材料物理性能思考题
材料物理性能部分课后习题
材料物理性能部分课后习题课后习题第⼀章1.德拜热容的成功之处是什么？答：德拜热容的成功之处是在低温下，德拜热容理论很好的描述了晶体热容，CV.M∝T的三次⽅2.何为德拜温度？有什么物理意义？答：HD=hνMAX/k 德拜温度是反映晶体点阵内原⼦间结合⼒的⼀个物理量德拜温度反映了原⼦间结合⼒，德拜温度越⾼，原⼦间结合⼒越强3.试⽤双原⼦模型说明固体热膨胀的物理本质答：如图，U1（T1）、U2（T2）、U3(T3）为不同温度时的能量，当原⼦热振动通过平衡位置r0时，全部能量转化为动能，偏离平衡位置时，动能⼜逐渐转化为势能；到达振幅最⼤值时动能降为零，势能打到最⼤。
由势能曲线的不对称可以看到，随温度升⾼，势能由U1(T1）、U2（T2）向U3（T3）变化，振幅增加，振动中⼼就由r0'，r0''向r0'''右移，导致双原⼦间距增⼤，产⽣热膨胀第⼆章1.300K1×10-6Ω·m4000K时电阻率增加5%由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。
解：按题意:p(300k) = 10∧-6 则: p(400k) = (10∧-6)* (1+0.05) ----(1)在400K温度下马西森法则成⽴，则: p(400k) = p(镍400k) + p(杂400k) ----(2) ⼜: p(镍400k) = p(镍300k) * [1+ α* 100] ----(3) 其中参数: α为镍的温度系数约= 0.007 ; p(镍300k)(室温) = 7*10∧-6 Ω.cm) 将(1)和(3)代⼊(2)可算出杂质引起的电阻率p(杂400k)。
2.为什么⾦属的电阻因温度升⾼⽽增⼤，⽽半导体的电阻却因温度的升⾼⽽减⼩？对⾦属材料，尽管温度对有效电⼦数和电⼦平均速率⼏乎没有影响，然⽽温度升⾼会使离⼦振动加剧，热振动振幅加⼤，原⼦的⽆序度增加，周期势场的涨落也加⼤。
材料物理性能测试思考题答案
有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。
这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。
K 状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。
但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K 状态。
X 射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显着波动，所以也把K 状态称为“不均匀固溶体”。
能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。
禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。
价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。
导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。
金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。
残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。
这个电阻反映了金属纯度和不完整性。
相对电阻率：ρ (300K)／ρ 是衡量金属纯度的重要指标。
剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。
实用中常把液氦温度下的电阻率视为剩余电阻率。
相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。
把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .01724Ω·mm 2/ m)的电导率作为100% , 其他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。
材料物理导论-思考题3
第二章 材料的热学1. 讨论为什么高温下非密排结构晶体是稳定相，而低温时，密排结构晶体却为稳定相？1.高温下原子活动能力较强，为了满足高温下原子平衡跳动的需要，原子间距要大，所以为非密排结构；低温时，原子活动性弱，原子间距小，在最低能态的条件下，原子尽量以密排方式。
2. 如图，比较铜和铁的热传导系数随温度的变化情况，讨论为什么铜在1084℃、铁在912℃会出现跳跃？2.铜在1084℃、铁在912℃会出现相变，晶体结构有变化。
铜的热传导系数出现跳跃是因为在此温度下铜由固态变成了液态，发生了相变，由于吸热使得单位时间内通过单位垂直面积的热量骤减，故热传导系数骤减；而铁在912℃由α-Fe 转变成γ-Fe ，晶体结构发生改变，热传导系数骤增，出现跳跃。
3. 进一步讨论晶体结构是如何影响热膨胀系数的？举例说明。
3、物体的体积或长度随着温度的升高而增大的现象称为热膨胀（thermal expansion ）用先膨胀系数、体膨胀系数表示。
线（体）膨胀系数指温度升高1K 时，物体的长度（体积）的相对增加。
由于晶体结构类型变化伴随着材料比体积发生引起线膨胀系数发生不连续变化。
例如，有序—无序转变时，伴随着膨胀系数的变化，在膨胀曲线上出现拐折，其中Au —Cu50%（质量分数）的有序合金加热至300℃时，有序机构开始破坏，450℃完全变为无序结构。
在这个温度区间，膨胀系数增加很快，在450℃处，膨胀曲线上出现明显的拐折，拐折点对应于有序—无序转变温度。
从曲线可以看出，有序结构具有较小的膨胀系数，这是CuFe 温度，℃/热传导系数 ℃/mm 0.40.2题2图 热传导系数与温度关系由于有序结构使合金原子间结合力增强的结果。
4. 根据题4图，如果变化相同的 T ，说明哪种材料的热膨胀系数更大，哪种材料的熔点更高，为什么？4、B 的热膨胀系数更大，A 的熔点更高。
材料的热膨胀与点阵中质点的位能有关，而质点的位能是由质点间的结合力特性所决定。
(完整)材料物理性能答案
)（E k →第一章：材料电学性能1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力（电阻率）,人们通常将材料划分为：）（）超导体（）（）导体（）（）半导体（）（）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。
所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。
施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。
自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。
E J →→=σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度）,它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。
