材料物理性能考试复习资料

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材料物理性能复习资料

2012年贵州大学材料及冶金学院材料物理性能复习资料一．名词解释：1. 磁化：物质在磁场中由于受磁场的作用表现出来一定的磁性的现象。

3.磁矩：及磁偶极子等效的平面回路的电流和回路面积的乘积定义为磁矩。

其方向及环形电流法线方向一致，可用右手定则确定。

4.磁化强度M：一个物体在外磁场中被磁化的程度，用单位体积内磁矩多少来衡量，5.抗磁性：磁化方向及外加磁场方向相反，即当磁化率χ或磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。

χ＝M/H＜0，很小，约为-10-4～-10-6。

6.顺磁性：在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，材料显示极弱的磁性。

磁化强度M及外磁场方向一致，M为正，而且M严格地及外磁场H成正比。

7.铁磁性：过渡金属Fe、Co、Ni和某些稀土金属如Gd等物质，无论是否施加外磁场，都具有永久磁矩，且在无外加磁场或较弱的磁场作用下，就能产生很大的磁化强度。

室温下的磁化率χ很大，可达106数量级，属于强磁性物质。

8.热传导：当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端的现象。

9.热阻：是材料对热传导的阻隔能力。

11.热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀。

12.魏得曼-弗兰兹定律：在室温下许多金属的热导率及电导率之比几乎相同，而不随金属的不同而改变。

13.材料的热稳定性：热稳定性是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，又称为抗热震性。

14.导体：可在电场作用流动自由电荷的物体，能传导电流的元件15.绝缘体：不善于传导电流的物质16.半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并且有负的电阻温度系数的材料17、磁畴：未加磁场时铁磁质内部已经磁化到饱和状态的若干个小区域。

18、磁矫顽力：反磁化过程中，当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相相等时，它们的磁化对外对外部的效果相互抵消，有效磁化强度为零，这时的磁场强度称为磁矫顽力。

19、磁化率：即单位外磁场强度下材料的磁化强度。

它的大小反映了物质磁化的难易程度，是材料的一个重要的磁参数。

材料物理性能总复习

奈曼-柯普定律
化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
杜隆珀替定律
恒压下元素的原子热容等于25J/(K.mol)。
经典热容理论：模型过于简单，不能解释低温下热容减小的现象
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2、经典热容理论
• 爱因斯坦热容理论假设：每个原子皆为一个独立的振子，原子之间彼此无关。
高温部分符合较好，但低温部分的理论值比实验值下降得过快。
磁性是一切物质的基本属性，从微观粒子到宏观物体以至于宇宙间的天体都存在着磁的现象。磁性是磁性材料的一种使用性能，磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能。
材料的磁学性能
01
02
1、基本磁参量的概念与定义以及影响因素
磁矩
磁化强度
磁导率
方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环形面积的乘积IΔS，与电流I和封闭环形面积ΔS成正比
6、半导体的载流子浓度、迁移率及其电阻率本征半导体本征载流子浓度与温度T和禁带宽度Eg 有关：随温度增加，载流子浓度增加；禁带宽度大时，载流子浓度小； μn 和μp 分别表示在单位场强下自由电子和空穴的平均漂移速度（cm/s），称为迁移率。杂质半导体多子导电
温度升高
半导体载流子浓度、迁移率及其电阻率与温度的关系
n -- 单位体积内载流子数目 q -- 为每一载流子携带的电荷量
E -- 为外电场电场强度
μ为载流子的迁移率，其含义为单位电场下载流子的平均漂移速度。
J -- 为电流密度
2、导电性本质因素
决定材料导电性好坏的本质因素有两个：
载流子浓度
载流子迁移率
温度、压力等外界条件，以及键合、成分等材料因素都对载流子数目和载流子迁移率有影响。任何提高载流子浓度或载流子迁移率的因素，都能提高电导率，降低电阻率。

