材料物理性能
材料物理性能及测试
材料物理性能及测试材料的物理性能是指材料在物理方面的性质和行为，包括材料的力学性能、热学性能、电学性能以及光学性能等。
这些性能对于材料的使用和应用起着重要的作用。
为了准确地评估和测试材料的物理性能，科学家和工程师使用了各种测试方法和仪器设备。
一、力学性能力学性能是衡量材料在外力作用下的行为的一种性能。
主要指材料的强度、韧性、硬度、延展性等。
常用的测试方法包括拉伸测试、压缩测试、剪切测试和弯曲测试等。
1.拉伸测试拉伸测试是一种常见的方法，用来评估材料的强度和延展性。
在拉伸测试中，材料样品被施加拉伸力，通常通过测量载荷和伸长量来计算拉伸应力和应变。
拉伸强度是指材料在拉伸过程中承受的最大应力，屈服强度是指材料开始产生可观察的塑性变形的应力。
2.压缩测试压缩测试用于测量材料在受压力下的性能。
将材料样品放入压力装置中，施加压力使其受到压缩，通过测量载荷和位移来计算压缩应力和应变。
压缩强度是指材料在压缩过程中承受的最大应力。
3.剪切测试剪切测试用于评估材料的抗剪切能力。
将材料样品放入剪切装置中，施加剪切力使其发生剪切变形，通过测量载荷和位移来计算剪切应力和应变。
剪切强度是指材料在剪切过程中承受的最大应力。
弯曲测试用于评估材料在弯曲载荷下的行为。
将材料样品放入弯曲装置中，施加弯曲力使其发生弯曲变形，通过测量载荷和位移来计算弯曲应力和应变。
弯曲强度是指材料在弯曲过程中承受的最大应力。
二、热学性能热学性能是指材料在温度变化下的行为。
主要包括热膨胀性、热导率、比热容等性能。
常用的测试方法包括热膨胀测试、热导率测试和比热容测试等。
1.热膨胀测试热膨胀测试用于测量材料随温度变化而发生的膨胀或收缩。
在热膨胀测试中，材料样品被加热或冷却，通过测量长度变化来计算热膨胀系数。
2.热导率测试热导率测试用于测量材料传导热的能力。
在热导率测试中，材料样品的一侧被加热，另一侧被保持在恒定温度，测量两侧温度差来计算热导率。
3.比热容测试比热容测试用于测量材料吸热或放热的能力。
材料物理性能
材料物理性能
测试弹性模数的必要性
材料物理性能
几种材料在常温下的弹性模数
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比弹性模数
定义：指材料的弹性模数与其单位体积质 量的比值。
陶瓷的比弹性模数一般都比金属材料的大。 在金属材料中，大多数金属的比弹性模数 相差不大。
材料物理性能
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2.3 影响弹性模数的因素
材料的弹性模数是构成材料的离子或分子 之间键合强度的主要标志。
材料物理性能
④ 微观结构
金属材料，在合金成分不变的情况下，显 微组织对弹性模数的影响较小，晶粒大小 对弹性模数无影响。
冷加工可以降低金属及合金的弹性模数 （5%以下），只有形成强的织构才有明显 的影响，并出现弹性各项异性。 作为金属材料刚度代表的弹性模数，是一 个组织不敏感的力学性能指标。
材料物理性能
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真应力—真应变曲线
工程设计和材料选用中一般以工程应力、工程应变为依据. 在材料科学研究中，真应力与真应变将具有重要意义.
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第二节 弹性变形及其性能指标
2.1 弹性变形的本质
材料产生弹性变形的本质，概括来说，都是构成 材料的原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆 位置的反映。
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第一节 力-伸长曲线和应力-应变曲线
1.1 力—伸长曲线
材料物理性能
应力： P
FN
FN A
----胡克定律
Fl FN l l EA EA
其中：E----弹性模量，单位为Pa;
EA----杆的抗拉（压）刚度。 可得胡克定律 的另一种形式
l 规定线应变 l
材料物理性能
量子自由电子理论的主要内容：金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子不被原子所束缚，可以在整个金属中自由地运动。
满带：全带中每一能级都被都被两个电子占据的能带。在能带图中满带是在最下方，该处电子能量低，不足以参加物理过程（除非受激发），因此满带没有导电性。
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。
空带：所属各能级上没电子的能带。因此也无导电性。
价带：与原子中价电子的能量相对应的能带。在半导体或电绝缘体中，价带是满带中能量最高的能带。由于热激发、光辐射或掺入杂质等原因，价带可能失去少量电子，留下空穴，从而产生空穴导电性。
导带：最靠近价带而能量较高的能带.这是除去完全被电子充满的一系列能带外，还有部分被填表满的能带.此带中，电子能自由活动。由于热激发、光辐射或掺入杂质等原因，导带出现少量电子，从而产生电子导电性。
（1）材料抵抗发生瞬时断裂这类破坏的性能，称为抗热冲击断裂性；
（2）材料抵抗在热冲击循环作用下，材料表面开裂、剥落，并不断发展，最终碎裂或变质这类破坏的性能，称为抗热冲击损伤性。
提高抗热冲击断裂性能的措施:1．提高材料强度σ，减小弹性模量E，使σ／E提高。2．提高材料的热导率λ，使R′提高。3．减小材料的热膨胀系数α。4减小表面热传递系数h。5减小产品的有效厚度rm。6有意引入裂纹，是避免灾难性热震破坏的途径。
材料物理性能
材料物理性能材料的物理性能是指材料在受力、受热、受光、受电、受磁等外界作用下所表现出的性质和特点。
它是材料的内在本质，直接影响着材料的使用性能和应用范围。
材料的物理性能包括了热学性能、光学性能、电学性能、磁学性能等多个方面。
首先，热学性能是材料的一个重要物理性能指标。
热学性能包括导热性、热膨胀性和热稳定性等。
导热性是指材料传导热量的能力，通常用热导率来表示。
热膨胀性是指材料在温度变化下的体积变化情况，通常用线膨胀系数来表示。
热稳定性是指材料在高温环境下的性能表现，包括了热变形温度、热老化等指标。
这些性能对于材料在高温环境下的应用具有重要意义。
其次，光学性能是材料的另一个重要物理性能。
光学性能包括透光性、反射率、折射率等指标。
透光性是指材料对光的透过程度，通常用透光率来表示。
反射率是指材料对光的反射程度，通常用反射率来表示。