（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。
材料力学性能课后思考题答案
第一章 单向静拉伸力学性能一、 解释下列名词。
1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。
8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。
13.比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
14.解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。
晶体学平面－－解理面，一般是低指数、表面能低的晶面。
15.解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。
16.静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
上海大学材料结构性能与应用思考题
材料物理结构与性能思考题1.画图说明：“1+1＞2”复合效应和“0+0＞0”的复合效应？答：1+1＞2这个效应意味着两种不同常规物质的组成/复合可导致其复合材料性能的显著增强，远远大于原常规物质的性能。
其性能得到了数量级上的提高，使材料“旧貌换新颜”。
0+0＞0指两种不同常规物质的组合/复合可导致全新的、原常规物质所不具有的性能，使材料的某种性能“无中生有”。
产生“1+1>2”复合效应的途径合理选择组成物质及设计组成方式；利用组成物质之间的相互作用(如界面)；纳米尺度的结构组成。
如金属的弥散强化、陶瓷的弥散增韧产生“0+0>0”复合效应的途径利用耦合作用；纳米尺度结构组成；周期结构组成；这些机制可能单独起作用、或并存。
如通过耦合作用产生巨磁电效应。
2.举例说明原子的结合几种方式？答：原子的结合方式主要有以下几种：离子结合（离子键）；共价结合（共价键）；分子结合（范德瓦耳斯结合）；金属结合（金属键）。
（此外还有一种称为氢键的，其性质结业化学键和范德瓦耳斯力之间。
）离子结合：例如Na和Cl反应，Na的3s轨道电子跑到Cl的3p轨道上，使两元素的最外层轨道都成为填满状态。
由于Na失去一个电子形成Na+具有氖的电子结构，Cl得到一个电子形成Cl-，具有氩的电子结构，Na+和Cl-因带有异性电荷而互相吸引，这种结合方式即称为离子结合，键合类型称为离子键。
共价结合：例如，两个氢原子共享它们之间的两个电子，形成氢分子;两个氯原子共享它们之间的两个电子，形成氯分子。
分子结合：大部分有机化合物的晶体及CO2、H2、O2等在低温下形成的晶体都是分子晶体，金属结合：元素周期表中I 、II、III族元素的原子如Cu、Na等在满壳层外有一个或几个价电子，当大量的原子相互接近并聚集为固体时，其中大部分或全部原子会丢失价电子，并为全体所共有，这些公有化的电子叫做自由电子，它们在正离子之间自由运动，形成所谓电子云，正离子和电子云之间的库仑作用力使全部离子结合起来，同时又为Pauli斥力所平衡，这种结合即为金属结合，键合类型称为金属键。
材料物理性能的第一章思考题20110925
《材料物理性能》思考题第一章热学性能1.1 概述1、材料的热学性能包括、、和等。
2、什么是格波？3、若三维晶体由N个晶胞组成，每个晶胞中含有S个原子，则晶体中格波数为个，格波支数为个。
4、受热晶体的温度升高，实质是晶体中热激发出的声子的增加。
5、举例说明某一材料热学性能的具体应用。
1.2 热容1、什么是比热容和摩尔热容（区分：定压摩尔热容和定容摩尔热容）？3、固体热容的经验定律和经典理论只适用于高温，对低温不适用！4、由德拜模型可知，温度很低时，固体的定容摩尔热容与温度的三次方成正比（德拜T3定律）。
5、金属热容由热容和热容两部分组成。
6、自由电子对热容的贡献在极高温和极低温度下不可忽视，在常温时与晶格振动热容相比微不足道！7、一级相变对热容的影响特征是什么？8、影响无机材料热容的因素有哪些？9、对于隔热材料，需使用低热容（如轻质多孔）隔热砖，便于炉体迅速升温，同时降低热量损耗。
10、什么是热分析法？DTA、DSA和TG分别是哪三种热分析方法的简称？举例说明热分析方法的应用。
1.3 热膨胀1、什么是线或体膨胀系数？2、固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中随温度升高而增大。
3、材料的热膨胀来自原子的非简谐振动。
4、材料热膨胀的物理本质可用曲线或曲线来解释。
5、熔点较高的金属具有较低的膨胀系数。
6、结构对称性较低的单晶体，其膨胀系数具有各向异性，不同的晶向有不同的线膨胀系数。
一般来说，弹性模量高的方向将有较小的膨胀系数，反之亦然。
（如石墨：平行于C轴方向的热膨胀系数大于垂直于C轴方向的热膨胀系数。
）7、举例说明一级相变对材料膨胀性能的影响。
8、钢的不同组织比容从大到小的顺序为：马氏体、渗碳体、铁素体、珠光体、奥氏体。
9、通常陶瓷制品表面釉层与坯体热膨胀系数的大小关系如何？为什么？1.4 热传导1、什么是热导率？2、固体材料热传导主要有、和三种微观机制。
3、对于声子热导而言，热阻来源于声子扩散过程中的各种（如声子的碰撞、点缺陷的散射、晶界的散射和位错的散射等）。
材料物理思考题2016最终版(北京化工大学四位男生吐血整理)
1、 重要名词：晶体缺陷：将晶体中偏离理想的完整结构的区域称为晶体缺陷。 化学缺陷：是指由局部的成分与基体不同导致的缺陷。 点阵缺陷：是指原子排列处于几何上的混乱状态，而与构成晶体的元素无关的晶体缺陷。 点缺陷：是指在 x、y、z 方向的尺寸都很小（相当于原子尺寸）的点阵缺陷，也称为零维缺陷。 线缺陷：是指在两个方向上尺寸都很小，另一个方向上相对很长的点阵缺陷，也称一维缺陷。 面缺陷：是指在两个方向上尺寸很大，另一个方向上尺寸很小的点阵缺陷，也称二维缺陷。 空位：空位是指由于原子迁移到点阵中其他位置形成的空结点。 间隙原子：是指处于点阵中间隙位置的原子。 空位形成能：单个空位形成所需的能量，通常用 Ef 表示。 辐照损伤：是点缺陷影响晶体性能ห้องสมุดไป่ตู้另一种形式，其含义为电子、中子、质子、α粒子等高能粒子照射 材料，在材料中导入大量空位和间隙原子，引起的材料损伤。
电子化合物：是在特定电子浓度下形成的化合物。电子浓度定义为合金中价电子数目 e 与原子数目 a 的比
值。
e A(100 x) Bx
a
100
间隙相和间隙化合物：是指过渡金属与 H、B、C、N 等非金属小原子形成的化合物。 超结构（超点阵，有序固溶体）：是指在一定温度下，成分接近于一定原子比的短程有序的固溶体可能转
材料物理思考题 2016
(考试范围不限于此思考题)
第 1 章 材料的晶态结构