材料物理性能复习资料整理

材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变。

材料承受外力作用、抵抗变形的能力及其破坏规律，称为材料的力学性能或机械性能。

材料在单位面积上所受的附加内力称为应力。

法向应力导致材料伸长或缩短，而剪切应力引起材料的切向畸变。

应变是用来表征材料在受力时内部各质点之间的相对位移。

对于各向同性材料，有三种基本类型的应变：拉伸应变ε，剪切应变γ和压缩应变Δ。

若材料受力前的面积为A0，则σ0=F/A0称为名义应力。

若材料受力后面积为A，则σT=F/A称为真实应力。

对于理想的弹性材料，在应力作用下会发生弹性形变，其应力与应变关系服从胡克（Hook）定律（σ=Eε）。

E是弹性模量，又称为弹性刚度。

弹性模量是材料发生单位应变时的应力，它表征材料抵抗形变能力（即刚度）的大小。

E越大，越不容易变形，表示材料刚度越大。

弹性模量是原子间结合强度的标志之一。

泊松比：在拉伸试验时，材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值。

粘性形变是指粘性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变，该形变随时间增加而增大。

材料在外应力去除后仍保持部分应变的特性称为塑性。

材料发生塑性形变而不发生断裂的能力称为延展性。

在足够大的剪切应力τ作用下或温度T较高时，材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。

滑移和孪晶：晶体塑性形变两种基本形式。

蠕变是在恒定的应力σ作用下材料的应变ε随时间增加而逐渐增大的现象。

位错蠕变理论：在低温下受到阻碍而难以发生运动的位错，在高温下由于热运动增大了原子的能量，使得位错能克服阻碍发生运动而导致材料的蠕变。

扩散蠕变理论：材料在高温下的蠕变现象与晶体中的扩散现象类似，蠕变过程是在应力作用下空位沿应力作用方向（或晶粒沿相反方向）扩散的一种形式。

晶界蠕变理论：多晶陶瓷材料由于存在大量晶界，当晶界位相差大时，可把晶界看成是非晶体，在温度较高时，晶界粘度迅速下降，应力使得晶界发生粘性流动而导致蠕变。

材料物理性能复习资料

材料物理性能复习资料材料物理性能总复习(⽆材⼀)考试题型：1 名词解释 5个*3分，共15分；2 简答 7个*5分，共35分；3 计算 2个*10分，共20分；4 论述 2个*15分，共30分。

考试时间：2013-1-14. 考试重点1 材料的受⼒形变不同材料应⼒应变曲线的区别A （A 点）：⽐例极限; E （B 点）：弹性极限; P （C 点）：屈服极限; U （D 点）：断裂极限;E ，可逆线性正⽐例关系，当应⼒在 E 和 P 之间，外⼒去除后有⼀定程度的永久变形，即发⽣塑性变形陶瓷材料⼀般没有塑性变形，发⽣脆性断裂应⼒：单位⾯积上所受内⼒。

ζ=F/A由于材料的⾯积在外⼒作⽤下，可能有变化，A 就有变化，有名义应⼒和实际（真实）应⼒ P4. 应变：描述物质内部各质点之间的相对位移名义位移的应变：实际应变和L0有关，可以通过公式推导获得由于材料的不同⽅向的应变，因此考虑可以采⽤和应⼒分解的办法来解决，具体看教材第6-7页虎克定律：σ=E ε⽐例系数E 成为弹性模量（Elastic Modulus ）,⼜称弹性刚度相关概念：应⼒应变虎克定律弹性模量001L L L L L ?=-=ε三种应变类型的弹性模量杨⽒模量E ；剪切模量G ；体积模量B 弹性模量：原⼦间结合强度的标志之⼀两类原⼦间结合⼒与原⼦间距关系曲线弹性模量实际与曲线上受⼒点的曲线斜率成正⽐结合键、原⼦之间的距离、外⼒作⽤也将改变弹性模量的值温度升⾼，原⼦之间距离变⼤，弹性模量下降弹性模量的本质特征；弹性模量的影响因素；晶粒、异相、⽓孔、杂质等，弹性模量的计算公式及⽅法；把材料看成材料的串联或者并联，我们可以得到其上限模量和下限模量，如下⾯的公式表⽰：（P13）复合材料弹性模量及应⼒的计算。

陶瓷材料弹性常数和⽓孔率关系多⽓孔陶瓷材料可以看成⼆相材料，其中⼀相的刚度为0 陶瓷材料的弹性模量随⽓孔率变化的表达式是：b 是与制备⼯艺有关常数.当泊松⽐0.3，f1和f2分别是1.9和0.9，和教材上p13公式1.21⼀样粘弹性：⼀些⾮晶体,有时甚⾄多晶体在⽐较⼩的应⼒时同时表现出粘性和弹性。

材料物理性能复习重点

1.热容：热容是使材料温度升高1K所需的热量。

公式为C=ΔQ/ΔT=dQ/dT (J/K)；它反映材料从周围环境中吸收热量的能力，与材料的质量、组成、过程、温度有关。

在加热过程中过程不同分为定容热容和定压热容。

2.比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K所需的热量称为比热容每个物质中有两种比热容，其中c p＞c v，c v不能直接测得。

3.摩尔热容：1mol的物质在没有相变或化学反应条件下升高1K所需的能量称为摩尔热容，用Cm表示，单位为J/(mol·K)4.热容的微观物理本质：材料的各种性能（包括热容）的物理本质均与晶格热振动有关。

5.热容的实验规律：1.对于金属:2.对于无机材料（了解）1.符合德拜热容理论，但是德拜温度不同，它取决于键的强度、材料的弹性模量、熔点等。

2.对于绝大多数氧化物，碳化物，摩尔热容都是从低温时一个最低值增到到1273K左右近似于3R，温度进一步升高，摩尔热容基本没有任何变化。

3.相变时会发生摩尔热容的突变4.固体材料单位体积热容与气孔率有关，多孔材料质量越小，热容越小。

因此提高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密度的耐火砖所需的热量。

6.经典理论传统理论不能解决低温下Cv的变化，低温下热容随温度的下降而降低而下降，当温度接近0K时热容趋向于07.量子理论1.爱因斯坦模型三个假设：1.谐振子能量量子化2.每个原子是一个独立的谐振子3.所有原子都以相同的频率振动。