折射率是指材料对光的折射程度，通常用折射率来表示。
这些性能对于材料在光学器件、光学仪器等领域的应用具有重要意义。
此外，电学性能是材料的另一个重要物理性能。
电学性能包括导电性、介电常数、电阻率等指标。
导电性是指材料导电的能力，通常用电导率来表示。
介电常数是指材料在电场中的极化能力，通常用介电常数来表示。
电阻率是指材料对电流的阻碍程度，通常用电阻率来表示。
这些性能对于材料在电子器件、电气设备等领域的应用具有重要意义。
最后，磁学性能是材料的另一个重要物理性能。
磁学性能包括磁导率、磁饱和磁化强度、矫顽力等指标。
磁导率是指材料对磁场的导磁能力，通常用磁导率来表示。
磁饱和磁化强度是指材料在外磁场作用下的最大磁化强度，通常用磁饱和磁化强度来表示。
矫顽力是指材料在外磁场作用下的抗磁化能力，通常用矫顽力来表示。
这些性能对于材料在磁性材料、电机、传感器等领域的应用具有重要意义。
综上所述，材料的物理性能是材料的重要特性，直接影响着材料的使用性能和应用范围。
不同类型的材料具有不同的物理性能，因此在材料选择和应用过程中，需要充分考虑材料的物理性能指标，以确保材料能够满足特定的使用要求。
材料物理性能
参考书：
材料物理性能 哈尔滨工业大学出版社 邱成军等 TB303/Q712
材料物理性能
机械工业出版社，陈騑騢
TB303/C417
金属材料物理性能
冶金工业出版社 王润
75.211 W35
无机材料物理性能
清华大学出版社 关振铎等
71.2241/460
工程材料的性能、设计与选材 机械工业出版社，柴惠芬,石德珂编
通过材料性能的学习，可以掌握材料性能的基本概念、物理本质、 变化规律及性能指标的工程意义，了解影响材料性能的各种因素及材料 性能与其化学成分、组织结构间的关系，掌握改善和提高材料性能、充 分发挥材料性能潜力的主要途径，同时了解材料性能的测试原理、方法 及相关仪器设备。
只有这样才能在合理选用材料、提高材料性能和开发新材料过程中 具有必须的基本知识、基本技能和明确的思路。
（3）T→0时，热容为0，与事实相符。
1.爱因斯坦模型
进步：能量量子化，考虑了温度因素。 不足：在T＜＜θE温区理论值较实验值下降得过快。 原因：前提、没有考虑低频率振动对热容的贡献。德拜模型在这一方面 作了改进，故能得到更好结果。
2. 德拜模型
前提：①考虑了晶体中各质点的相互作用；②对热容的贡献主要是频率 较低的声频支振动（0～ωmax），光频支振动对热容的贡献很小，忽略； ③把晶体看作连续介质；④ ωmax由分子密度和声速决定。
材料在不同制造工艺条件下所表现出来的承受加工的能力，是物理、 化学性能的综合。如铸造性能、塑性加工性能、焊接性能、切削加工 性能等。直接影响材料使用的方式、成本、生产效率等。
2.为什么要学习和研究材料的性能
材料性能学是材科科学与工程一级学科专业基础课。因为材料科 学的根本任务是：材料制备、提高材料性能、开发性能优异的新材料、 研究材料的应用，以满足各行业对材料性能要求日益提高的需要。最终 归结到材料性能上。
材料物理性能
裂纹的快速扩展（脆性材料） ：临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度，一旦裂纹临界尺寸就 迅速扩展使材料断裂。因为裂纹扩展力 G=π Cζ ²/E,C↑,G↑而 dWs/dc=2γ 是常数，因此， 裂纹一旦达到临界尺寸开始扩展，G 就越来越大于 2γ ，知道破坏。 亚临界生长：在使用应力下，裂纹随时间的推移而缓慢扩张，这种缓慢扩展叫亚临界生长。 13、 防止裂纹扩展的措施：1.作用应力不超过临界应力；2.在材料中设置吸收能量的机 构 3.认为地在材料中造成大量极微细的裂纹也能吸收能量。 14、 应力腐蚀理论：在一定的环境，温度和应力场强度因子作用下，材料中关键裂纹尖 端处，裂纹扩展动力与裂纹扩展阻力的比较构成裂纹开裂或止裂的条纹。 15、 显微结构对材料脆性断裂的影响：晶粒尺寸愈小，强度愈高；气孔率增加，强度 和弹性模量降低。 16、 提高无机材料强度改进材料韧性的途径：1.微晶，高密度与高纯度，消除缺陷，提 高晶体的完整性，强度增加。2.提高抗裂能力与预加应力。 （钢化玻璃）表面造成一层压 应力层，脆性断裂自表面开始断裂，预加应力吼需要克服该应力后才开始破坏。3.化学 强化。改变表面化学的组成，使表面的摩尔体积比内部的大，由于表面受到内部材料的 限制，就产生两向状态的压应力，从而使表面残余应力更高。通常是一种大离子置换小 离子来提高压应力。 4.相变增韧。 利用多晶多相陶瓷中某些组成成分在不同温度的相变， 体积增大使围观裂纹终止，从而达到增韧的效果。5.弥散增韧。在基体中渗入具有一定 颗粒尺寸的微细粉料，达到增韧的效果。 17、 F,m 的选择原则（纤维与晶体的匹配原则） ：1.使纤维尽可能多的承担外加负荷。为 此，应选用强度及弹性模量比基体高的纤维。2.二者的结合强度适当，否则基体中所承 受的应力无法传递到纤维上。3.应力作用的方向与纤维平行，才能发挥纤维的作用，因 此应注意纤维在基体中的排列。4.纤维与基体的热膨胀系数匹配，最好是纤维的热膨胀 系数略大于基体。5.考虑二者在高温下的化学相容性。必须保证高温下不发生纤维性能 降低的化学反应。6.必须使 Vf>Vf 临界，才能起到强化作用。 18、 热容：物体温度升高 1K 所需要增加的能量 热膨胀：物体的体积或长度随温度的 升高而增大的现象。比热：单位质量的热容。 19、 晶态固体热容经验定律：1.杜隆—珀替定律（元素热容定律） ：恒压下元素的原子 热容为 25J/（K·mol）.实际上，大部分元素的原子热容都接近该值，特别在高温时符合 地更好。局限：轻元素的原子热容有较大误差 2 柯普定律（化合物热容定律） ：化合物 分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。 20、 爱因斯坦，德拜模型比热模型的异同：同：都是在量子理论的基础上求得热容的 表达式，且两者在高温时与经典公式一致；异：1.爱因斯坦比热模型假设的是每个原子 都是一个独立的振子， 原子之间彼此无关。 所导出的热容值仅在高温下与经典公式一致， 而德拜模型考虑了晶体中原子的相互作用，把晶体近似为连续介质，声频支的震动也近 似的看作是连续的，与实验结果十分吻合；2.爱因斯坦模型的假设忽略可原子振动之间 频率的差别，导致模型在低温时不准；德拜模型考虑了晶体中原子的相互作用，高于 Wmax 不在声频支而在光频支范围，对热容贡献小，可忽略。当温度很低时，即 T<<θ D,有 Cv=12/5π 4NK(T/θ D)3,温度越低，近似越好。 热膨胀系数：温度升高 1K，物体的相对伸长或体积的相对增长值。 19、热膨胀机理 固体材料的热膨胀本质， 归结为点阵结构中的质点间平均距离随温度升高而增大。 在晶格振 动中相邻质点间的作用力实际是非线性的，质点在平衡位置两侧时，受力并不对称。在在质 点平衡位置两侧，合力曲线斜率时不相等的。当 r<r0 时，斜率较小，引力随位移的增大要 慢一些。在这样的受力情况下，质点平衡位置就要向右移，温度越高，相邻质点间平均距离