1、 重要名词：晶体:原子（或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的材料称为晶体。 非晶体：如果材料中的原子（或分子）不规则地排列则称为非晶体。 准晶体：准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的有序结构。 （晶体、非晶体、准晶体结构的区别可从其原子排列的旋转对称性来说明。晶体可看成是相同的单胞按 同样的规则堆垛形成；非晶体是长程无序的无单胞，也没有原子排列的对称性；准晶体是不同的单胞或 形状相同取向不同的单胞按一定的规则周期性地重复堆垛形成，是介于晶体和非晶体之间的长程有序结 构。） 点阵（晶格）：将周围环境相同，彼此等同的原子、分子或原子群、分子群的中心抽象为规则排列于空间 的无数个几何点，这种几何点的空间排列称为空间点阵，简称点阵。 晶胞：在点阵中取出一个具有代表性的基本单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。 点阵常数（晶格常数，晶格参数）：a,b,c;α，β，γ。 晶系：晶体根据其在晶体理想外形或综合宏观物理性质中呈现的特征对称元素可划分为立方、六方、三 方、四方、正交、单斜、三斜等 7 类，是为 7 个晶系。 布拉菲点阵：按“每个阵点周围环境相同”的要求，空间点阵只能有 14 种形式，称为布拉菲点阵，它们 分别是：简单三斜、简单单斜、底心单斜、简单正交、底心正交、体心正交、面心正交、简单六方、菱 形（三角）、简单四方、体心四方、简单立方、体心立方、面心立方。 晶向指数：[uvw] 晶面指数：（hkl）或{hkl} 面心立方：（1）晶胞内原子数：4；（2）点阵常数：a；（3）配位数和致密度：12、74%。 体心立方：（1）晶胞内原子数：2；（2）点阵常数：a；（3）配位数和致密度：8、68%。 密排六方：（1）晶胞内原子数：6；（2）点阵常数：a、c、c/a=1.633；（3）配位数和致密度：6（6+6）、 74%。 同素异构现象（多晶型性）： 合金：由两种或两种以上的金属或金属与非金属，经熔炼、烧结或其他方法组合而成的具有金属特性的 物质。 固溶体：两种或多种元素混合所形成的单一结构的结晶相，其结构与某一组成元素相同。 间隙式固溶体：也称为填隙固溶体，是指溶质原子处于溶剂结构中的间隙位置形成的固溶体。
材料物理化学思考题-GZ版
材料物理化学思考题-GZ版第一章.1材料物理-材料的电学性能1．何谓能带结构？满带，导带，价带，空带和禁带？能带结构：由于晶体中各原子间的相互影响，原来各原子中能量相近的能级将分裂成一系列和原能级接近的新能级，这些新能级基本上连成一片，形成能带(energy band)。
满带：能带中各能级都被电子填满。
导带：被电子部分填充的能带及空带（一般与价带相邻）。
价带：价电子能级分裂后形成的能带。
一般情况下，价带是被电子所填充的能量最高的能带。
空带：所有能级均未被电子填充的能带。
禁带：在能带之间的能量间隙区，电子不能填充。
2.简述绝缘体、半导体与导体的能带结构差异及对其导电性的影响；导体：分两类，一类是价带和导带交叠，加电压后电子能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部而导电。
另一类是价带和导带不交叠，但它的价带未填满，因而加电压后电子也能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部而导电绝缘体：价带和导带不交叠存在很大的能量间隙，且价带被填满因而加电压后电子不能够很容易从价带顶部跃迁到导带底部，故不导电。
半导体：价带和导带不交叠，但能隙很小。
1.本征半导体，当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现两部分电流，电子电流和空穴电流。
自由电子和空穴都称为载流子。
(1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差；(2) 温度愈高，载流子的数目愈多, 半导体的导电性能也就愈好。
所以，温度对半导体器件性能影响很大。
2. n型半导体，电子导电3. p 型半导体，空穴导电。
3.简述造成半导体材料与金属材料在电导温度函数上的差别原因；半导体的导电特性：即热敏性，温度愈高，载流子的数目愈多，导电能力显著增强，正比关系。
在杂质半导体中多数载流子的数量与掺杂浓度有关，而少数载流子的数量与温度有关，且当温度升高时，少数载流子的数量增多。
在Ｐ型半导体中，多数载流子为空穴，少数载流子为电子，而在Ｎ型半导体中，多数载流子为电子，少数载流子为空穴。
《材料物理性能》习题解答
《材料物理性能》习题解答材料物理性能习题与解答吴其胜盐城工学院材料工程学院2007，3目录1 材料的力学性能 (2)2 材料的热学性能 (12)3 材料的光学性能 (17)4 材料的电导性能 (20)5 材料的磁学性能 (29)6 材料的功能转换性能 (37)1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm 3 直径d/mm 圆面积S/mm 2 拉伸前1227.2 2.5 4.909 拉伸后1227.22.44.524 1cm 10cm40cmLoad Load)(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l ==??===?-σε0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =?==-σ名义应力0851.0100=-=?=A A l lε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =?==-σ真应力1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。
解：根据可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。
证：1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
材料物理性能测试思考题答案
灵验电子数：没有是所有的自由电子皆能介进导电，正在中电场的效率下，惟有能量靠近费稀能的少部分电子，圆有大概被激励到空能级上去而介进导电.那种真真介进导电的自由电子数被称为灵验电子数.之阳早格格创做K状态：普遍与杂金属一般，热加工使固溶体电阻降下，退火则落矮.但是对付某些身分中含有过度族金属的合金，纵然金相领会战Ｘ射线领会的截止认为其构制仍是单相的，但是正在回火中创制合金电阻有反常降下，而正在热加工时创制合金的电阻明隐落矮，那种合金构制出现的反常状态称为K状态.X射线领会创制，组元本子正在晶体中没有匀称分集，使本子间距的大小隐著动摇，所以也把K状态称为“没有匀称固溶体”.能戴：晶体中洪量的本子集中正在所有，而且本子之间距离很近，以致离本子核较近的壳层爆收接叠，壳层接叠使电子没有再限制于某个本子上，有大概变化到相邻本子的相似壳层上去，也大概从相邻本子疏通到更近的本子壳层上去，进而使本本处于共一能量状态的电子爆收微强的能量好别，与此相对付应的能级扩展为能戴.禁戴：允许被电子吞噬的能戴称为允许戴，允许戴之间的范畴是没有允许电子吞噬的，此范畴称为禁戴.价戴：本子中最中层的电子称为价电子，与价电子能级相对付应的能戴称为价戴.导戴：价戴以上能量最矮的允许戴称为导戴.金属资料的基础电阻：理念金属的电阻只与电子集射战声子集射二种体制有关，不妨瞅成为基础电阻，基础电阻正在千万于整度时为整.残存电阻(结余电阻)：电子正在杂量战缺陷上的集射爆收正在有缺陷的晶体中，千万于整度下金属浮现结余电阻.那个电阻反映了金属杂度战没有完备性.