爱因斯坦温度：爱因斯坦模型在T >> θE 时，Cv，m=3R,与实验相符合，在低温下，T当T << θE时Cv，m比实验更快趋于0，在T趋于0时，Cv,m也趋于零。

爱因斯坦模型不足之处在于：爱因斯坦模型假定原子振动不相关，且以相同频率振动，而实际晶体中，各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动，而是原子间有耦合作用，点阵波的频率也有差异。

温度低尤为明显2.德拜模型德拜在爱因斯坦的基础上，考虑了晶体间的相互作用力，原子间的作用力遵从胡克定律，固体热容应是原子的各种频率振动贡献的总和。

材料物理性能复习重点-图文

材料物理性能复习重点-图文第二章非组织敏感：弹性模量，热膨胀系数，居里点（成分）组织敏感性：内耗，电阻率，磁导率（成分及组织）相对电导率：IACS%定义：把国际标准纯软铜（在室温20度，电阻率为0.01724.mm2/m）的电导率作为100%，其它导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。

载流子：电荷的载体（电子，空穴，正离子，负离子）物体的导电现象的微观本质是：载流子在电场作用下的定向迁移迁移数t某，也称输运数（tranferencenumber)定义为：某t某T式中：σT为各种载流子输运电荷形成的总电导率σ某表示某种载流子输运电荷的电导率t某的意义：是某一种载流子输运电荷占全部电导率的分数表示。

载流子与导电性能的关系：因素：单位体积中可移动的带电粒子数量N每个载流子的电荷量q载流子的迁移率μ迁移率：受到外加电场作用时，材料中的载流子移动的难易程度令μ=v/E，并定义其为载流子的迁移率。

其物理意义为载流子在单位电场中的迁移速度。

σ=Nqμ迁移率的影响因素：1.温度越高，平均碰撞间隔时间t越小，迁移率越小2.晶体缺陷越多，………………电子的平均自由程n为电子的密度2金属导电机制：载流子为自由电子。

经典理论：所有自由电子都对导电做出贡献。

所以有n为电子的平均速度m为电子的质量量子理论，两点基本改进:nef表示单位体积内实际参加热传导的电子数,即费米面能级附近参加电传导的电子数m某为电子的有效质量，考虑晶体点阵对电场作用的结果2eff某f实际导电的载流子为费米面附近的自由电子！nelmvnelmv产生电阻的根本原因：当电子波通过一个理想晶体点阵时（0K），它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才会受到散射（不相干散射）。

理想晶体中晶体点阵的周期性受到破坏时，才产生阻碍电子运动的条件。

（1）晶格热振动（温度引起的离子运动振幅的变化）（2）杂质的引入，位错及点缺陷在电子电导的材料中，电子与点阵的非弹性碰撞引起电子波的散射是电子运动受阻的本质原因。

材料物理性能部分资料

1.光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。

P22.波粒二象性是一切物质（包括电磁场）所具有的普遍属性。

P33.描述电子运动的概率波的波动方程是薛定谔方程。

P44.不允许的能量区间称为禁带。

P155.原子基态价电子能级分裂而成的能带称为价带。

相应于价带以上的能带（即第一激发态）称为导带。

P186.在晶格中存在角频率为ω的平面波，称此波为格波。

格波的特点是晶体中原子的振动，且相邻原子之间存在固定的位相。

P207.把频率和波矢的关系叫色散关系。

P208.声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。

（声子的概念）P259.由复杂的力化学反应引起的高聚物的特殊流动称为化学流动．．．．是流动的主要机．．．．。

分段位移理。

P3910.热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。

P4211.在20世纪已发现了两个有关晶体热容的经验定律。

一是元素的热容定律——杜隆–珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/(K∙mol)；另一个是化合物的热容定律——奈曼–柯普定律：化合物热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。

P4312.热容是和温度无关的常数，这就是杜隆–珀替定律。

由于双原子的固态化合物，1mol中的原子数为2N，故摩尔热容为=2×25J/(K∙mol)，三原子固态化合物的摩尔热容C v=3×25J/(K∙mol)，依此类推。