材料物理性能(总结)
一章1、原子间的键合类型有几种？（P1)金属键、离子键、共价键、分子键和氢键2、什么是微观粒子的波粒二象性？（P1）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。
3、什么是色散关系？什么是声子？声子的性质？（P20、P25）将频率和波矢的关系叫做色散关系。
声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。
性质：（1）声子的粒子性：声子和光子相似，光子是电磁波的能量量子，电磁波可以认为是光子流，光子携带电磁波的能量和动量。
（2）声子的准粒子性：准粒子性的具体表现：声子的动量不确定，波矢改变一个周期或倍数，代表同一振动状态，所以不是真正的动量。
4、声子概念的意义？（P25）（1）可以将格波雨物质的相互作用过程理解为，声子和物质的碰撞过程，使问题大大简化，得出的结论也正确。
（2）利用声子的性质可以确定晶格振动谱。
5、简述高聚物分子运动的特点。
（P29）（1）运动单元的多重性（2）分子运动时间的依赖性（3）分子运动的温度依赖性6、影响高聚物玻璃化温度的因素（P33）（1）分子链结构的影响（2）分子量的影响（3）增塑剂的影响（4）外界条件的影响7、影响高聚物流动温度的因素（P39）(1) 分子量（2）分子间作用力（3）外力8、线性非晶高聚物的力学状态？（P29）二章1、材料的热学性能的内容。
(P41)材料的热学性能包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性、熔化和升华等。
2、什么是热容？（P42）什么是杜隆-柏替定律和奈曼-柯普定律（P43）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。
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：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
3、试述线膨胀系数与体膨胀系数的关系。
（P50）4、请分析热膨胀与其他性能的关系。
（P49）5、影响材料热膨胀系数的因素。
（P50）（1）化学组成、相和结构的影响（2）化学键的影响（3）相变的影响6、简述影响热导率的因素。
材料物理性能
2.杜隆-珀替定律（元素的热容定律）：恒压下元素的原子热容为25/(K.mol);热容与温度无关奈曼-柯普定律化合物的热容定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
4.5.热膨胀与化学键关系：对分子晶体，分子间是弱的范德华力作用，膨胀系数大；共价键的材料如金刚石作用力很强，对高聚物沿链方向共价键连接，垂直链的方向近邻分子间是弱范德华力因此结晶高聚物和取向高聚物热膨胀有很大各向异性，高聚物热膨胀系数比金属高7.钢中A、M、F热膨胀系数大小：A＞F＞M8.Me对膨胀系数的影响：主要取决于形成K还是固溶于F中，前者使α增大后者减小。
9.金属、高聚物、无机非金属热传导大小和传导机制：热导率λ是指单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。
金属中有大量质量很轻的自由电子，能迅速传递热，无机非金属中自由电子很少，晶格振动是主要导热机制，低温声子导热（声频支格波—弹性波—声波—声子），高温时光子导热；绝缘材料声子导热；高聚物声子热传导机制在低温区，随着温度升高，λ增大；温度升至玻璃化温度时，λ出现极大值；温度高于玻璃化温度后，由于分子排列变得越来越疏松，λ也越来越小。
10.晶体中缺陷、杂质如何影响热导率：引起格波散射等效于声子平均自由程减小→↓λ11.固溶体中溶质含量、性质如何影响热导率：溶质元素的质量大小与溶剂元素相差愈大取代后结合力改变愈大，对λ影响愈大，低温时影响随T↑而↑，T高于0.5德拜温度时，与T 无关原因：低温下声子传导的平均波长远大于点缺陷的线度，不引起散射，T↑平均波长↓→接近点缺陷线度→散射达到最大，再升温散射也不变化12.抗热冲击断裂：抵抗无机材料发生瞬时断裂的性能抗热冲击损伤：抵抗材料在热冲击循环作用下表面发生开裂剥落以致最终破裂或变质的性能13.多相材料产生热应力原因：不同相有不同膨胀系数，温度变化各相膨胀收缩量不同而相互牵制产生热应力14.提高抗热冲击断裂措施：①↑材料强度σ↓弹性模量E，使σ/E↑，即提高材料的柔韧性能吸收较多的弹性应变能而不开裂，↑热稳定性②↑热导率λ，使R’↑，λ大→传热快→内外温差较快平衡，↓热应力聚集③↓热膨胀系数α④↓表面热传递系数h⑤↓产品有效厚度15.差热分析法（DTA）：在程序控制温度下将被测材料与参比物在相同条件下加热或冷却，测量试样与参比物之间温差随温度、时间的变化关系。
材料物理性能
材料物理性能1. 引言材料物理性能是指材料在物理方面的性能特征与表现，包括其力学性能、热学性能、电学性能等。
了解材料的物理性能能够帮助我们选择合适的材料，预测材料的行为以及进行工程设计和优化。
2. 力学性能2.1 弹性模量弹性模量是材料在受力作用下产生弹性变形的能力，一般表示为杨氏模量（Young’s modulus）、剪切模量（Shear modulus）和泊松比（Poisson ratio）。
- 杨氏模量描述了材料在受拉或受压时的弹性性能，可以算作是应力与应变之间的比例系数。
- 剪切模量衡量了材料在受剪切力作用下的变形能力。
- 泊松比描述了材料在受力作用下，在两个垂直于受力方向的平面上的变形比例。
2.2 强度强度是指材料在承受外力作用下能够抵抗变形和破坏的能力。
强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等。
不同类型的力学性能指标适用于不同的应用场景。
2.3 脆性和韧性脆性是指材料在受力作用下容易发生断裂的性质，表现为材料的断裂韧度较低；韧性是指材料在受力作用下能够发生塑性变形而不断裂的性质，表现为材料的断裂韧度较高。