相对付电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属杂度的要害指标.结余电阻率ρ’：金属正在千万于整度时的电阻率.真用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为结余电阻率.相对付电导率：工程中用相对付电导率( IACS%) 表征导体资料的导电本能.把国际尺度硬杂铜(正在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率动做100% , 其余导体资料的电导率与之相比的百分数即为该导体资料的相对付电导率.马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)正在一级近似下，分歧集射体制对付电阻率的孝敬不妨加法供战.ρ’：决断于化教缺陷战物理缺陷而与温度无关的结余电阻率.ρ(T)：与决于晶格热振荡的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对付热振荡本子的碰碰.晶格热振荡：面阵中的量面(本子、离子)盘绕其仄稳位子附近的微强振荡.格波：晶格振荡以弹性波的形式正在晶格中传播，那种波称为格波，它是多频次振荡的推拢波.热容：物体温度降下1K时所需要的热量(J/K)表征物体正在变温历程中与中界热量接换个性的物理量，间接与物量里里本子战电子无准则热疏通相通联.比定压热容：压力没有变时供出的比热容.比定容热容：体积没有变时供出的比热容.热导率：表征物量热传导本领的物理量为热导率.热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它不妨领会为二部分，晶格热振荡产死的热阻(ωp)战杂量缺陷产死的热阻(ω0).导温系数或者热扩集率：它表示正在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截里积的热量.热导率的单位：W/(m·K)热领会：通过热效力去钻研物量里里物理战化教历程的真验技能.本理是金属资料爆收相变时，伴伴热函的突变.反常伸展：对付于铁磁性金属战合金如铁、钴、镍及其某些合金，正在仄常的伸展直线上出现附加的伸展峰，那些变更称为反常伸展.其中镍战钴的热伸展峰进与为正，称为正反常；而铁战铁镍合金具备背反常的伸展个性.接换能：接换能E ex=－2Aσ1σ2cosφ A—接换积分常数.当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自收排列共一目标，即爆收自收磁化.当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反背仄止排列，即爆收反铁磁性.接换能是近邻本子间静电相互效率能，各背共性，比其余各项磁自由能大102～104数量级.它使强磁性物量相邻本子磁矩有序排列，即自收磁化.磁滞耗费：铁磁体正在接变磁场效率下，磁场接变一周，B-H直线所描画的直线称磁滞回线.费，常常以热的形式而释搁.技能磁化：技能磁化的真量是中加磁场对付磁畴的效率历程即中加磁场把各个磁畴的磁矩目标转到中磁场目标(战)或者近似中磁场目标的历程.技能磁化的二种真止办法是的磁畴壁迁移战磁矩的转化.请画出杂金属无相变时电阻率—温度关系直线，它们分为几个阶段，各阶段电阻爆收的体制是什么？为什么下温下电阻率与温度成正比？1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ；2—ρ电-声∝T 5 ( T< <ΘD )；3—ρ电-电∝T 2 ( T ≈2K )分为三个阶段：(1)温度T > (2/ 3)ΘD 阶段, 电阻率正比于温度，即ρ(T) =αT .电阻爆收的体制是电子—声子(离子)集射.(2)温度T< <ΘD 阶段，电阻率与温度成五次圆关系, 即ρ∝T 5.电阻爆收的体制是电子—声子(离子)集射，(3)正在极矮温度(T ≈2K)ρ∝T 2 , 电阻爆收的体制是电子—电子之间的集射.*2=L n e 称为集射系数).对付金属去道，温度降下离子热振荡的振幅愈大，电子便愈易受到集射，故不妨认也便与温度成正比(果为式子中其余的量均与温度无关)，那便是下温下电阻率与温度成正比的本果.用电阻法钻研金属热加工时为什么要正在矮温？根据马西森定律, 热加工金属的电阻率可写成ρ= ρ′+ρM式中：ρM 表示与温度有关的退火金属电阻率；ρ′是结余电阻率.真验道明，ρ′与温度无关，换止之，dρ/ dT 与热加工程度无关.总电阻率ρ愈小，ρ′/ ρ比值愈大，所以ρ′/ ρ的比值随温度落矮而删下.隐然，矮温时用电阻法钻研金属热加工更为符合.从导体、半导体、绝缘体资料能戴结构领会其导电本能分歧的本果.导体：价戴与导戴沉叠，无禁戴.或者价戴已被电子挖谦，那种价戴自己即为导戴.那二种情况下价电子皆是自由的，便像金属具备洪量的那样的自由电子，所以具备很强的导电本领.半导体战绝缘体：谦价戴战空导戴之间具备禁戴.半导体：禁戴宽度小，正在热、光等中界条件效率下，价戴中的部分电子有大概赢得脚够的能量而越过禁戴到达其上头的空戴，产死导戴.而且价戴中出现了电子留住的空穴.导戴中的电子战价戴中的空穴正在电场的效率下沿好同的目标定背移动，爆收电流.导戴中的电子导电战价戴中的空穴导电共时存留的导电办法称为本征导电，其个性是介进导戴的电子战空穴浓度相等，那种半导体称为本征半导体.绝缘体：禁戴宽度很大，电子很易越过禁戴到达其上头的空戴，中电场的效率下险些没有爆收电流.金属资料电阻爆收的真量.当电子波通过一个理念晶体面阵时(0K) , 它将没有受集射；惟有正在晶体面阵完备性受到益害的场合, 电子波才受到集射(没有相搞集射) , 那便是金属爆收电阻的基本础基本果.由于温度引起的离子疏通(热振荡) 振幅的变更(通时常使用振幅的均圆值表示)，以及晶体中同类本子、位错、面缺陷等皆市使理念晶体面阵的周期性受到益害.那样，电子波正在那些场合爆收集射而爆收电阻，落矮导电性.为什么金属资料的导电性随温度的降下而落矮，而非金属资料的导电性随温度的降下而降下？对付于金属资料：温度降下，晶格热振荡加剧，声子电阻率降下，而结余电阻率没有变，故金属资料的导电性随温度的降下而落矮.对付于非金属资料：温度降下，资料的电子或者载流子疏通本领巩固，数量也减少，传播电荷的本领巩固，导电性巩固.金属资料受力后电阻率的变更.(1)推力 正在弹性范畴内单背推伸或者扭转应力能普及金属的ρ，并有(2)压力对付大普遍金属去道，正在受压力情况下电阻率落矮压力系数，为背.险些所有杂元素随温度变更电阻压力系数险些没有变.仄常金属元素：电阻率随压力删大而下落；(铁、钴、镍、钯、铂、铱、铜、银、金、锆、铪等)反常金属元素：碱金属、碱土金属、稀土金属战第V 族的半金属，它们有正的电阻压力系数，但是随压力降下一定值后系数变号，钻研标明，那种反常局里战压力效率下的相变有关.下压力还能引导物量的金属化，引起导电典型的变更，而且有帮于从绝缘体—半导体—金属—超导体的某种转化.固溶、热加工对付金属资料电阻率的效率及本果.产死固溶体时，导电本能落矮.纵然是正在矮导电性的金属中溶进下导电性的金属溶量也是如许，但是电阻随身分连绝变更而无突变.对付于连绝固溶体，当组元A 溶进组元B 时，电阻由B 组元的电阻值渐渐删大至极大值后再渐渐减小到A 组元的电阻值.