P4313.物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为膨胀．．。

P4814.当固体材料一端的温度比另一端高时，热量就会从热端自动的传向冷端，这个现象就称为热传导．．．。

P5215.气体的传热是依靠分子的碰撞来实现的，在固体中组成晶体的质点处在一定的位置上，相互之间有一定的距离，质点只能在平衡位置附近作微小的振动。

P52 （气体的热传导公式：λ=cvl/3）固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。

材料物理性能期末复习考点

材料物理性能期末复习考点
1.力学性能
-弹性模量：描述材料在受力后能恢复原状的能力。

-抗拉强度和屈服强度：材料在受拉力作用下能够承受的最大应力。

-强度和硬度：表示材料对外界力量的抵抗能力。

-延展性和韧性：描述材料在受力下发生塑性变形时的能力。

-蠕变：材料在长期静态载荷下发生塑性变形的现象。

2.电学性能
-电导率：描述材料导电的能力。

-电阻率：描述材料导电困难程度的量。

-介电常数和介电损耗：材料在电场中储存和散失电能的能力。

-铁电性和压电性：描述材料在外加电场或机械压力下产生极化效应的能力。

-半导体性能：半导体材料的导电性能受温度、光照等因素的影响。

3.热学性能
-热导率：描述材料传热能力的指标。

-线热膨胀系数：描述材料在温度变化下线膨胀或收缩的程度。

-热膨胀系数：描述材料在温度变化下体积膨胀或收缩的程度。

-比热容：描述单位质量材料在温度变化下吸收或释放热能的能力。

-崩裂温度：材料在受热时失去结构稳定性的温度。

4.光学性能
-折射率：描述光在材料中传播速度的比值。

-透射率和反射率：描述光在材料中透过或反射的比例。

-吸收率：光在材料中被吸收而转化为热能的比例。

-发光性能：描述材料能否发光以及发光的颜色和亮度。

-线性和非线性光学效应：描述材料在光场中的响应特性。

以上是材料物理性能期末复习的一些考点，希望能帮助到你。

但需要注意的是，这只是一部分重点，你还需要结合教材和课堂笔记，全面复习和理解这些概念和原理。

祝你考试顺利！。

江大材料物理性能复习资料

江大材料物理性能复习资料第一章材料的热学性能1.热容的概念(P42)：热容是分子或原子热运动的能量随温度变化而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K 所需增加的能量。

温度不同，物体的热容不一定相同，温度T 时物体热容为：)/()(K J T Q C T T ??=（简单点就直接用这个吧：T Q C ??=） PS ：物理意义：吸收热量提高点阵振动能量，对外做功，加剧电子运动比热容（单位质量）：Tm Q C = 2.晶体热容的经验定律(P42)：杜隆—珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/(K ·mol)奈曼—柯普定律：化合物热容等于构成此化合物各元素原子热容之和3.从材料结构比较金属、无机非金属、高聚物的热容大小(P46)：A 金属：a 纯金属：热容由点阵振动和自由电子运动两部分组成：T T C C C e V L V V γα+=+=3b 合金金属：符合奈曼—柯普定律∑==+++=n i i m inm n m m m C x C x C x C x C 12121B 无机非金属：a 符合热容理论，一般都是从低温时的一个低数值增加到1273K 左右近似于25J/(K ·mol)的数值；b 无机材料热容与材料结构关系不大，但单位体积热容与气孔率有关，多孔质轻热容小；c 当材料发生相变：一级相变：体积突变，有相变潜热，温度T c 热容无穷大，不连续变化；二级相变：无体积突变，无相变潜热，在转变点热容达到有限极大值(P47C 高聚物：多为部分结晶或无定型结构，热容不一定符合理论式，热容相对较大，且由化学结构决定，温度升高链段振动加剧，改变链运动状态（主链、支链（链节、侧基））。

4.从材料结构比较金属、无机非金属、高聚物的热传导机制(P53)：A 金属：有大量自由电子，且电子质轻，实现热量迅速传递，热导率一般较大。

纯金属温度升高使自由程减小作用超过温度直接作用，热导率随温度上升而下降；合金热传导以自由电子和声子为主，因异类原子存在，温度本身起主导作用，热导率随温度上升增大。

材料物理性能考点

一、概念1、剩余磁感应强度与矫顽力？答：剩余磁感应强度：在磁滞回线中当H=0时，此时磁感应强度称为剩余磁感应强度，用Br表示。

矫顽力：当磁场增到某一数值，壁移就发生大的跳跃，以致完全吞没了正向磁畴，当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相等时，有效磁化强度等于零，这时的磁场强度即为矫顽力。

2、比较铁磁性与顺磁性的异同点？答：铁磁性：源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化磁化曲线为曲线铁磁性为磁畴的取向一致顺磁性：源于原子的固有磁矩磁化曲线为直线顺磁性为磁矩的取向一致3、磁化曲线、磁滞回线的特征点及其概念？答：图略第一阶段为起始磁化阶段，此时H很小，B随H的增加而增大，此阶段为可逆阶段。