脆性和韧性是相对的，不同材料的脆性和韧性特点不同。
3. 热学性能3.1 热膨胀系数热膨胀系数描述了材料在温度变化下的对长度、体积或密度的变化率。
材料的热膨胀系数可以影响它在温度变化下的热膨胀或收缩行为。
3.2 热导率热导率是指材料传导热量的能力，表示的是单位时间内单位温度差下，通过单位横截面积所传导的热量。
热导率可以用于描述材料的导热性能。
3.3 热容量热容量是指材料在受热时吸收热量的能力，以及在冷却时释放热量的能力。
热容量可以用于描述材料在温度变化下的热稳定性和热响应行为。
4. 电学性能4.1 电导率电导率是指材料导电的能力，表示单位长度内单位面积上的电流。
电导率可以用于描述材料的导电性能。
4.2 介电常数介电常数是指材料对电场的响应能力，表示单位电场下单位体积内储存能量的能力。
材料物理性能
§1 材料物理性能1.1 热学性能1.1.1 热容热容是表征材料从周围环境吸收并储存热量的能力，可以用每一摩尔物质温度每升高1K时所吸收的热量来表示，单位为：J/mol/K。
定压热容Cp ：Cp = dQ/dT (p=p0)定容热容Cv ：Cv = dQ/dT (v=v0)1.1.2 热传导热传导是表征材料传热能力大小的，用热传导率λ表示，单位为W/m/K:q = -λdT/dx式中，q ------ 单位时间内流过垂直于热流方向的单位面积的热量，单位为W/m2；dT/dx ------ 温度梯度，单位为K/m。
热传导的本质是由于温差而发生的材料相邻部分之间的能量迁移，可以通过三种方式进行：自由电子传导、晶格振动传导和分子或链段传导。
金属材料的热传导主要是通过自由电子在晶体中的自由迁移实现的，因此具有较高的热导率，约为20-400 W/m/K。
无机非金属材料主要是通过离子键、共价键结合，电子迁移困难，其热传导主要通过晶格振动实现，一般热导率低，约为2-50 W/m/K，是良好的绝热材料。
玻璃的原子排列远程无序，因此热导率更低。
高分子材料的传热主要是通过分子或链段的振动实现，速度慢，因此其热导率更低。
1.1.3 热膨胀系数热膨胀系数是用来表征材料热胀冷缩特性的，其定义为：温度变化1K时材料单位长度（线膨胀系数αl）或单位体积（体积膨胀系数αv）变化量,单位为1/K：αl = (dl/dT)p/lαv = (dv/dT)p/v对于各向同性材料，αv=3αl 。
热膨胀系数主要取决于原子（或分子、链段）之间的结合力，结合力越大，则热膨胀系数越小。
无机非金属材料原子间结合力大，热膨胀系数最小,约0.5-15 /106K；金属材料次之，约为5-25 /106K；高分子材料以分子间力结合，结合力小，有很大的热膨胀系数，约为50-300 /106K。
在温度作用下，材料热膨胀系数的巨大差异往往会引起很大的应力，从而导致材料界面开裂，材料失效。
材料物理性能
材料物理性能1.根据受⼒应变特征材料分为：脆性材料，延性材料，弹性材料。
2.材料受载荷后形变的三个阶段：弹性形变，塑形形变，断裂3.弹性模量：材料在弹性变形阶段内正应⼒和对应的正应变的⽐值。
意义：反映材料抵抗应变的能⼒，是原⼦间结合强度的标志。
影响因素（键合⽅式，晶体结构，温度，复相的弹性模量）。
机理：对于⾜够⼩的形变应⼒与应变成线性关系，系数为弹性模量，物理本质是原⼦间结合⼒抵抗外⼒的宏观表现，弹性系数和弹性模量是反映原⼦间结合强度的标志。
4.滞弹性：固体材料的应变产⽣与消除需要有限的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。
衡量指标：应⼒弛豫和应⼒蠕变。
应⼒弛豫：在持续外⼒作⽤下发⽣形变的物体在总变形值保持不变的情况下，徐变变形增加使物体的内部应⼒随时间延续⽽逐渐减少的现象。
应⼒蠕变：固体材料在恒定荷载下变形随时间延续⽽缓慢增加的不平衡过程。
5.塑性形变指⼀种在外⼒移去后不能回复的形变。
滑移系统：滑移⽅向和滑移⾯。
产⽣条件：a-（⼏何条件）⾯间距⼤滑移⽮量⼩b（静电条件）每个⾯上是同种电荷原⼦，相对滑移⾯上的电荷相反。
⽆机⾮材料不产⽣原因：a.滑移系统少；b.（位错运动激活能⼤）位错运动需要克服的势垒⽐较⼤，位错运动难以实现。
施加应⼒，或者由于滑移系统少⽆法达到临界剪应⼒，或者在达到临界剪应⼒之前就导致断裂；c.伯格斯⽮量⼤。
6.⾼温蠕变定义：材料在⾼温下长时间受到⼩应⼒作⽤出现蠕变现象。
影响因素：温度和应⼒。
机理：a晶格机理（位错攀移理论，由于热运动位错线处⼀列原⼦移去或移⼊，位错线向上移⼀个滑移⾯。
）b扩散蠕变理论（空位扩散流动，应⼒造成浓度差，导致晶粒沿受拉⽅向伸长或缩短引起形变）c晶界机理（多晶体蠕变，⾼温下晶界相对滑动，剪应⼒松弛，有利蠕变。
低温下晶界本⾝是位错源，不利蠕变）7.理论断裂强度：理论下材料所能承受的最⼤应⼒。
实际强度：实际情况中材料在外加应⼒作⽤下，沿垂直外⼒⽅向拉断所需应⼒。
材料物理性能
2、弹性模量E随原子间距R的减小，近似的存在以下关系：E=k/R m3、并联：E=E A S A/S+E B S B/S 串联：1/E=L A/E A L+L B/E B L4、弹性系数Ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。
对于一定的材料它是个常数，它代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合力。
5、影响裂纹扩展的因素：①首先应使作用应力不超过临界应力，这样裂纹就不会扩展。
②其次在材料中设置吸收能量的机构也阻碍裂纹扩展。
③此外，人为地在材料中造成大量极微细的裂纹（小于临界尺寸）也能吸收能量，阻止裂纹扩展。
6、杜隆-珀替定律——元素的热容定律：恒压下元素的原子摩尔热容为25J/(K*mol),即3R7、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。
8、固体材料的热膨胀机理：①固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
②晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。
9、影响金属热导率的因素：①温度的影响②晶粒大小的影响③立方晶系的热导率与晶向无关；非立方晶系的热导率表现出各向异性④杂质将强烈影响热导率10、影响无机非金属材料热导率的因素：温度的影响；化学组成的影响；显微结构的影响:a.结晶构造的影响b.各向异性晶体的热导率c.多晶体与单晶体的热导率d.非晶体的热导率11、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，故又称抗热震性。