本果：(1)引起晶体面阵畸变，减少了电子的集射，本子半径好越大，固溶体的电阻也越大；(2)杂量对付理念晶体的局部益害；(3)合金化引起能戴结构变更，移动费米里(0K 时电子最下能级)并改变了电子0(1)γρρασ=+能态的稀度战灵验导电电子数；(4)合金化效率弹性常数，使面阵振荡的声子谱改变.普遍，热加工引起电阻率删大.室温下测得经相称大的热加工变形后杂金属(如铁、铜、银、铝)的电阻率, 比已经变形的总合只减少2%～6%.惟有金属钨、钼例中, 当热变形量很大时, 钨电阻可减少30%～60% , 钼减少15%～20%.普遍单相固溶体经热加工后, 电阻可减少10%～20%.而有序固溶体电阻减少100% , 以至更下.也有好同的情况, 如Ni-Cr，Ni-Cu-Zn，Fe-Cr-Al等中产死K状态, 则热加工变形将使合金电阻率落矮.本果：热加工引起金属晶格畸变，减少电子集射几率；共时也会引起金属晶体本子分离键的改变，引导本子间距变更.固溶体的有序化对付其电阻率有何效率？为什么？固溶体爆收有序时，其电阻率明隐落矮.固溶体爆收有序化时对付导电性的效率：(1)使面阵顺序性加强，缩小了对付电子的集射而使电阻率落矮(2)使组元间的相互化教效率加强，使灵验电子数缩小，进而引起电阻率的降下.上述二种好同的效率中，第一种效率占主宰职位，果此有序化普遍表示为电阻率落矮.有序化程度越下，电阻率便越矮.将下列物量按热导率大小排序，并道明缘由：(1)铬(2)银(3)Ni-Cr合金(4)石英(5)铁(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英银正在五种物量中导电本能最好，铁次之.合金热导率常常小于杂金属.铬的本量比较靠近半导体.石英是绝缘体.导电率：(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.根据魏德曼—弗兰兹定律，热导率与电导率之间存留如下关系：所以，(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.为什么道资料热教本能的物理真量皆与晶格热振荡有关?固体资料的百般热教本能便其物理真量而止，均与形成资料的量面(本子、离子)热振荡有关.固体资料由晶体或者非晶体组成，面阵中的量面（本子、离子）经常盘绕其仄稳位子做微强振荡，那种振荡称为晶格热振荡.资料中量面之间的振荡存留的关系战效率.资料内能的真量、热容的物理真量.C p与C v的物理意思是什么？是可通过真验丈量？C p与C v哪个大，为什么？若温度降下时物体的体积没有变，物体吸支的热量只用去谦脚温度降下物体内能的减少，此种条件下的热容称为定容热容(C v).若温度降下时物体的压力没有变，物体吸支的热量除了用去谦脚温度降下物体内能的减少中，还对付中搞功，此种条件下的热容称为定压热容(C p).对付于金属，C v没有克没有及间接通过真验丈量，需由真验测得C p，再换算得到C v.C p大于C v，那是果为定压比热容中含有体积伸展功，2mα-=VP VV Tc cK.故正在相共品量的条件下，C p更大.资料热容随温度的变更顺序.Ⅰ区：T：0～5K，C v∝TⅡ区： c v∝T3，T达到时，C v＝3R.Ⅲ区： c v＞3R，减少部分主假如自由电子热容的孝敬.热容体味定律的真量及其与本量切合的情况.若晶体有N个本子，则有3N个自由度.金属本子的热振荡既具备动能，又具备位能，二者没有竭天相互变换，且仄稳动能与仄稳位能统计天相等(每个振荡自由度仄稳动能战仄稳位能皆为U m＝3NkT＝3RT.金属的定容摩我热容为：热容体味定律杜隆－珀替定律(Dulong-Petit rule)的真量是所有金属的摩我热容是一个与温度无关的常数，其数值靠近于3R.与本量切合的情况是：(1)认为热容与温度无关，与究竟没有符.(2)认为所有元素热容相共，形成化合物时，分子热容等于各本子热容之战，与究竟没有真足相符.(3)矮温时、沉元素与究竟没有共很大.(4)除沉元素中，大部分元素与固体物量正在非矮温时，与究竟格中靠近.与本量没有切合的本果：假设与前提问题，本子(百般元素、所有温度)仄稳动能、位能相等，模型过于简化.把本子的振荡能量瞅做是连绝的，没有切合能量没有连绝性的量子化条件.热容爱果斯坦模型、德拜模型的前提及其与究竟切合情况，没有真足相符的本果.爱果斯坦模型(1)前提：晶格中每个本子(离子)皆正在其格面做振荡，各个本子的振荡是独力而互没有依好，每个本子皆具备相共的周围环境，果而其振荡频次v皆是相共的，本子振荡的能量是没有连绝的、量子化的.可把本子的振荡瞅做是谐振子的振荡. (2)究竟切合情况：正在下温时热容战杜隆—珀替定律普遍，并战热容直线切合得较好.值普遍正在100～300K范畴.(3)没有真足相符的本果：正在矮温时，热容与温度之间的关系中存留指数项，没有切合真验的C v=T3 关系，即随着温度的落矮，爱果斯坦热容表里值比真验值要更快天下落而趋近于整.本果正在于把本子的振荡瞅成是孤坐的，并忽略了振子振荡频次的没有共.德拜模型(1)前提：正在爱果斯坦量子热容表里前提上加以完备的.认为：晶体中各本子间存留着弹性的斥力战吸力，那种力使本子热振荡相互受牵连而达到相邻本子间协做天振荡.波少较少，属于声频波范畴(相称于弹性振荡波).由于弹性波波深刻大于晶格常数，可近似天把晶体视为连绝介量，把弹性波的振荡也可近似天视为连绝的，其振荡频次可连绝分集正在整到v m之间.(2)究竟切合情况：正在下温下本子皆险些以最大频次振荡，果而使热容靠近于一个常数.此时德拜热容表里与典范热容表里、爱果斯坦热容表里普遍.正在矮温时，金属温度降下所吸支的热量主假如用去加强晶格的振荡，纵然得具备下频振荡的振子数慢遽天删加，C v与T3 成正比.当T=0K时，C v=0.那也真足切合真验顺序. (3)没有真足相符的本果：正在很靠近0K的温度范畴，德拜热容表里与真验顺序存留着偏偏好.本果正在于德拜表里只思量了晶格振荡对付热容的孝敬，而已思量自由电子对付热容的孝敬.正在极矮的温度下，由于晶格振荡的能量已趋近于整，自由电子的动能便没有成被忽略，它成为对付热容的主要孝敬者.资料热容与温度关系的体味公式.会使釉层脱资料热伸展系数随温度的变更情况.资料热伸展的机理.格律乃森定律的真量及本果.格律乃森(Grüneisen)从晶格振荡表里导出金属体伸展系数与热容间存留的关系式：式中：γ是格律乃森常数，是表示本子非线性振荡的物理量，普遍物量γ正在1 .5 - 2 .5 间变更；K 是体积模量； V 是体积；C V 是等容热容.从热容表里知, 矮温下C V 随温度T 3 变更, 则伸展系数正在矮温下也按T 3 顺序变更, 即伸展系数战热容随温度变更的个性基础普遍.体伸展系数与定容热容成正比，它们有相似的温度依好关系，正在矮温下随温度降下慢遽删大，而到下温则趋背仄缓.固溶战热加工对付资料的λ(热导率)有何效率？为什么？程减小，热哪些果素会效率资料的热导率？怎么样效率？(1)对付于杂金属，效率其电导率果素有：温度、晶粒大小、晶背、杂量.简直天去道：根据导热体制不妨推论下电导率的金属便有下的热导率.①热导率与温度关系：正在矮温时, 热导率随温度降下而没有竭删大，并达到最大值.随后，热导率正在一小段温度范畴内基础脆持没有变；当温度降下到某一温度后，热导率启初慢遽下落，并正在熔面处达到最矮值.但是像铋战锑那类金属熔化时, 它们的热导率减少一倍，那大概是过度至液态时，共价键合减强，而金属键合加强的截止.正在德拜温度以上略成直线关系， 0(1)r T λλα=+.