第二阶段为急剧磁化阶段，此时u有最大值，B随H的增加而增大，此阶段为不可逆阶段。

第三阶段为缓慢磁化阶段，B随H的增加而缓慢增大，最终趋向于磁饱和，该阶段可逆。

Bs：饱和磁感应强度 Br：剩余磁感应强度 Hc：矫顽力4、动滞后型内耗与静滞后型内耗的区别？答：动滞后性内耗与频率有关，与振幅无关。

静滞后型内耗与振幅有关，与频率无关动滞后性内耗：应变—应力滞后回线的出现是由于试样动态性会决定的，回线的面积与振动频率的关系很大，但与振幅无关，如果试验是静态的进行，即试验时应力的施加和撤除都非常缓慢，也不会产生内耗。

静滞后型内耗：指弹性范围内与加载速度无关，应变变化落后于应力的行为，应力变化时，应变重视瞬时调整到相反的值，这种滞后回线的面积是恒定的，与振动频率无关。

5、产生热释电性的条件？答：①具有自发极化的唯一极轴②结构无对称性6、电介质的极化及超导体的两个基本特征？答：电介质的极化：电解质在电场作用下产生束缚电荷的现象称为电介质的极化超导的两个基本特征：完全导电性和完全抗磁性7、金属材料的热容由哪两部分组成？答：点阵振动热容和自由电子运动的热容8、高聚物的热容比金属和无机材料大的原因？答：因为高分子材料的比热容由化学结构决定，温度升高，是链段振动加剧，而高聚物为长链，使之改变运动状态困难，因而，需提供更多的能量。

材料物理性能期末考试复习重点(非常全-可缩印)

热容是物体温度升高1K 所需要增加的能量。

它反映材料从周围环境中吸收热量的能力。

是分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量。

不同环境下，物体的热容不同。

热容是随温度而变化的，在不发生相变的条件下，多数物质的摩尔热容测量表明，定容热容C 和温度的关系与定压热容有相似的规律。

(1)在高温区：定压热容Cv 的变化平缓；(2)低温区：Cv 与T^3成正比；(3)温度接近0K 时，Cv 与T 成正比；(4)0K 时，Cv=0；热容的来源：受热后点阵离子的振动加剧和体积膨胀对外做功，此外还和电子贡献有关，后者在温度极高（接近熔点）或极低（接近0K ）的范围内影响较大，在一般温度下则影响很小。

晶态固体热容的经验定律和经典理论：(1)元素的热容定律—杜隆一珀替定律：热容是与温度T 无关的常数。

恒压下元素的原子热容为25J/ (k ·mol)；（2）化合物的热容定律—奈曼—柯普定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和。

德拜模型:考虑了晶体中原子的相互作用。

晶体中点阵结构对热容的主要贡献是弹性波振动，波长较长的声频支在低温下的振动占主导地位，并且声频波的波长远大于晶体的晶格常数，可以把晶体近似为连续介质，声频支的振动近似为连续，具有0～ωmax 的谱带的振动。

可导出定压热容的公式：34)/(5/12,D T R m Cv θπ=由上式可以得到如下的结论：（1）当温度较高时，即处于高温区定压热容=3Nk=3R ，即杜隆—珀替定律，与实验结果吻合；（2）当温度很低时，小于德拜温度时，定压热容与T^3成正比，与实验结果吻合。

（3）当T →0时，C V 趋于0，与实验大体相符。

但T^3定律，与实验结果的T 规律有差距。

德拜模型的不足：（1）由于德拜把晶体近似为连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用，使得对一些化合物的热容的计算与实验不符。

（2）对于金属类晶体，没有考虑自由电子的贡献，使得其在极高温和极低温区与实验不符。

材料物理性能复习资料

晶格热振动：晶体中的质点总是围绕着平衡位置作微小振动。

格波:晶格振动以波的形式在材料内传播。

热容：在没有相变或化学反应的条件下，材料温度升高1K时所吸收的热量(Q)，单位为J／k。

声频支振动:格波中频率甚低的振动波，质点彼此之间的位相差不大时，格波类似于弹性体中的应变波.光频支振动:格波中频率甚高的振动波，质点间的位相差很大，邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区为什么温度升高材料会吸收热量？这是因为温度升高时，晶格振动加剧，材料的内能增加；另外，吸收的热量与过程有关，若温度升高时体积发生膨胀，物体还要对外作功。

热容是材料的焓随温度变化而变化的一个物理量，这就是热容的本质。

组织转变对热容的影响:①一级相变：相变在某一温度点完成，除体积突变外，还同时吸收和放出潜热的相变。

如金属三态转变、同素异构转变、合金的共晶和包晶转变等。

特点：如图1-6(a)所示，加热到Tc时，热焓H发生突变，热容为无限大。

②二级相变：是在一定温度区间内逐步完成。

如磁性转变、bbc点阵有有序—无序转变、合金的超导转变等。

特点：如图1-6(b)所示，热焓无突变，仅在相变点附近的狭窄区域内加剧，同时热容也发生剧烈变化，但为有限值。

相变的潜热对应于图中的阴影部分面积。

热容的测量:1.量热计法2.撒克斯法3.热分析法热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象。

线膨胀系数：温度升高1K时，物体的相对伸长。

线性振动：是指质点间的作用力与距离成正比。

热膨胀和结合能、熔点的关系:固体材料的热膨胀与晶体点阵中质点的位能性质有关，而质点的位能性质是由质点间的结合力特性所决定的。

所以，质点间结合力强，热膨胀系数小.熔点也取决于质点间的结合力。

所以熔点高的材料膨胀系数小。

热膨胀系数的测定：要测准材料的平均线膨胀系数，关键在于能否精确地给出试样温度变化值△T并同时精确反映出此时试样长度的变化值△L。

通常把能给出试样长度随温度变化的装置称为膨胀仪。

材料物理性能复习资料(光学)