12、晶体和非晶体热导率曲线比较：①在不考虑光子导热的贡献的任何温度下λ非晶体<λ晶体。
②高温时，非晶体的热导率和晶体的热导率比较接近。
③两者的λ-T曲线的重大区别在于非晶体的λ-Ｔ曲线无λ的峰值点ｍ。
13、热应力引起的材料断裂破坏，还涉及材料的散热问题，散热使热应力得以缓解。
与此有关的因素包括：材料的热导率λ；传热的途径；材料表面散热速率14、提高材料抗热冲击断裂性能的措施：①提高材料强度、减小弹性模量，使σ/E提高；②提高材料的热导率，使R、提高；减小材料的热膨胀系数；③减小表面热传递系数；减小产品厚度15、光子与固体材料相互作用，实际上是光子与固体材料中的原子、离子、电子等的相互作用，出现以下两重要结果：①电子极化；②电子能态转变。
材料物理性能
一、名词解释1.顺磁体：原子内部存在永久磁矩，无外磁场，材料无规则的热运动使得材料没有磁性，当外磁场作用，每个原子的磁矩比较规则取向，物质显示弱磁场，这样的磁体称顺磁体。
2.铁磁体：在较弱的磁场内，铁磁体也能够获得强的磁化强度，而且在外磁场移去，材料保留强的磁性。
原因是强的内部交换作用，材料内部有强的内部交换场，原子的磁矩平行取向，在物质内部形成磁畴，这样的磁体称铁磁体。
3.金属热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。
4.内耗：对固体材料内在的能量损耗称为内耗。
5.磁致伸缩效应：铁磁体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都会发生变化的现象。
6.磁畴：指在未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域。
7.软磁材料：软铁被磁化后，磁性容易消失，称为软磁材料。
8.亚铁磁体：磁体中存在大小不等反平行的自旋磁矩，磁矩大小部分抵消，因而磁体仍然可以自发磁化，类似于铁磁体。
这种磁体称为亚铁磁体。
9.磁畴结构：磁畴的形状、尺寸、磁壁的类型与厚度的总称。
10.磁滞回线：当磁化磁场作周期的变化时，表示铁磁体中的磁感应强度与磁场强度关系的一条闭合曲线。
二、问答题1.对于一根具体的导线而言，影响它的导电因素有哪些？答：对于一根具体的导线而言，导电过程分两部分，包括最外电子脱离正离子实和之后的在晶格中运行，所以，影响导电性包括这两部分的影响因素。
(1) 从导电定律关系式中可以看出一个电子的电荷是固定的数值，n有效决定于金属的晶体结构及能带结构，而电子自由运行时间或电子平均自由程则决定于在外电场作用下，电子运动过程中所受到的散射。
(2) 电子在金属中所受到的散射可用散射系数μ来表述。
μ的来源有两方面，一是温度引起离子振动造成的μT，二是各种缺陷及杂质引起晶格畸变造成的μn。
μ=μT+μn相应地电阻为：ρ=ρT+ρn(3) 由温度造成的晶格动畸变和由缺陷造成的晶格静畸变，两者都会引起金属电阻率增大。
2.什么是西贝克（Seeback）效应？它是哪种材料的基础？答：西贝克效应是由于温差产生的热电现象，即温差电动势效应——广义地，在半导体材料中，温度和电动势可以互相产生。
材料物理性能
1经典热容理论推导：经典热容理论认为固体中的每一个原子独立在三个垂直方向上振动，每个自由度的振动用谐振子表示，每个振子的自由度平均动能和平均位能相等，都为1/2 KT，则每个原子的平均动能和位能之和为3KT/mol，1mol固体中有2Na个原子，其总量为6NaKT，因此固体物质的摩尔热容为Cvm=6Nak=6R=50J/（mol/k）2试从金属和陶瓷材料的结构差别解释它们在热容，热膨胀及导热性能方面的差异：热容：常温下，陶瓷共价键比金属键强，热容大，高温和极低温度下由于自由电子作用，金属在低温不趋于零，在高温继续上升。
热膨胀：陶瓷材料结合键为共价键或离子键，比金属有较高的键强度，热膨胀系数一般比金属材料小。
导热率：金属材料有大量的自由电子且电子质量很轻，故热量传递迅速，有大的热导率，陶瓷材料晶格中自由电子较少，因此导热主要是依靠晶格振动的格波实现，故导热率低。
3铁磁性和顺磁性不同相同：①组成铁磁性材料的原子或者离子有未满层壳的电子，有固有原子磁矩。
不同：顺磁性原子受热扰动影响，原子磁矩方向，混乱分布，在任何方向都没有净磁磁矩，对外不显磁性。
而将材料放入磁场中时，原子磁矩都有沿外磁场方向排列的趋势，感应出和外磁场方向一致的磁化强度M。
②铁磁性相邻离子或原子的未满壳层的原子之间有强烈的交换耦合作用，在低于居里温度且无外磁场作用下，这种作用会使相邻原子或离子的磁矩在一定区域内趋于平行排列，处于自行磁化状态，称为自发磁化，产生自发磁化，强度Ms，使铁磁材料的磁化率很大。
4为什么说材料物理性能的物理本质都与晶格热振动有关？固体材料由晶体或非晶体组成，点阵中的质点（原子，离子）并不是静止不动的，而总是围绕其平衡位置做微小振动的，称为晶格热振动，质点热振动的剧烈程度与温度有关，温度升高振动加剧，甚至产生扩散（非均质材料），温度升高到一定程度，振动周期破坏导致材料熔化，固体材料表现出固定熔点。
5金属绝缘体不能作为发光材料的原因①金属对光会反射吸收，没有能隙。
材料物理性能
第一章热学性能1、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2、金属高聚物的热容本质及比较大小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。
大多数高聚物的比热容在玻璃化温度以下比较小，温度升高至玻璃化转变点时，分子运动单位发生变化，热运动加剧，热容出现阶梯式变化。
高分子材料的比热容由化学结构决定，温度升高，使链段振动加剧，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。
一般而言，高聚物的比热容比金属和无机材料大。
3、热膨胀的物理本质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。
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，原子振动但平衡位置保持不变，材料不随温度升高而发生膨胀；而温度升高，振动中心右移，原子间距增大，材料产生热膨胀。
4、化学键对热膨胀的影响材料的膨胀系数与化学键强度密切相关。
对分子晶体而言，膨胀系数大；而由共价键相连接的材料，膨胀系数小的多。
