安徽工业大学材料物理性能复习题答案整理

安徽工业大学材料物理性能复习题答案整理

整理人：季承玺

一、基本概念

1.晶格热振动：晶体点阵中的质点(原子,离子)总是围绕着平衡位置作微小振动。

2.摩尔热容：使１摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的能量,

它反映材料从周围环境吸收热量的能力，它与温度、质量、过程有关。用Cm 表示，单位为J/(mol·K)。

3.热导率的魏德曼-弗兰兹（Wiedeman-Franz）定律：在室温下许多金属的热导率与电导率

之比几乎相同，而不随金属而改变。

4.玻尔帖效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，还要

在两接头处分别出现吸收或放出热量Q的现象。Q称为玻尔帖热，磁现象被认为是塞贝克效应的逆效应，是玻尔帖在1834年发现的。

5.塞贝克效应：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中

将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。

6.差动扫描量热法（DSC）：用差动方法测量加热或冷却过程中，试样和标准样的温度差保

持为零时，所需要补充的热量与温度或时间的关系．

示差热分析法（DTA）：利用在相同条件下加热或冷却时,试样和标准样的温度差与温度或时间关系,对组织结构进行分析的一种技术。

7.禁带：能隙所对应的能带，或允带间电子禁止的能级所对应的能带。

8.导带：具有空能级允带中的电子（未满带的电子），在外电场作用下可参与导电。这种未

满的允带称为导带。

9.本征电导：源于晶体点阵的基本离子的运动。固有电导中，载流子由晶体本身的热缺陷提

供。

10.电子电导：载流子为电子的电导称为电子电导。

11.离子电导：载流子为离子的电导称为离子电导。

12.热稳定性：材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力，又称为抗热震性。

13.磁滞损失：磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗。

14.技术磁化：在外磁场的作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化到饱和的内部变化过程。

15.磁畴：在未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域。

16.铁电畴：晶体中自发极化方向一致的小区域称为铁电畴（或电畴）。

17.内耗：固体材料对振动能量的损耗称为内耗，它代表材料对振动的阻尼能力。

18.磁导率µ：当外磁场H增加时，磁感应强度B增加的速率叫磁导率，用µ表示，即µ=B/H。

19.磁晶各向异性：在单晶体的不同晶向上，磁性能不同的性质，称为磁性的各向异性。

20.内耗：固体材料对振动能量的损耗称为内耗，它代表材料对振动的阻尼能力。

21.弹性模量：在弹性范围内，引起物体单位变形所需要的应力大小。即材料所受应力σ与应

变ε之间的线性比例系数，σ = Eε，其中称为弹性模量。它表示材料弹性变形的难易程度。

二、基本理论

（一）热容

1．元素的热容定律——杜隆-珀替定律及适用条件

2．固体热容的量子理论

3．相变，亚稳态组织转变对热容的影响规律

4．热容的实验测量原理

（二）热膨胀

1．热膨胀的物理本质，及反常热膨胀的机理。

2．常见材料的热膨胀性能：石英晶体与石英玻璃的膨胀系数，石墨晶体的热膨胀系数，共析钢和亚共析钢的组织转变与体积变化关系，ZrO2的晶体结构与体积随温度的变化关系。3．热膨胀的测量：膨胀仪的种类：光学膨胀仪，电测式膨胀仪，机械式膨胀仪；

标准样的功能（在示差光学膨胀仪中，标准样的功能是除了指示温度和跟踪待测试样的温度外，还有将试样内部组织未转变前的膨胀量抵消，将膨胀量的测量范围缩小，以提高放大倍数，和测量的灵敏度）；

标准样所用的材料应满足要求：其膨胀量与温度成正比；在使用的温度范围内没有相变和化学反应；与试样的导热系数接近等；

共析钢和亚共析钢的膨胀曲线示意图等。

（三）热稳定性

材料的热稳定性（抗热震性）？提高材料抗热冲击断裂性能的措施有：

（1）提高材料强度σ，减小弹性模量E ，使σ/E提高。例如金属的σ大E小，而无机材料却是σ不低但E很大。钨的断裂强度比陶瓷高出几十倍。（2）提高材料的热导率λ，使R‘提高。金属的λ比陶瓷大，所以热稳定性好。（3）减小材料的膨胀系数；（4）减少材料表面热传递系数h；（5）减小产品的有效厚度。

（四）热电性

三种热电效应；金属与半导体的热电性。

（五）导电性

导电的类型与主要载体，

能带理论：金属导体，半导体与绝缘体的能带结构之区别。

金属导电的马基申定律：马基申定律认为，固溶体电阻率是由金属的基本电阻率ρ（T）和残余电阻率ρ残组成。即ρ = ρ（T）+ρ残其中，ρ（T）与温度有关的溶剂金属的基本电阻率；ρ残为决定于化学和物理缺陷有关而与温度无关的残余电阻率。

金属固溶体的电阻率，影响电阻率的因素与机理。

导电性的测量方法及原理；导电性分析在材料研究中的应用。

（六）铁磁性

物质磁性的分类；材料铁磁性的参数（组织敏感性参数：Hc，μ（χ），Br；与组织不敏感性参数：Ms，λs，K，Tc）；

自发磁化，产生铁磁性的充要条件；铁磁性材料的基本磁特性（。。。）

技术磁化与反磁化过程，技术磁化的两种机制（畴壁位移和磁畴转动）？铁磁体基本磁化曲线的三个磁化阶段（可逆畴壁位移；不可逆畴壁位移；磁畴转动过程）；

应力，晶粒与杂质对磁化的影响；改善铁磁材料磁导率的方法与途径（1）消除铁磁材料中的杂质；2）把晶粒培育到足够大并呈等轴壮；3）冷加工造成再结晶织构；4）磁场中退火造成磁织构）。

铁磁性的测量方法与原理

铁磁性分析与应用；钢组织的铁磁性。

（七）弹性与内耗

滞弹性内耗与静滞后内耗的特点与区别

产生内耗的条件：ωτ =1及测量内耗的途径与方法

斯诺克（J.Snoek）：溶质原子应力感生有序化；对称畸变与不对称畸变；由间隙原子在体心立方点阵中应力感生微扩散产生的内耗峰与溶质原子浓度间的关系。

置换式固溶体中，单个的溶质原子所能引起的内耗

内耗的测量与应用：碳在α-Fe中扩散激活能与扩散系数的测量方法和原理