1，光传播的基本理论：波粒二象性：物理学的研究向我们揭示了：“光”的本质是一种电磁波，并且具有“波”、“粒”二象性粒子性物理量——ε＝h υ，p ＝h/λ——波动性物理量（1）光的电磁性：光既可以看做光波又可以看做光子流。

光子是电磁场能量和动量量子化粒子，而电磁波是光子的概率波。

（2）光和物质的相互作用：光子的静止质量为零，它在真空中的传播速度为光速。

（a ）光子只能传递量子化的能量：ε= h ν ν为光波电磁场的频率；h 为普朗克常数。

（b ）光子还具有动量 :P = h/λ λ为光的波长。

2，光学性能：就是材料暴露在电磁辐射，尤其在可见光中的响应。

3，折射率：当光从真空进入较致密的材料时,其速度是降低的。

折射率定义为：光在真空和材料中的速度之比。

即： n = v 真空/v 材料 = c/v 材料 4，绝对折射率与相对折射率（1）绝对折射率：材料相对于真空中的折射率称为绝对折射率。

一般将真空中的折射率定为1。

（2）相对折射率：材料相对于空气的折射率称为相对折射率： n ′=va/v 材料（3）绝对折射率与相对折射率的关系：因此，n=na ·n ′=1.00023 n ′ 5，材料间的相对折射率：如果光从材料1，通过界面传入材料2时，与界面法向所形成的入射角i1，折射角i2与二种材料的折射率n1和n2有下关系; v1及v2分别表示光在材料l 及2中的传播速度 n21为材料2相对于材料l 的相对折射率6，影响折射率的因素：（1）构成材料的离子半径：介质的折射率随介质的介电常数ε的增大而增大。

ε与介质的极化现象有关。

当离子半径增大时，其介电常数ε增大，因而折射率n 也随之增大。

（2）材料的结构，晶型和非晶态：（a ）均质材料：对于非晶态和立方晶体材料，当光通过时，光速不因传播方向改变而改变，材料只有一种折射率，称为均质材料。

（b ）非均质材料：光通过非均质材料，一般会产生双折射现象。

材料物理性能考试重点

篇一：材料物理性能考试重点、复习题1. 格波：在晶格中存在着角频率为ω的平面波，是晶格中的所有原子以相同频率振动而成的波，或某一个原子在平衡附近的振动以波的形式在晶体中传播形成的波。

2. 色散关系：频率和波矢的关系3. 声子：晶格振动中的独立简谐振子的能量量子4. 热容：是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。

5. 两个关于晶体热容的经验定律：一是元素的热容定律----杜隆-珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/(K*mol);另一个是化合物的热容定律-----奈曼-柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。

6. 热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀7. 固体材料热膨胀机理：材料的热膨胀是由于原子间距增大的结果，而原子间距是指晶格结点上原子振动的平衡位置间的距离。

材料温度一定时，原子虽然振动，但它平衡位置保持不变，材料就不会因温度升高而发生膨胀；而温度升高时，会导致原子间距增大。

8. 温度对热导率的影响：在温度不太高时，材料中主要以声子热导为主,决定热导率的因素有材料的热容C、声子的平均速度V和声子的平均自由程L,其中v通常可以看作常数,只有在温度较高时,介质的弹性模量下降导致V减小。

材料声子热容C在低温下与温度T3成正比。

声子平均自由程V随温度的变化类似于气体分子运动中的情况，随温度升高而降低。

实验表明在低温下L值的变化不大，其上限为晶粒的线度，下限为晶格间距。

在极低温度时，声子平均自由程接近或达到其上限值—晶粒的直径；声子的热容C则与T3成正比；在此范围内光子热导可以忽略不计，因此晶体的热导率与温度的三次方成正比例关系。

在较低温度时，声子的平均自由程L随温度升高而减小，声子的热容C仍与T3成正比，光子热导仍然极小，可以忽略不计，此时与L相比C对声子热导率的影响更大,因此在此范围内热导率仍然随温度升高而增大,但变化率减小。