对于高聚物来说，长链分子中的原子沿链方向是共价键相连接的，近邻分子间的相互作用是弱的范德华力，因此结晶高聚物和取向高聚物的热膨胀具有很大的各向异性。
5、从化学键角度比较高聚物的膨胀系数对于高聚物来说，长链分子中的原子沿链方向是共价键相连接的，近邻分子间的相互作用是弱的范德华力，因此结晶高聚物和取向高聚物的热膨胀具有很大的各向异性。
6、热膨胀与熔点、热容的关系（1）热膨胀与熔点的关系当固体晶体温度升高至熔点时，原子热运动将突破原子间结合力，使原有的固态晶体结构被破坏，物体从固态变成液态，所以，固态晶体的膨胀有极限值。
因此，固态晶体的熔点越高，其膨胀系数就越低。
（2）热膨胀与热容的关系热膨胀是固体材料受热以后晶格振动加剧而引起的容积膨胀，而晶格振动的激化就是热运动能量的增大，每升高单位温度时能量的增量也就是热容的定义。
材料物理性能
材料物理性能1.热容⽆相变⽆化学反应条件下。
材料升⾼1K所需要的热量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所需要的热量3.定热容在⽆相变⽆化学反应的条件下保持加热过程中体积不变材料升⾼1K所需要的热量4.定压热容在⽆相变⽆化学反应条件下在加热过程中保持压⼒不变材料升⾼1K所需要的热量5.膨胀系数平均线膨胀是材料在⼀个温度范围内温度平均每升⾼1个单位长度的相对量6.导热系数标志材料热传导能⼒表⽰在单位温度梯度下单位时间内通过单位截⾯积的导热量7.导温系数在不稳定导热过程中表⽰材料温度变化的速率8.德拜三次⽅定律在温度远远⼩于材料的德拜温度下材料的定容摩尔热容与温度三次⽅呈正⽐例关系9.膨胀的物理本质材料温度升⾼材料内部原⼦振动能量增⼤振动幅度增⼤原⼦的平均间距增⼤宏观上表现为热膨胀10.热容的物理本质反映了分⼦热运动的能量随温度变化的程度由晶格热容与电⼦热容组成11.固体导热的微观机制.三种机制：电⼦导热声⼦导热光⼦导热电⼦声⼦的散射会使热阻上升光⼦导热在⾼温情况下才会考虑12.各热物理性能的影响因素热容：温度当T→0 Cvm→0 当T＜＜θ0 Cvm∝T3当T＞＞θ0 Cvm→3R组分：⾦属材料Cvm=AT3+BT ⽆机⾮⾦属材料与德拜模型符合较好的⾼分⼦材料与模型符合的不好相变组织变化⼀级相变ΔH≠0ΔV≠0 Cp→∞⼆级相变ΔH⽆突变Cp有突变组织变化由亚稳态向稳态变化中若有热量放出Cv会下降13.膨胀系数：1温度与Cv－T关系相近2成分及组织：越使原⼦间作⽤⼒越强的成分和组织其α越⼩有α奥⽒体＞α铁素体＞α马⽒体 3 相变⼀级相变dV≠0 α发⽣不连续变化⼆级相变dV=0 α变化14.热导率1原⼦结构与晶体结构对导热机制⼜决定性作⽤：电⼦导热的能⼒⽐声⼦导热的能⼒好并且导电率好的材料导热率好。
对于声⼦导热原⼦间作⽤⼒越强导热率越⾼结构越复杂声⼦散射作⽤加强导热率下降2组分与组织通过影响结构的完整性来影响导热率杂质缺陷温度升⾼都会是散射作⽤加强热导率下降λ单晶＞λ多晶λ晶体＞λ⾮晶15.物理性能与内部结构的关系1热容：材料原⼦间结合⼒越⼤θp越⾼2 热膨胀系数原⼦间结合⼒越⼤α越⼩3热导率材料间结合⼒越强声⼦导热能⼒越强材料内部的杂质缺陷越多对电⼦声⼦散射作⽤越强导热率越低16.德拜热容理论取得了什么成功相较爱因斯坦原⼦是⼀个个独⽴振⼦的观点德拜提出原⼦之间存在相互作⽤并且与爱因斯坦原⼦以相同频率振动的理论相反，认为原⼦以⼀系列近似连续的振动频率振动且存在最⼤频率并且将晶体近似为连续介质，较好地解决了材料在低温区热容分布的问题17.试⽤双原⼦模型说明固体热膨胀的物理本质原⼦间存在着斥⼒与引⼒，⽽斥⼒随原⼦间距的变化⽐引⼒⼤。
材料物理性能
材料物理性能材料的物理性能是指材料在物理层面上所表现出来的各种性质和特性，包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等。
首先，力学性能是材料最基本的物理性能之一。
它包括抗拉强度、屈服强度、硬度、韧性、弹性模量等指标。
抗拉强度是材料在拉伸破坏时所能承受的最大拉力，屈服强度是材料在拉伸过程中开始产生塑性变形的拉力。
硬度是材料抵抗划痕或压痕的能力，描述了材料的抗刮擦性能。
韧性是材料在受外力作用下发生塑性变形而不破裂的能力，反映了材料的延展性。
弹性模量是材料在受力后产生弹性变形的能力，反映了材料的变形程度与受力大小的关系。
其次，热学性能是材料在热力学层面上的表现，包括热导率、热膨胀系数、比热容等。
热导率是材料导热性能的指标，反映了材料传导热量的能力。
热膨胀系数是材料在受热后的膨胀程度与温度变化之间的关系，描述了材料在温度变化时的尺寸变化。
比热容则是材料所需吸收或释放的热量与温度变化之间的关系，反映了材料的热量储存能力。
此外，电学性能是材料在电学层面上的表现，包括电导率、介电常数、磁导率等。
电导率是材料导电性能的指标，反映了材料导电的能力。
介电常数是材料对电场的响应能力，描述了材料在电场中的电极化程度。
磁导率则是材料对磁场的响应能力，反映了材料对磁场的传导性能。
最后，磁学性能是材料在磁化和磁导方面的表现，包括磁化强度、剩余磁感应强度、矫顽力等。
磁化强度是材料在外加磁场下磁化的能力，剩余磁感应强度是材料在去除外加磁场后保留的磁感应强度。
矫顽力是材料从磁化过程中恢复原始状态所需的去磁场强度，反映了材料抵抗磁通方向变化的能力。
总之，材料的物理性能涵盖了力学、热学、电学及磁学等多个方面，对于不同的应用需求，选择合适的材料具备合适的物理性能是十分重要的。
材料物理性能(第二章材料的脆)
脆性材料的破坏形式
脆性破坏
脆性材料的破坏往往是发生在一 个瞬间，伴随着明显的断裂，并 且很难修复。
劈裂破坏
劈裂破坏是指在压力或拉力作用 下，脆性材料沿着晶体极易劈开 的方向产生断裂。
穿晶破坏
穿晶破坏是指在脆性材料中，断 裂面穿过晶粒，在晶界或晶粒内 发生断裂。
脆性材料的改进技术
材料改性
通过ห้องสมุดไป่ตู้加合适的添加剂，改变 材料的化学成分，以提高其塑 性和韧性。
材料物理性能(第二章材 料的脆)
本章将介绍材料的物理性能，特别是与脆性相关的方面。我们将了解脆性材 料的定义、特点以及破坏形式，以及如何改进脆性材料的技术。
材料的物理性能
1 导热性
材料的导热性能是指它传导热量的能力，对 于热传导和热稳定性的要求很高的应用非常 重要。
2 电导性
材料的电导性能是指它传导电流的能力，对 于电子器件和电气设备而言非常重要。
热处理
通过控制材料的加热和冷却过 程，改变晶体结构，从而提高 材料的强度和延展性。
加工工艺
采用适当的加工方法，如压延、 拉伸等，使材料的晶界发生滑 移，从而提高其塑性。
材料延展性和韧性
