 磁性的本质 248
4.1.3 磁性的分类 249
4.2 磁畴和交换作用 253
4.2.1 磁畴 253
4.2.2 交换作用 256
4.3 磁滞回线、磁导率和磁致损耗 262
4.3.1 磁滞回线 262
4.3.2 磁导率 263
4.3.3 *大磁能积 263
4.3.4 损耗系数和品质因数 263
4.4 铁氧体的磁性与结构 264
4.4.1 尖晶石型铁氧体 264
4.4.2 石榴石型铁氧体 266
4.4.3 磁铅石型铁氧体 266
4.5 磁性陶瓷及其应用 267
4.5.1 软磁铁氧体 267
4.5.2 硬磁铁氧体 268
4.5.3 旋磁铁氧体 269
4.5.4 矩磁铁氧体 270
4.5.5 压磁铁氧体 272
4.5.6 磁泡铁氧体 273
4.5.7 磁记录材料 273
4.5.8 磁性复合材料 274
思考题和习题 276
参考文献 276
第5章 光学性能 277
5.1 光的折射、反射、吸收、散射和透射特性 278
5.1.1 光折射特性——折射率和色散 278
5.1.2 光反射特性与光导纤维 282
5.1.3 光吸收与散射特性——吸收系数和散射系数 287
5.1.4 无机材料的透光性 292
5.2 漫反射和表面光泽 296
5.3 不透明性和半透明性 298
5.3.1 不透明性和乳浊化 298
5.3.2 半透明性 302
5.4 无机材料的显色机理与陶瓷颜料 303
5.5 荧光与荧光物质 305
5.5.1 荧光及其产生机理 305
5.5.2 荧光物质的主要类别 306
5.6 激光和激光器基质材料 310
5.6.1 激光及其产生条件 310
5.6.2 对固体激光器基质材料的性能要求 310
5.6.3 固体激光器基质材料的种类及特性 311
5.7 红外透过材料及其特性 318
5.7.1 红外技术的起源和应用 318
5.7.2 红外系统对红外透过材料的性能要求 319
5.7.3 红外透过材料的种类及特性 320
5.8 非线性光学效应 325
5.8.1 线性光学与非线性光学 325
5.8.2 非线性光学材料 326
思考题和习题 327
参考文献 327
第6章 功能的耦合与转换特性 329
6.1 力-热-电功能转换图——Heckmann图 330
6.2 压电效应 332
6.2.1 压电效应及其产生机理 332
6.2.2 表征压电效应的特性参数 333
6.2.3 压电材料的应用 339
6.3 压磁效应与压磁材料 344
6.3.1 压磁效应的概念 344
6.3.2 描述压磁效应的特性参数 344
6.3.3 压磁材料的种类、性质及其应用 345
6.4 热释电效应与逆热释电效应 348
6.4.1 热释电效应 348
6.4.2 热释电效应产生的条件和机理 349
6.4.3 热释电材料的特性参数和优值 349
6.4.4 热释电材料及其应用 350
6.4.5 逆热释电效应 352
6.5 热电效应与热电材料 354
6.5.1 热电效应 354
6.5.2 热电材料性能的优值参数及实现高优值的途径 355
6.5.3 热电材料的应用 357
6.6 电光和光弹功能转换特性 361
6.6.1 电光效应和电光材料 361
6.6.2 光弹效应 364
6.7 磁光效应与磁光材料 364
6.7.1 磁光效应 364
6.7.2 磁光材料及其应用 366
6.8 声光效应和声光材料 368
6.8.1 声光效应 368
6.8.2 声光材料及其应用 369
思考题和习题 370
参考文献 371
第7章 敏感特性 372
7.1 力敏特性 373
7.1.1 力敏特性参数及影响因素 373
7.1.2 力敏材料及其特性 374
7.2 热敏特性 376
7.2.1 热敏特性机理 377
7.2.2 热敏特性的影响因素 379
7.2.3 热敏材料及其应用 381
7.3 光敏特性 392
7.3.1 光敏特性机理 392
7.3.2 光敏材料及其性质 393
7.4 压敏特性 395
7.4.1 压敏特性机理 396
7.4.2 压敏材料及其应用 398
7.5 气敏特性 400
7.5.1 气敏特性机理 401
7.5.2 气敏材料及其应用 402
7.6 湿敏特性 409
7.6.1 湿敏特性的表征参数 409
7.6.2 湿敏特性机理 410
7.6.3 湿敏材料特性及其应用 410