正在德拜温度以下，某些金属的热导率按照格留涅申定律而变更，-3T λα=铁磁性金属或者合金的热导率与温度直线正在居里面时有转合.②晶粒大小的效率：普遍情况是晶粒细大，热导率下；晶粒愈细，热导率愈矮. ③坐圆晶系的热导率与晶背无关.非坐圆晶系晶体热导率表示出各背同性. ④所含杂量热烈效率热导率.当加进少量杂量时，组元的热导率落矮很剧烈，但是随着浓度的减少对付热导率的效率要小得多.(2)对付于合金二种金属形成连绝无序固溶体时, 溶量组元浓度愈下, 热导率落矮愈多, 而且热导率最小值靠拢本子浓度50%处.当组元为铁及过度族金属时，热导率最小值比50%处有较大的偏偏离.当为有序固溶体时，热导率普及，最大值对付应于有序固溶体化教组分.(3)对付于无机非金属资料比较而止, 金属资料热导率的效率果素比较简朴，而无机非金属资料便搀杂一面.果此，金属资料热导率的效率果素对付无机非金属资料皆共样的灵验率，不过由于陶瓷资料相结构搀杂一面，包罗玻璃相战一定孔隙率.①化教组成的效率：对付于无机非金属资料去道，资料结构的相对付本子品量愈小，稀度愈小，弹性模量愈大, 德拜温度愈下, 则热导率愈大, 所以沉元素的固体战分离能大的固体热导率较大，固溶体的情况与金属固溶体的变更趋势相似，战金属固溶体类似，杂量浓度很矮时，杂量落矮热导率效力格中明隐；杂量浓度删下时，杂量效力减强，正在矮温下杂量效力将会更隐著.②晶体结构的效率：晶体结构愈搀杂，晶格振荡的非线性程度愈大，其集射程度愈大，果此声子仄稳自由程较小，所以热导率便矮了.③晶粒大小战各背同性的效率：与对付金属的热导率效率相共.共样化教组成的多晶体的热导率总比单晶小.④非晶体的热导率：非晶体的热导率正在所有温度下皆比晶体小.玻璃是无机的非晶体资料，其热导率变更有其特殊性.相中.热导率不妨按下式估计：式中：κc、κd分别为连绝相战分别相的热导率；φd为分别相的体积分数.⑥气孔率的效率：无机资料常含有气孔，气孔对付热导率的效率较搀杂.如果温度没有是很下，且气孔率没有大，尺寸很小，分集又匀称，不妨认为此时的气孔是复相陶瓷的分别相, 此时热导率不妨按上式处理.不过由于与固相相比，其热导率很小，不妨近似认为整, 且κc/κd很大，此时κ≈κs ( 1-φ气孔).式中：κs为陶瓷固相热导率；φ气孔为气孔的体积分数.思量气孔的辐射传热时，按下式估计：式中：P 为气孔里积分数；PL 是气孔的少度分数；ε为辐射里的热收射率；G 是几许果子；纵背少条气孔G=1，横背圆柱形气孔G =π/4, 球形气孔G = 2/ 3；d 是气孔最大尺寸.(5)对付于本征半导体正在本征半导体中，导戴中电子战价戴中的空穴随温度降下而减少，那引导热导率随温度降下而降下.不妨采与哪些步伐普及资料的磁导率？其表里依据是什么？(1)与消资料中的杂量；(2)把晶粒培植到脚够大并呈等轴状；(3)产死再结晶织构；(4)采与磁场中退火.(1)的表里依据是如当杂量固溶正在资料中会制成面阵扭直，当杂量呈夹杂物存留时则使畴壁脱孔，那皆市给畴壁迁移制成阻力，引导磁导率下落，矫顽力降下.(2)的表里依据是晶粒脚够大，使得晶界缩小，畴壁迁移变得越收简单.(3)的表里依据是再结晶织构具备目标性，正在该目标的磁导率会明隐删大.(4)的表里依据是正在沿轴背的磁场中缓缓热却时，磁畴将正在室温磁化时沿应伸少(正在正磁致伸缩情况下)的目标预先伸少，那样通过磁场中退火的样品，其磁致伸缩将无妨碍磁化，样品的磁化将变得越收简单，进而正在该目标会有下的磁导率.铁磁性物量中的相互效率能有哪些？各有什么个性？其中哪种能量最大？铁磁性物量中的相互效率能有：磁晶各背同本能、磁弹本能、接换效率能、退磁能.磁晶各背同本能是指沿分歧晶轴目标的能量好.其个性是正在易磁化轴上，磁晶各背同本能最小.物体正在磁化时要伸少(或者中断)，如果受到节制，没有克没有及伸少(或者支缩)，则正在物体里里爆收压应力(或者推应力)，物体里里将爆收的磁弹本能.其个性是物体里里缺陷、杂量等皆大概减少其磁弹本能.接换效率能是指近邻本子间静电相互效率能，其个性是各背共性，比其余各项磁自由能大102～104数量级.它使强磁性物量相邻本子磁矩有序排列，即自收磁化.而其余各项磁自由能退磁能是指退磁场与铁磁体的相互效率能.其个性是退磁能与资料的退磁果子N，磁化强度M的仄圆成正比.N值、M2越大，退磁能越大.总的去道，磁晶各背同本能、磁弹本能、退磁能没有改变其自收磁化的真量，而仅改变其磁畴结构.其中，接换效率能的能量最大.物量抗磁性爆收的基础是什么？为什么所有物量正在磁场中皆爆收抗磁性？表里钻研道明, 抗磁性基础于电子轨讲疏通, 故不妨道所有物量正在中磁场效率下均应有抗磁性效力.但是惟有本子的电子壳层真足挖谦了电子的物量, 抗磁性才搞表示出去, 可则抗磁性便被别的磁性掩盖了.无中H的时间：电子壳层已挖谦的本子总磁矩为0.有中H效率时：纵然总磁矩为0的本子，也会爆收磁矩.没有管循轨疏通的目标是绕H轴背顺时针仍旧顺时针，电子的循轨疏通正在中H效率下皆市爆收抗磁矩,即爆收的附加磁矩经常与中H目标好同，那便是物量爆收抗磁性的本果.物量顺磁性爆收的基础是什么？物量的顺磁性是怎么样爆收的？物量顺磁性爆收的基础是：本子(离子)的固有磁矩.无中H的时间：由于热疏通的效率，固有磁矩的与背为无序的，宏瞅上无磁性.中H效率下：固有磁矩与H效率，有较下的静磁能，为落矮静磁能，固有磁。
材物性能思考题
材物性能思考题热容c: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1、cp与cv哪个大，为什么？对于液态材料，低温时存有cp≈cv，高温时二者差别就小了。
定压冷却时，物体除高涨外，还可以对外作功，所以温度每提升1k须要稀释更多的能量，即cp>cv。
2、晶格热容的爱因斯坦模型采用了什么简化假设？该模型的成功与不足之处及其原因？假设：晶体中所有原子都以相同的角频率we振动且各个振动相互单一制顺利：t→0时cv→0，这与实验一致。
不足：在t→0时该式按指数快速下降，实验结果却缓慢得多。
原因：爱因斯坦模型把具有频率差别的振动过于简化地认为具有相同的角频率?we，而忽略了低温时低频振动对总能量的贡献。
3、晶格热容的德拜模型使用了什么精简假设？该模型的顺利与不足之处及其原因？假设：晶体是各向同性的连续介质,晶格振动具有从0至ωmax的频率分布成功：低温时cv与t3成正比，这与绝缘材料的实验结果相符严重不足：通常温度下，电子热容比离子振动的热容小得多，所以只考量后者就足够多了。
但在温度很高和很低的情况下，自由电子对热容的贡献不可忽视。
德拜模型下德拜温度与t和材料特性无关，实际上德拜模型如需要在任何温度下与实际吻合，要求德拜温度是温度的函数，而且与材料性质相关，由德拜模型确立的频率分布函数与实际的频率分布函数存在较大的差异4、在极低温度和极高温下，金属材料的热容和半导体或者绝缘体材料的热容有区别吗？原因就是什么？金属材料：在温度很高和很低的情况下，自由电子和离子振动对热容的贡献都要考虑。
无机非金属材料(与debye热容理论吻合):低温时cv∝t3，高温时cv≈25j/kmol，无机材料的热容与材料的结构关系不大。
5、什么是一级相变和二级相变，它们分别对热容有什么影响？一级相变：化学反应在某一温度点上顺利完成，除体积变异外，还同时稀释和释出潜热的化学反应。
金属的三态转型、同素异二重转型、合金的共晶和包晶转型及固态的共析转回变等都是一级相变。
材料物理性能部分课后习题..