延展性和韧性是与材料的塑性密切相关的性能指标，延展性通常指材料的线 性塑性变形能力，韧性则是指材料在断裂前能吸收的能量。
3 机械性能
材料的机械性能包括强度、硬度、延展性等 指标，决定了材料在力学应用中的表现。
4 热性能
材料的热性能涉及热膨胀系数、热传导率等 参数，对于热应用和热循环要求高的场合至 关重要。
脆性材料的定义和特点
1 定义
脆性材料是指在受到外力作用下容易发生断 裂，而不发生明显的塑性变形的材料。
材料物理性能课后答案
材料物理性能课后答案材料物理性能是指材料在外部作用下所表现出的物理特性，包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等。
了解材料的物理性能对于材料的选用、设计和应用具有重要意义。
下面是一些关于材料物理性能的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。
1. 什么是材料的力学性能？材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量、硬度等。
这些性能直接影响着材料的承载能力和使用寿命。
2. 为什么要了解材料的热学性能？材料的热学性能是指材料在温度变化下的性能表现，包括热膨胀系数、导热系数、比热容等。
了解材料的热学性能可以帮助我们选择合适的材料用于高温或低温环境，确保材料的稳定性和可靠性。
3. 材料的电学性能有哪些重要指标？材料的电学性能包括介电常数、电导率、击穿电压等指标。
这些性能直接影响着材料在电子器件中的应用，对于电子材料的选用和设计具有重要意义。
4. 什么是材料的磁学性能？材料的磁学性能是指材料在外磁场作用下的性能表现，包括磁化强度、磁导率、矫顽力等。
了解材料的磁学性能可以帮助我们选择合适的材料用于磁性材料和磁性器件的制备。
5. 如何评价材料的物理性能综合指标？材料的物理性能综合指标是综合考虑材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等多个方面的性能指标，通过综合评价来确定材料的适用范围和性能等级。
这些综合指标可以帮助我们更好地了解材料的综合性能，为材料的选用和设计提供参考依据。
总结，了解材料的物理性能对于材料的选用、设计和应用具有重要意义，希望以上答案可以帮助大家更好地理解和掌握材料的物理性能知识。
对于材料物理性能的学习，需要多加练习和实践，才能真正掌握其中的精髓。
祝大家学习进步！。
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第一章材料热学性能一．热容的定义，热容的来源以及热容随温度的变化规律热容：是问题温度每升高1K，物质所需要增加的能量被称为热容。
热容的来源：温度升高导致原子热振动加剧，点阵离子振动以及体积膨胀需要向外做功，同时自由电子对热容也有贡献，但只在温度极端的情况下才发生。
热容随温度的变化规律：热容反映了材料从周围环境吸收能量的能力，不同温度时，热容不同。
定容热容与定压热容有相似规律。
当温度较高时，定压热容变化趋势平缓当温度较低时，定压热容与T3成正比；当温度趋于0K时，定压热容与T成正比；当温度等于0K是，定压热容也等于0K。
二．热容的德拜模型以及其局限性答：晶格点阵结构对热容的作用主要表现在弹性波的振动上，即波长较长的声频支的振动在低温下起主导作用，由于声频支的波长大于晶格常数，故可以将晶格看成是连续的介质，声频支也可以看成是连续的具有0-Wmax的谱带的振动。
由此，可导出定压热容的公式：Cv,m=12/5π4R（T/θD）3由此公式可得：1）当温度大于德拜温度时，即处于高温区，定压热容=3R，与实验结果相符合；2）当温度小于德拜温度时，定压热容与T3成正比，比爱因斯坦模型更接近于实验结果；3）当温差极低时（趋近于0K时），定压热容趋近于0，大体与实验结果相符。
德拜模型的局限性：因为德拜模型把晶格点阵考虑成连续的介质，故对于原子振动频率较高的部分并不适用，故德拜模型对于一些化合物的计算与实验结果不相符；2）对于金属类晶体，忽略了自由电子的贡献，所以在极端温度条件下与实验结果不符；3）解释不了超导现象。
三．热膨胀的定义及其物理机制热膨胀：热膨胀是指随着温度的升高，材料发生体积或者长度增大的现象。
热膨胀的物理机制：随着温度的升高，晶体中的的原子振动加剧，相邻原子之间的平衡间距也随温度的变化而变化，因此温度升高产生热膨胀的现象。
四．热膨胀与其他物理量之间的关系。
热膨胀是原子间结合力的体现，原子间的结合力越大，热膨胀系数越小。
热膨胀系数与热容的关系：热膨胀系数与热容成正比，有相似的温度依赖关系。
热膨胀系数与熔点的关系：熔点越高，原子间的结合力越大，热膨胀系数与熔点成反比。
热膨胀系数与德拜温度之间的关系：德拜温度越高，热膨胀系数越小，德拜温度越高，原子间的结合力越大。
热膨胀系数与原子序数的关系：对于第一主族，原子序数增加热膨胀系数增加。
对于其他主族元素，原子序数增加热膨胀系数降低。
五．影响材料热膨胀系数的因素相变的影响：一级相变有相变潜热，有体积突变，热容和热膨胀系数发生突变。
二级相变没有相变潜热，没有体积突变，热容和热膨胀系数发生突变。
成分和组织的影响：1）对于固溶体：与溶质元素的热膨胀系数有关，如果溶质元素的热膨胀系数高于溶剂基体，将增大热膨胀系数；2）相同结构的晶型：排列紧密的热膨胀系数大。
3）铁磁性转变的影响。
4）晶体各向异性的影响。
六．材料热传导的定义以及其机制（按金属、半导体、绝缘体划分）热传导的定义：两个不同温度的物质或区域在相互接触或靠近时，会以传热的形式产生能量的传递，此过程被称为热传导热传导的机制：热传导的载体主要有三种：1）声子传导；2）电子传导；3）光子传导。
1）金属的导热机制：电子传导为主；2）半导体的导热机制：声子传导和电子传导作用大体相当；3）绝缘体的导热机制：声子传导占主要的地位。
七．影响热传导的因素答：对金属热传导的主要由两种原因：1）声子的阻碍2）缺陷的阻碍。
1）温度对金属热传导的影响:高温下，金属热传导的阻碍作用主要以声子为主；低温下，缺陷阻挡起主要作用；中温：声子阻挡和缺陷阻挡痛失存在；对于纯金属来说：只有声子阻挡，温度升高电子的平均自由程，一般热导率随温度的升高而降低。
对于合金来说：存在声子阻挡和缺陷阻挡，由于异类原子的存在，温度对电子平均自由程的影响很小，故热导率随温度的升高而升高。
对于玻璃态来说：一般有热导率随温度升高而增大的规律。
2）原子结构对热传导的影响：金属的电导率越高，热导率也越高。