材料物理性能期末复习考点

一名词解释1.声频支振动：震动着的质点中所包含的频率甚低的格波,质点彼此之间的相位差不大，格波类似于弹性体中的应变波,称声频支振动.2。

光频支振动：格波中频率甚高的振动波,质点间的相位差很大，临近质点的运动几乎相反，频率往往在红外光区，称光频支振动。

3.格波:材料中一个质点的振动会影响到其临近质点的振动，相邻质点间的振,动会形成一定的相位差,使得晶格振动以波的形式在整个材料内传播的波。

4。

热容：材料在温度升高和降低时要时吸收或放出热量，在没有相变和化学反应的条件下,材料温度升高1K时所吸收的热量。

5。

一级相变:相变在某一温度点上完成，除体积变化外，还同时吸收和放出潜热的相变。

6.二级相变：在一定温度区间内逐步完成的，热焓无突变，仅是在靠近相变点的狭窄区域内变化加剧，其热熔在转变温度附近也发生剧烈变化，但为有限值的相变。

7。

热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象.8。

热膨胀分析：利用试样体积变化研究材料内部组织的变化规律的方法.9。

热传导：当材料相邻部分间存在温度差时,热量将从温度高的区域自动流向温度低的区域的现象。

10。

热稳定性（抗热震性）:材料称受温度的急剧变化而不致破坏的能力.11。

热应力：由于材料的热胀冷缩而引起的内应力.12.材料的导电性：在电场作用下,材料中的带电粒子发生定向移动从而产生宏观电流13。

载流子:材料中参与传导电流的带电粒子称为载流子14.精密电阻合金：需要电阻率温度系数TRC或者α数值很小的合金,工程上称其为精密电阻合金15。

本征半导体：半导体材料中所有价电子都参与成键，并且所有键都处于饱和(原子外电子层填满）状态，这类半导体称为本征半导体。

16. n型半导体：掺杂半导体中或者所有结合键处被价电子填满后仍有部分富余的价电子的这类半导体。

17. p型半导体：在所有价电子都成键后仍有些结合键上缺少价电子，而出现一些空穴的一类半导体.18.光致电导：半导体材料材料受到适当波长的电磁波辐射时,导电性会大幅升高的现象。

材料物理性能复习资料

1、固体无机材料的物理性能主要包括力（可用机械性能代替）、热、光、电、磁、辐照（或写成辐射）、介电、声等方面的性能。

2、超导体的三个性能指标分别是指：临界转变温度、临界磁场强度、临界电流密度3、导热的微观机制有：电子热导和声子热导（也可写作电子导热和声子导热）4、光子通过固体会发生反射、折射、透过、吸收现象；5、原子本征磁矩包括电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩；6、顺磁性产生的基本条件：一、具有奇数个电子的原子或点陈缺陷，二、内壳层未被填满的原子或离子，这样使原子的固有磁矩不为零；7、钛酸钡（BaTiO 3）具有哪些介电性：压电性、热释电性、铁电性；8、热应力的来源：因热胀冷缩而产生的热应力、因温度梯度而产生热应力和多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生的热应力；9、光磁记录时可以采用居里温度和补偿温度两种不同温度下的写入方式10核外电子的能量由主量子数n 、角量子数l 、磁量子数m 、自旋量子数ms 这四种量子数来确定11理想金属的电阻来源为电子散射、声子散射12电介质的主要性能指标有介电常数ε、介电损耗因子ε''、介电强度、品质因子()1tan -δ、介电电导率10、热膨胀来自于原子的非简谐振动；13、可以通过居里温度点进行磁场热处理（或“冷加工”）获得磁织构；14、电介质的击穿有电击穿、热击穿、化学击穿三种模式15、电阻产生的本质是晶体点阵的完整性遭到破坏的地方，电子波受到散射16、压电体具有的最典型晶体结构特征是无中心对称结构；17、电容器的电流由理想电容器所造成的电流；电容器真实电介质极化建立的电流；电容器真实电介质漏电流三部分构成 18、彩色光的三个基本参量是亮度、色调、色饱和度；19、技术磁化可以通过磁畴的旋转和磁畴壁的迁移两种形式进行；20、减少退磁能是产生分畴的基本动力，但却增加了畴壁能；21、赛贝克效应和珀尔贴效应热电效应互为可逆热电效应；22、固体热容包括晶格热容、电子热容两部分；23、德拜温度是反映原子间结合力的重要物理量；24、固体中的导热主要是由晶格振动的格波（声子）和自由电子的运动来实现25、在计算半导体中的载流子数量时需要用到费米-狄拉克统计26、自由电子至少是二重简并态27、众所周知，纯银的导电性比纯铝好，纯铝中溶入5%的纯银后形成的合金，一般来说其导电性将降低，导热性将降低28、离子型导体在高温区导电的特征是本征导电，低温区是杂质导电29、电介质极化的类型主要有：位移极化、空间电荷极化、驰豫极化、取向极化30、原子磁矩包括电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原子核磁矩31、磁畴的起因是减小退磁能32、常见的三种热电效应是赛贝克、帕尔贴、汤姆逊33、只有在发生非弹性应变（表达出与此意思相同的亦可得分，如“应力与应变相差一个相位”，回答滞弹性或粘弹性只能算半对时才能产生内耗；34、固体对所有作用力的反应的实质来自于原子间相互作用的势能35、固体物质中有电子、空穴、正离子、负离子四种载流子能够形成导电36、电阻产生的波长为500 nm 的单色光相当于波数为 20000 的单色光37、马氏体不锈钢是铁磁性材料，奥氏体不锈钢不是铁磁性材料；38、激光器是光波谐振器，由光波放大器（或激光工作物质）、谐振腔、泵浦系统三部分构成，激活离子的作用是提供亚稳态能级； 39、波长与波数的换算关系式是 n 710=λ, λ:波长(nm), n: 波数(1-cm )（需指明符号的含义）；40、家用电脑光盘上的数据一般可以通过克尔效应读出；41、固体对所有作用力的反应的实质来自于原子间相互作用的势能42、固体电阻产生的基本机制是电子散射和声子散射。