7.7 磁阻效应 414
7.7.1 磁阻效应 415
7.7.2 磁阻材料及其性质 415
思考题和习题 418
参考文献 418
附录1 本书常用单位 420
附录2 符号表 421
附录3 英文专业词汇索引 425
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无机非金属材料性能 节选
第1章 力学性能 1977年，美国福特汽车公司率先用Si3N4和SiC陶瓷制造了一台全陶瓷燃气轮机， 其燃气入口温度达1230℃，转速为5 万转/分，成功运转了25 小时。1982年，日本京都陶瓷公司（Kyocera Corp.）研制成功全陶瓷发动机小汽车。同年，瑞典沃尔沃公司和联合公司共同研制的燃气轮机，首次在世界上成功进行了乘用车实际行驶，其涡轮工作温度为1100℃，转速为5万转/分，成功运转了10小时。 1986年，我国开始执行“先进结构陶瓷与绝热发动机” 的5年研究计划，将6105增压柴油机活塞顶、缸盖等关键部件换为陶瓷材料。通过400小时的无水冷台架试验，并于1991年装在一台45座大客车上，成功地在京沪间往返行驶了3200千米，使我国成为世界上第三个进行无水冷陶瓷发动机装车路试的国家。 图为Kyocera Corp.生产的一些Al2O3、ZrO2、Si3N4和SiC等陶瓷零部件照片。 力学性能（mechanical property）是指在机械力（包括静载荷和动载荷）作用下材料发生形变或断裂破坏过程中所表现的行为特性，主要包括弹性、塑性、断裂性能、蠕变、疲劳和冲击性能等。其中弹性、塑性、断裂性能和蠕变等均是在静载荷作用下的特性，疲劳和冲击性能则为动载荷作用下的特性。无机非金属材料的化学键大多为离子键或共价键，键能高且键的方向性明显。与一般的金属材料相比，其晶体结构复杂且表面能小，所以其弹性、塑性、断裂和冲击行为特性与金属材料相比差异显著。对于大多数无机材料尤其是以利用其力学性能为主的结构型无机材料来说，力学性能是工程应用需要首先考虑的因素之一，所以掌握力学性能特点及其影响因素，对于新材料的优化设计、新产品的研制开发及其推广应用均具有重要意义。本章主要讲述无机材料的弹性、塑性、断裂性能、蠕变、疲劳和冲击性能及相关理论或机理，以及用于表征这些特性的材料本征参数，如弹性模量、硬度、断裂强度、断裂韧性、断裂功、冲击韧性等的物理意义、影响因素和评价方法等。 1.1 弹性性能[1~3] 材料的形状和尺寸因外力作用而改变的现象称为变形（deformation）。通常，弹性即指该变形在外力去除后立即恢复的力。材料种类不同，其变形行为也各不相同，图1.1为3种典型材料的应力-应变曲线。 图1.1 3 种典型材料的应力-应变曲线 （1）、（2）用左纵轴和下横轴轴标，（3）用右纵轴和上横轴轴标 在常温常压条件下，绝大多数无机材料的变形行为如图1.1中曲线（1）所示，即在弹性变形（elastic deformation）后，几乎不产生塑性变形（plastic deforma-tion）就产生脆性断裂（brittle fracture），弹性应变能很小，这是所有脆性材料的特征。对于典型的金属材料，如低碳钢，首先要经历弹性变形，接着发生屈服（yielding），继而产生明显的塑性变形，*后才断裂，总变形能很大，如图1.1中曲线（2）所示。橡皮这类高分子材料承载后则产生极大的弹性变形，如图1.1中曲线（3）所示，而不产生残余变形，即在撤掉外力后能完全恢复原来的形状，故称为弹性材料。弹性模量是表征材料弹性性能的核心指标，也是本节主要议题。 1.1.1 弹性模量的概念、物理意义及特性 常温条件下，无机材料同金属材料和木材等许多固体材料一样，其弹性变形可用胡克定律（Hooke’slaw）来描述，即拉伸变形时，应力σ与应变ε的关系满足σ=Eε（1.1）式中，E为拉伸弹性模量或称为杨氏模量（Young’smodulus）。对于图1.1中的Al2O3 来说，E即为曲线（1）的斜率。 剪切变形时，其剪切应力τ与剪切应变γ之间的关系为τ=Gγ（1.2）式中，G为剪切弹性模量（shear modulus）（简称切变模量）。受静水压力（等静压）压缩时，其压缩应力σ与体积应变εV 之间的关系为σ=KεV（1.3）式中，K为体积弹性模量（bulk modulus）（简称体积模量）。