力学性能测试方法与考核重点
材料在载荷作用下的响应是工程应用的核心指标，常见测试方法：
- • 拉伸试验：获取应力-应变曲线，计算屈服强度（σ₀.₂）、抗拉强度（σ_b）、延伸率（δ）、断面收缩率（ψ）
- • 硬度测试：布氏（HBW）、洛氏（HRC）、维氏（HV）的适用范围与换算关系
- • 冲击试验：Charpy/Izod冲击功测定，韧脆转变温度（DBTT）确定
- • 断裂韧性：K_IC测试（三点弯曲法），裂纹扩展判据
典型考题（哈尔滨工业大学2023）：某钛合金在室温下拉伸时出现锯齿状流变曲线，判断其变形机制并分析可能的微观原因——答案提示：动态应变时效（Portevin-Le Chatelier效应），与溶质原子（如Al、V）与位错交互作用相关。
热学性能分析技术
热行为直接影响材料加工与服役稳定性，重点掌握：
- • 热膨胀系数（α）：测量方法（干涉仪、TMA），热应力计算（σ = EαΔT / (1-ν)）
- • 导热系数（λ）：稳态法（热线法）、非稳态法（激光闪射法）原理
- • 热容（C_p）：DSC测量，Debye模型应用
- • 热稳定性：TGA分析失重曲线，分解温度（T_d）确定
真题示例（浙江大学2022）：某聚合物薄膜在DSC曲线上出现两个T_g（-20℃与30℃），解释可能原因——答案提示：相分离导致两相区存在，或样品受潮后水分子增塑作用引起T_g漂移。
电学与光学性能
功能材料的核心考核方向，包括：
- • 电导率（σ）：四探针法测量，金属/半导体/绝缘体区分标准
- • 霍尔效应：载流子浓度与迁移率计算（n = 1/(eR_H)）
- • 光学带隙（E_g）：Tauc plot法从UV-Vis数据计算（(αhν)^1/2 ~ hν）
- • 发光性能：量子产率、荧光寿命、Stokes位移
应用案例：GaAs（直接带隙，E_g=1.42eV）适合做LED，Si（间接带隙）发光效率低——此知识点常出现在综合论述题中。