课后习题第一章1.德拜热容的成功之处是什么？答：德拜热容的成功之处是在低温下，德拜热容理论很好的描述了晶体热容，CV.M∝T的三次方2.何为德拜温度？有什么物理意义？答：HD=hνMAX/k 德拜温度是反映晶体点阵内原子间结合力的一个物理量德拜温度反映了原子间结合力，德拜温度越高，原子间结合力越强3.试用双原子模型说明固体热膨胀的物理本质答：如图，U1（T1）、U2（T2）、U3(T3）为不同温度时的能量，当原子热振动通过平衡位置r0时，全部能量转化为动能，偏离平衡位置时，动能又逐渐转化为势能；到达振幅最大值时动能降为零，势能打到最大。
由势能曲线的不对称可以看到，随温度升高，势能由U1(T1）、U2（T2）向U3（T3）变化，振幅增加，振动中心就由r0'，r0''向r0'''右移，导致双原子间距增大，产生热膨胀第二章1.300K1×10-6Ω·m4000K时电阻率增加5%由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。
解：按题意:p(300k) = 10∧-6 则: p(400k) = (10∧-6)* (1+0.05) ----(1)在400K温度下马西森法则成立，则: p(400k) = p(镍400k) + p(杂400k) ----(2) 又: p(镍400k) = p(镍300k) * [1+ α* 100] ----(3) 其中参数: α为镍的温度系数约= 0.007 ; p(镍300k)(室温) = 7*10∧-6 Ω.cm) 将(1)和(3)代入(2)可算出杂质引起的电阻率p(杂400k)。
2.为什么金属的电阻因温度升高而增大，而半导体的电阻却因温度的升高而减小？对金属材料，尽管温度对有效电子数和电子平均速率几乎没有影响，然而温度升高会使离子振动加剧，热振动振幅加大，原子的无序度增加，周期势场的涨落也加大。
这些因素都使电子运动的自由称减小，散射几率增加而导致电阻率增大而对半导体当温度升高时，满带中有少量电子有可能被激发到上面的空带中去，在外电场作用下，这些电子将参与导电。
材料物理思考题
材料物理思考题1、表面张力的定义。
答：表面张力也可以理解为系统增加单位面积时所需做的可逆功。
2、简述影响聚合物表面张力的因素，举例说明减少聚合物表面张力的方法。
答：（1）①温度:Guggenheim 自低分子出发 ，提出了可用于聚合物表面张力与温度关系的公式： 9/110)/1(C T T -=γγ γ0—温度为0K 时的表面张力 TC —临界温度 ②化学结构:表面张力大小主要取决于聚合物分子中的链节单元结构。
通常，非极性聚合物较极性聚合物的表面张力值低。
③分子量及其分布:聚合物分子量分布对其表面张力也有一定的影响。
聚合物中分子量小的部分会使其表面张力减小，尤其是它们有浓集于聚合物表面的趋势，从而引起表面张力γ值下降。
④高分子物态转变的影响:当聚合物从玻璃态转变为橡胶态时，其表面张力出现转折的连续性变化，而结晶－熔融转变过程中的表面张力变化具有非连续性。
在两力学状态下的聚合物表面张力随温度变化之系数也有不同数值。
⑤共混:共混物的表面张力大小往往受其体系的相容性影响。
通常，共混物的表面张力随其相容性的减小而增加。
⑥添加剂:低表面能添加剂具有降低聚合物表面张力的作用。
（2）3、解释聚合物表面组成、形态与内部不同的原因。
答：因为材料内部原子受到周围原子的相互作用是相同的，而处在材料表面的原子所受到的力场却是不平衡的因此材料的表面与其内部本体，无论在结构上还是化学组成上都有明显的差别。
5、什么是粉体活性。
答：粉体的活性是指组成粉体颗粒的各种质点（分子、原子、离子）的活动性。
即指质点脱离粉体颗粒中各种结合键的束缚，进入“自由”空间的能力。
6、粉体的尺寸是怎样划分的，决定它大小的因素是什么？答：通常将颗粒尺寸为150~500μm 的粉体称为粗粉体；40~150μm 的称为中等粉体；10~40μm 的称细粉体；0.5~10μm 的称为极细粉体；0.5μm 以下的则是超细粉体。
7、粉体具有什么样的聚集态特征。
材料物理性能习题与思考题-引言与电学性能概述部分
材料物理性能习题与思考题——课程引言与电学性能概述部分1、处理材料性能问题，从材料专业技术人员角度出发，可以遵循的共性思路或方法包含那几个步骤或者组成部分？各自的内容要点是什么？2、材料电学性能如何界定其涵盖范围的？3、按照材料对于外部作用的响应过程中状态发生的变化出发，材料电学性能粗略分成哪些类型？4、材料电学性能目前包含哪些内容(或者说可以细分为哪些具体的性能)？请对这些性能按照材料性能定义中作用因素和响应(响应的状态变化)的对应关系进行归纳总结(确定各自的涵盖面)。
5、材料电学性能与传感技术有何关系？说明其原因。
6、举例说明双作用因素下材料的电学性能表现。
能说明其具体应用吗？7、归纳总结固体材料的Hall效应。
请注意条理性和完整性。
8、请就材料电学性能的某个方面(除导电性和介电性外)，查阅文献资料，对其进行总结。
要求包含性能的现象、重要规律、所涉及的材料和应用，在此基础上分析讨论微观机理，并展开对材料制备方面的分析讨论。
(综合型大作业题目。
第五周前提交。
)9、传感技术是自动控制的基础。
非电量的电测技术是传感技术的重要组成部分。
为此，需要特殊的材料将非电量转变成电量，也就是具有特殊电学性能的材料是实现这种转变的关键材料。
目前，人们能够将哪些非电量转变成电量？将力、电磁辐射、磁场、温度等物理量转变成电量应当分别是哪些特殊电学性能的材料？查阅资料(以教科书和学术专著为主)，找出一些代表性的材料。
10、能够将电磁辐射转变成电信号进行检测的材料，按照材料性能分类有哪些类别？这些材料用于探测、记录电磁辐射有哪些实际应用？11、能够探测红外线并利用红外线成像，依赖什么特殊性能的材料？这种成像具有哪些特殊应用？12、数码技术记录图像，几乎完全替代了胶片记录。
这项技术目前主要分成CCD和CMOS两类。
请查阅资料，了解这两类技术的基本历史和目前的水平。
关注其中传感材料的情况。
13、请就数码相机的像素情况，对其中成像芯片部件的尺寸要求进行分析。
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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材料物理性能思考题
第一章:材料电学性能
1如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？
2经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性?
3自由电子近似下的量子导电理论如何看待自山电子的能量和运动行为？
4根据自山电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k空间、等幅平面波和能级密度函数。
5自山电子近似下的等能面为什么是球面？倒易空间的倒易节点数与不含自旋的能态数是何关系？为什么自III电子的波矢量是一个倒易矢量？
6自山电子在允许能级的分布遵循何种分布规律？何为费米面和费米能级？何为有效电子？价电子与有效电子有何关系？如何根据价电子浓度确定原子的费米半径？
7自山电子的平均能量与温度有何种关系？温度如何影响费米能级？根据自山电子近似下的量子导电理论，试分析温度如何影响材料的导电性。
8自山电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面有何异同点？
9何为能带理论？它与近自山电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关系？
10孤立原子相互靠近时，为什么会发生能级分裂和形成能带？禁带的形成规律是什么？何为材料的能带结构？
11在布里渊区的界面附近，费米面和能级密度函数有何变化规律？哪些条件下会发生禁带重叠或禁带消失现象？试分析禁带的产生原因。
12在能带理论中，自山电子的能量和运动行为与自山电子近似下有何不同？
13自山电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系？何为电子的有效质量？
其物理本质是什么？
14试分析、阐述导体、半导体（本征、掺杂）和绝缘体的能带结构特点。
15能带论对欧姆定律的微观解释与自山电子近似下的量子导电理论有何异同点？16解释原胞、基矢、基元和布里渊区的含义
17试指岀影响材料导电性的内外因素和影响规律，并分析其原因。
18材料电阻的测试方法山哪儿种？各有何特点?