对于各向同性材料来说，剪切弹性模量G和体积弹性模量K 与拉伸弹性模量E存在如下关系：（1.4）（1.5）式中，ν 为泊松比（Poisson’sratio），它与E、G 和K 等均为表征材料弹性性质的重要特征参数。 对于一受轴向拉伸应力的各向同性圆柱体来说，在轴向伸长时，横向要发生收缩（如图1.2（a）所示），此时，泊松比即为横向收缩率（εr=Δd/d）与轴向伸长率（ε1=Δl/l）的比值（1.6） 由于陶瓷材料试样难以进行拉伸测试，常采用单向压缩实验来测定材料的泊松比（如图1.2（b）所示）。此时，泊松比即为横向膨胀率（εr=Δd/d）与轴向压缩率（εl=Δl/l）的比值，表达式与式（1.6）相同。当试样为正方柱体时，泊松比的求法与此也非常类似。 一般情况下，金属材料的泊松比多在0.29~0.33，而大多数陶瓷材料的泊松比则为0.2~0.25，例如，AlN的为0.24，Al2O3的为0.24，Sialon的为0.25；但也有例外，如SiC的偏低，为0.14，玻璃陶瓷（Macor）的偏高，为0.29。对于氧化物来说，泊松比一般随其理论密度的增大而增大（如图1.3所示）。 图1.2 圆柱体的受力变形示意图 （a）轴向拉伸；（b）轴向压缩 图1.3 一些典型陶瓷材料的泊松比与其理论密度的关系 对于各向同性材料，四个弹性常数E、G、K和ν之间存在的相互关系如表1.1所示。 综上所述，弹性模量在宏观上指示材料抵抗外力作用下发生弹性变形能力的高低。在微观上，弹性模量实际则是原子结合强度的一个标志，反映的是原子间距产生微小变化所需要外力的大小，这是由于材料的弹性变形实质上是在外力作用下原子由平衡位置产生了很小位移的结果。无机非金属材料所容许的这个原子位移很小，超过某个临界值，在常温常压下，键就会发生断裂，在足够高的温度下，则会产生因原子面之间滑移而导致的塑性变形。 表1.1 各向同性材料弹性常数之间的关系 图1.4 原子间结合力示意图 固体材料中两个原子间的引力和斥力可用著名的Condon Moase曲线来描述（如图1.4所示）。弹性模量反映了两原子从平衡间距d0离开或靠近时所需的外力，即曲线在d0处的斜率。 虽然原子间距所容许的弹性变形范围很小（0.1%~0.2%），但所需的外力却很大，即弹性模量对原子间距的弹性变化很敏感。 表1.2给出了一些无机非金属材料室温下的拉伸弹性模量，简称弹性模量（后文中若未作特殊说明，弹性模量均指拉伸弹性模量）。不同种类的陶瓷材料弹性模量大体上符合关系：碳化物>硼化物≈氮化物>氧化物。 表1.2 一些无机非金属材料室温下的弹性模量 对于晶体材料，由于其化学键具有明显的方向性，加之某些晶体在不同的晶体学方向上化学键类型不同，弹性模量往往会呈现明显的各向异性（anisotropy），高对称性的单晶体更是如此。表1.3给出了MgO和石墨单晶弹性模量各向异性的实例。其中，C 为刚度系数（描述各向异性的弹性模量常数以刚度系数表示），S为弹性柔度（elastic compliance）系数。对各向同性材料，S11=1/E，S12=-γ/E，S44=2（S11-S12）=1/G。另外，对于组织具有各向异性的材料，如具有织构的材料或具有明显方向性的复合材料，弹性模量也会随方向不同而不同。 表1.3 MgO和石墨单晶的弹性常数 1.1.2 弹性模量与熔点和原子体积的关系 物质熔点的高低反映了其原子间结合力的大小，这与弹性模量反映原子间结合力的大小相似。因此，一般说来，弹性模量与熔点成正比例关系。例如，在300K下，弹性模量E与熔点Tm之间满足如下关系：（1.7）式中，k 为玻尔兹曼常数；Va为原子或分子的体积。图1.5为一些物质的弹性模量E与kTm/Va之间的关系，可见，二者符合良好的线性关系。 理论计算表明，等静压力下无机材料的体积弹性模量与原子对体积的4/3次方成反比。图1.6给出了一些无机材料体积弹性模量的实测值和理论值与原子对体积之间的关系，二者符合很好的线性关系。 1.1.3 弹性模量与温度的关系 由于原子间距及结合力随温度的变化而改变，弹性模量对温度变化也较为敏感。当温度升高时，原子间距增大，例如，由图1.4所示的d0增至dt，dt处的曲线斜率（对应切线2）较d0处的斜率（对应切线1）减小，即弹性模量降低。因此，固体材料的弹性模量一般随温度的升高而降低。少数材料如石墨和C/C复合材料却例外，尤其是C/C复合材料，弹性模量在500~1400℃反而大幅度增
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