3）合金成分和晶体结构对热导率的影响：合金中加入杂质元素使杂质缺陷形成增加热阻挡作用，使导热率降低，杂质原子原子和金属原子结构差异越大，影响越大。
4）气孔率对热导率的影响：有气孔率越大，热导率越低。
八．热稳定性的定义、分类和影响热稳定性的因素热稳定性的定义：物质承受温度急剧变化而不发生破坏的能力。
热稳定性的分类：1）在热循环冲击的作用下，物质表面发生脱落，并不断发展最终形成变质或碎裂，抵抗这类破坏的能力被称为抗热冲击损伤性；2）材料发生瞬时断裂，抵抗这类破坏的能力被称为抗热冲击断裂性。
影响热应力的因素：热应力影响材料断裂破坏，还涉及材料的散热问题，散热使热应力得到缓解。
1）材料的热导率越高，热应力持续的时间越短，金属的热稳定性越好。
2）传热的途径：材料或制品的薄厚程度，薄的材料传热通道，很容易使温度均匀。
3）材料表面散热速率：材料表面内外温差过大，热应力也大此外，影响热应力的因素还有材料中应力的分布，产生的速率和持续时间以及材料时候出现热应力断裂、材料特性以及原先存在的裂纹、缺陷有关。
九．提高材料热稳定性的办法1）提高材料的导热率2）减小材料的热膨胀系数3）降低材料表面的散热速率4）将材料制备得更轻薄5）提高材料的强度，减小弹性模量，这意味着提高材料的柔韧性。
第二章材料的电学性能一．材料的电学性能包括:导电性，超导电性，介电性，磁电性，热电性，接触电性，热释电性和压电性，光电性。
二．导电性（描述导电性的物理量有：电阻R、电导率和电阻率）（三者之间的关系）根据电阻率可以把材料分为导体、半导体和绝缘体三．造成材料导电性差异的主要原因？答：造成材料导电性差异的主要原因与1）能带结构及2）其被电子填充的性质有关。
1）晶体的能带分为：价带、禁带和导带。
晶体的导电性是其能带分布的反映。
其价带是否被填满，是否存在禁带，以及禁带宽度的大小等因素决定其导电性能。
例如1）金属导体无禁带——a.价带和导带重叠或相接；b.价带未被价电子填满，价带本身就是导带。
故价电子就是自由电子，所以即使金属在很低的温度下也存在大量的自由电子，故具有很强的导电能力；2）非导体存在禁带——在绝对零度时，其能带分布情况是满价带和空导带且有禁带，故基本无导电能力。
3）半导体和绝缘体存在禁带，但由于禁带宽度不同而造成导电能力的差异，半导体的禁带宽度小，在室温下，一部分价电子能获得大于禁带宽度的能量跃迁到导带中去，成为自由电子，同时在价带中形成空缺，故有一定的导电能力。
而绝缘体的禁带宽度打，在室温下，几乎没有价电子能跃迁到价带中去，故基本没有自由电子和空缺，从而几乎没有导电能力。
四．金属电阻产生的主要机制及其产生的电阻随温度的变化规律。
电阻的本质：根据量子理论，在外电场的作用下，自由电子以波动的形式在晶体点阵中定向传播，在此传播过程中受到散射，从而产生阻碍作用，降低了导电性。
电子波在绝对零度下，通过一个理想点阵时，将不会受到散射，无阻碍传播，电阻率为0。
电阻产生的机制：1）晶体点阵离子的热振动，对电子波产生散射；2）晶体点阵电子的热振动，对电子波产生散射；3)晶体点阵存在杂质原子、晶体缺陷（完整性被破坏）对电子波产生散射。
1）一般规律：由马西森定律P=P（T）+Pc可以看出，高温时金属电阻率取决于基本电阻，低温时取决于残余电阻，故0K时，电阻率的大小决定于晶体缺陷的类型和数量，纯净无缺陷的金属，其电阻率等于0，随温度的升高金属的电阻率也增加。
当温度极低时，电子散射占主导地位，声子散射很弱，基本电阻与温度的平方成正比；随着温度的升高声子散射的作用逐渐加强，并占主导地位，当T《德拜温度时，基本电阻与温度的五次方成正比；当T》2/3德拜温度，德拜温度小于500K时，对于非过渡族金属，基本电阻与温度成正比。
2）过渡族金属：线性关系在室温上被破坏3）对于多晶型金属：不同结构具有不同的物理性质，电阻温度系数也不同，因而电阻率随温度变化将发生突变。
4）铁磁材料：由于在一定温度下会发生铁磁-顺磁的磁相转变，从而导致电阻-温度关系的反常。
五．受力情况的影响：在弹性范围内，单向拉伸或扭转应力能提高金属的电阻率，在受压力的情况下电阻率降低。
冷加工的影响：冷加工的形变使金属的电阻率提高。
晶格缺陷的影响：晶格缺陷使金属的电阻率提高。
热处理的影响：冷加工后，再退火，可使电阻降低。
当退火温度接近于再结晶温度时，可降低到冷加工前的水平。
但当退火温度高于再结晶温度时，电阻反而增大。
淬火能产生残余电阻。
淬火温度越高，残余电阻越大。
几何尺寸的影响：当试样的尺寸与导电电子的平均自由程在同一数量级时，电子在表面发生散射，产生附加电阻。
六．一般晶体表现为各向同性，但对称性较差的单晶体表现为各向异性，多晶体表现为各向同性。
七．本征半导体的导电机制及电学性质：本征半导体：纯净无结构缺陷的半导体晶体。
导电机制：在绝对零度和无外界影响的条件下，本征半导体的满带被电子占满，空带中无电子，故不导电。
在温度升高、光照等热激发（本征激发）条件下，价电子从外界获得能量，部分价电子获得足够的能量跃迁到空带中去。
此时空带中有了电子成为导带，满带中部分价电子跃迁形成空穴，成为价带。
自由电子和空穴在外电场的作用下定向移动，形成电流，故能导电。
空穴和自由电子都能导电，统称载流子。
本征半导体的电学性质：本征激发成对产生的自由电子和空穴，所以两者浓度相等，等于本征载流子浓度ni 1）ni与禁带宽度成反比，即禁带宽度越宽，价电子跃迁所需要的能量越大，所产生的ni越小，故导电性能越差。
2）ni.与温度成正比，即温度升高，价电子获得的外界能量越多，ni越大，导电性能越好。
3）ni与原子密度相比是极小的，因此，室温下，本征半导体的载流子浓度很小，导电能力很弱。
八．什么是参杂半导体？分类及导电机制。
在本征半导体中人为地掺入五价元素和三价元素，分别获得N （电子）型和P（空穴）型杂质半导体。
N型半导体：在本征半导体中掺入5价的杂志，获得电子型的杂质半导体。
由于掺入五价元素中的四个价电子与周围的原子形成共价键，余下的一个电子的能级非常接近导带能量，使其在常温下进入导带成为自由电子，因此掺杂后的半导体导带中的自由电子明显增多，导电能力增强。
我们把这个五价元素称为施主杂质，电子称为多子（多数载流子）。
P型半导体：在本征半导体中掺入3价的杂质，获得空穴型的杂质半导体。
由于掺入三价元素中的价电子与周围原子形成共价键时，缺少一个价电子，形成一个空穴，因此参杂后的半导体价带中的空穴明显增多，导电能力随之增强。
我们把这个三价元素称为受主杂质，空穴是多子。
杂质半导体与本征半导体的区别：1）掺杂浓度与原子密度相比虽很微小，但能使载流子浓度显著增大，导电能力因而显著增强。
掺杂浓度越大，导电能力越强。