材料物理性能-复习资料

材料物理性能-复习资料第⼆章材料的热学性能热容：热容是分⼦或原⼦热运动的能量随温度⽽变化的物理量，其定义是物体温度升⾼1K所需要增加的能量。

不同温度下，物体的热容不⼀定相同，所以在温度T时物体的热容为：物理意义：吸收的热量⽤来使点阵振动能量升⾼，改变点阵运动状态，或者还有可能产⽣对外做功；或加剧电⼦运动。

晶态固体热容的经验定律：⼀是元素的热容定律—杜隆-珀替定律：恒压下元素的原⼦热容为25J/（K?mol）；⼆是化合物的热容定律—奈曼-柯普定律：化合物分⼦热容等于构成此化合物各元素原⼦热容之和。

不同材料的热容：1.⾦属材料的热容：由点阵振动和⾃由电⼦运动两部分组成，即式中和分别代表点阵振动和⾃由电⼦运动的热容；α和γ分别为点阵振动和⾃由电⼦运动的热容系数。

合⾦的摩尔热容等于组成的各元素原⼦热容与其质量百分⽐的乘积之和，符合奈曼-柯普定律：式中，n i和c i分别为合⾦相中元素i的原⼦数、摩尔热容。

2.⽆机材料的热容：（1）对于绝⼤多数氧化物、碳化物，热容都是从低温时的⼀个低的数值增加到1273K左右的近似于25J/(K·mol)的数值。

温度进⼀步增加，热容基本⽆变化。

（也即它们符合热容定律）（2）对材料的结构不敏感，但单位体积的热容却与⽓孔率有关。

⽓孔率越⾼，热容越⼩。

相变可分为⼀级相变和⼆级相变。

⼀级相变：体积发⽣突变，有相变潜热，例如，铁的a-r转变、珠光体相变、马⽒体转变等；⼆级相变：⽆体积发⽣突变、⽆相变潜热，它在⼀定温度范围逐步完成。

例如，铁磁顺磁转变、有序-⽆序转变等，它们的焓⽆突变，仅在靠近转变点的狭窄温度区间内有明显增⼤，导致热容的急剧增⼤，达转变点时，焓达最⼤值。

3.⾼分⼦材料热容：⾼聚物多为部分结晶或⽆定形结构，热容不⼀定符合理论式。

⼀般，⾼聚物的⽐热容⽐⾦属和⽆机材料⼤，⾼分⼦材料的⽐热容由化学结构决定，它存在链段、链节、侧基等，当温度升⾼时，链段振动加剧，⽽⾼聚物是长链，使之改变运动状态较困难，因⽽，需提供更多的能量。

材料物理性能复习

※ 材料的导电性能1、霍尔效应电子电导的特征是具有霍尔效应。

置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。

形成的电场EH ，称为霍尔场。

表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数，定义为：霍尔系数RH 有如下表达式：en R i H 1±= 表示霍尔效应的强弱。

霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、金属的导电机制只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。

利用能带理论严格导出电导率表达式：式中： nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数；m *为电子的有效质量，它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。

此式不仅适用于金属，也适用于非金属。

能完整地反映晶体导电的物理本质。

量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时，它将不受散射而无阻碍的传播，这时电阻为零。

只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射(不相干散射)，这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。

由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。

这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。

3、马西森定律（P94题11）试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时威慑年电阻测量要在低温下进行。

马西森（Matthissen ）和沃格特（V ogt ）早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小，以致于可以略去它们之间的相互影响，把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρʹ组成，这就是马西森定律（ Matthissen Rule ），用下式表示：ρʹ是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。

ρL(T)是与温度有关的电阻率。

4、电阻率与温度的关系金属的温度愈高，电阻也愈大。

若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率，则电阻与温度关系为:在t 温度下金属的电阻温度系数：5、电阻率与压力的关系在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率降低。