19简述用电阻法测绘固溶度曲线的原理和方法。
第二章:材料热学性能
1简述材料热容的定义，为什么说材料的等容热容Cv的物理本质是材料内能随温度的变化率时常需附加无相变、无化学反应和无非体积功的条件？Cv和Cp 的本质差别是什么？对实际材料进行热分析时，若有相变发生，为什么其Cp 中还能反映相变的热效应？
2微观上如何认识材料内能的构成?
3简述杜隆一珀替经典热容理论模型和结果，评价其局限性。
4解释何为晶格热振动、格波和色散关系？何为简谐近似和非简谐近似？如何界定连续介质和非连续介质？色散关系式的个数如何确定？色散与非色散介质中格波的相速度和群速度有何差异？
5解释何为晶格振动模式？格波的波矢数和模式数如何确定？为什么晶体中有3PN种振动模式（或格波）？
6对晶格热振动进行正则坐标变换的意义是什么？根据量子力学，线性谐振子的能量表达式是什么？
7何为声子？对一个线性谐振子，声子的种类、声子的数量及其数量的增减各代表什么物理意义？为什么声子数量具有统计平均值？它与温度有何关系
8解释何为格波模式密度或模式密度函数？简述模式密度函数的求取方法。
9简述与晶格热振动有关的等容热容的求解方法，并分别说明爱因斯坦理论和德拜理论的近似方法和效果特点，你对两种理论的结果有何评价？
10自山电子对晶体等容热容有何贡献？该热容随温度如何变化?
11实际材料的等圧热容通常山哪些部分组成？乂受到哪些因素的影响？有什么影响规律？
12 一级相变、二级相变如何界定？为什么一级相变、二级相变在相变温度点其热容
曲线会出现差异？
13解释差热分析(DTA)、差示扫描量热分析(DSC)；画出45#钢由室温加热到Ac3+30〜50°C,保温后再空冷到室温全过程的(DTA)曲线，分析该曲线的形成原因，标出各特征温度点，并说明其发生的相变。
14何谓材料的热膨胀？其物理本质是什么？为什么热膨胀系数能反映原子结合力的大小？为什么简谐振动近似无法说明热膨胀的物理本质？
15哪些因素能影响材料的热膨胀特性？如何影响？为什么一级相变、二级相变在相变温度点其热膨胀曲线会出现差异？
16试画岀亚共析、共析、过共析碳钢山室温到奥氏体化温度缓慢加热和冷却过程的普通和示差光学膨胀曲线，分析曲线的形成原因，标出各特征温度点，并说明其发生的相变和组织转变。
17简述山热膨胀分析方法测绘过冷奥氏体等温转变曲线的原理和方法，并说明为什么山膨胀曲线能获得组织转变量曲线？对不完全转变乂如何处理？
18解释温度场、温度梯度、热通量、导热系数、热阻、导温系数。
19材料导热的物理本质是什么？有哪儿种导热机制？微观上它们的导热系数有何不同？影响导热的因素有哪些？
第三章:材料的磁性
1复习磁场、磁场强度、磁化强度、磁感应强度（磁通量密度）、磁化率、磁导率等概念及它们的关系。
2简述环电流与磁矩的关系、电子的循轨磁矩与其角动量（动量矩）的关系、电子的自旋磁矩与其自旋角动量的关系；说明主量子数、轨道角量子数、轨道磁量子数（空间量子数）、自旋量子数、自旋磁量子数及其取值范围。
3孤立原子的总磁矩与其核外电子的循轨磁矩和自旋磁矩是什么关系？
4解释什么是抗磁性、顺磁性和铁磁性物质。
5简述物质的顺磁性和抗磁性是如何产生的？它们都受到哪些因素的影响？
6简述铁磁质磁化曲线和磁滞回线的特点，解释剩余磁感应强度和矫顽力；何谓磁位能，它与哪些因素有关？如何降低体系的磁位能？
7解释磁各向异性、易磁化方向和难磁化方向，简述什么是磁各向异性能和磁化功？它们有何关系？如何降低体系的磁各向异性能？
8解释磁致伸缩、磁致伸缩系数和磁弹性能。
如何降低体系的磁弹性能?
9简述形状各向异性、退磁场强度、退磁因子、退磁能和它们的关系？如何降低体系的退磁能？
10简述Wiss铁磁性假说的主要内容，说明物质自发磁化形成铁磁质的条件；为什么交换积分常数A能决定原子磁矩的磁有序结构？原子间距为什么能影响交换积分常数A?居里温度Tc以上，铁磁质为什么转变为顺磁质？
11何谓磁畴？简述铁磁质磁畴结构特点，并指岀磁畴结构和磁畴壁结构的决定因素；磁畴壁的本质是什么？有儿种类型？
12何谓铁磁质的技术磁化？其磁化过程中磁畴结构的变化规律是什么？
13磁畴壁迁移的阻力有哪些？为什么它们能影响磁畴壁迁移?
14何为动态磁特性？磁场频率和场强幅值对动态下磁滞回线的形状有何种影响规律？复数磁导率的实部和虚部各有什么物理含义？
15材料磁性的影响因素有哪些？影响规律是什么？
16对多相合金，其饱和磁化强度Ms与各组成相的Msi和体积分数Vi有何关系？
该关系有何应用？如何用磁性分析法分析淬火钢中残余奥氏体的相对量？
第五章:材料的弹性与内耗
1何谓材料的弹性？弹性模量的物理意义是什么？哪些因素影响材料的弹性模
量？材料的静态弹性模量和动态弹性模量有何差异?
2何谓理想弹性体？实际弹性体在弹性范围内存在哪些非弹性现象？什么是材料的内耗现象？解释动滞后和静滞后。
3什么是粘、滞弹性的静态响应特性？解释恒应力下的应变弛豫，恒应变下应力弛豫，未弛豫模量E”，充分弛豫模量耳，动态模量E,恒应力下的应变
弛豫时间J和恒应变下应力弛豫时间J O
4什么是粘、滞弹性的动态响应特性？图示说明总应变£中哪部分是与应力同位相的弹性应变£；?哪部分是滞后应变曰中与应力同位相的分量斗？哪部
分是滞后应变曰中滞后应力;r/2位相的分量弍？这些应变或应变分量与复模量、动态模量、未弛豫模量、充分弛豫模量、模量亏损和内耗有什么关系？复模量的实部和虚部各有何含义？
5为什么对粘、滞弹性材料应变相对于应力的滞后角能代表其内耗？为什么子唔等式成立？
6试证明对滞弹性（弛豫型）内耗，其内耗与应变振幅的大小无关、（）=1时内耗有最大值，并分析其原因。
7对于山原子扩散（或热激活过程）引起的滞弹性（弛豫型）内耗，其弛豫时间与温度有何关系？该关系为什么能给内耗测试带来方便？何谓内耗弛豫谱？利用内耗试验测定扩散激活焙的原理是什么？
8简述内耗的分类方法，分别指出滞弹性（弛豫型）内耗、阻尼共振型内耗、粘弹性内耗、静滞后型内耗的特征。
并分别举出相应的内耗实例、描述其微观机制。
9以Snock内耗峰为例，说明什么是应力感生有序。
10简述内耗有哪些量度和测试方法？说明扭摆仪是如何测定材料内耗的？。