2022年材料物理与性能.docx

《2022年材料物理与性能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年材料物理与性能.docx（4页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、优选精品资料共享共赢共进材料物理与性能学问点第一章 - 材料的热学性能1杜隆 - 珀替将气体分子的热容理论直接应用于固体 , 从而提出了杜隆珀替定律 （元素的热容定律）：恒压下元素的原子热容为； 实际上, 大部分元素的原子热容都接近该值, 特殊在高温时符合的更好；2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3普朗克基本观点：质点的热振动大小不定,即动能大小不是定值,但能量是量子化的；1) 爱因斯坦热容模型：基本观点：原子的振动是独立而互不依靠的；具有相同的四周环境,振动频率都是相同的； 振动的能量是不连续的、量子化的；结论：高温时, Cv=3R,与杜隆 - 珀替公式相一样；低温

2、时, Cv 随 T 变化的趋势和试验结果相符,但是比试验更快的趋近于零；T 0K 时, Cv 也趋近于 0,和试验结果相符；2）德拜比热模型基本观点：晶体中原子具有相互作用,晶体近似为连续介质；由于晶格中对热容的主要奉献是弹性波的振动,声频波的波长远大于晶体的晶格常数,可以把晶体近似看成连续介质； ；结论：温度较高时,即 T D时, Cv=3R,即杜隆 - 珀替定律；温度较低时, 即 T D时, Cv 与 T3 成正比并随 T0 而趋于 0. 温度越低, 与试验值越吻合；补偿了爱因斯坦量子热容模型的不足,但不能说明超导等复杂问题（由于晶体不是连续体）；4膨胀系数：用来描述温度变化时材料发生膨胀

3、或收缩程度的物理量；（此部分的公式难以 打出,麻烦看书）假设物体原先的长度为,温度上升后长度的增加量为,试验得出： l/l0= l* T式中： l 为线膨胀系数,即温度上升1K 时,物体的相对伸长量；同理,物体体积随温度的增加可表示为式中： V 为体膨胀系数,相当于温度上升1K 时物体体积相对增长值；5热膨胀与性能的关系1 ）热膨胀与结合能、熔点的关系：质点间的结合力越强, 热膨胀系数越小, 熔点越高； 金属和无机非金属材料的线膨胀系数较小；聚合物材料就较大；2 ）热膨胀与温度、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；上升单位温度时

4、能量的增量也就是热容的定义,所以,热膨胀系数明显与热容亲密相关并有着相像的规律；3 ）热膨胀与物质结构的关系对于相同组成的物质, 由于结构不同, 膨胀系数也不同； 通常结构紧密的晶体比非晶体的膨胀系数要大；温度变化引起的晶型变化也会引起体积的变化； 6热稳固性：材料承担温度急骤变化而不致破坏的才能. 抗热震性）热冲击损坏类型：1 ） 抗热冲击断裂性：抗击材料发生瞬时断裂的才能2 ）抗热冲击损耗性：在热冲击循环作用下,材料表面开裂,剥落并不断进展,最终失效或断裂；材料抗击这类破坏的才能； 7热膨胀的物理本质归结为点阵结构中的质点间平均距离随温度的上升而增大； 8热传导的微观机理：声子传导和光子传

5、导；其次章 - 缺陷物理与性能1晶体缺陷的类型分类方式： 几何形状：点缺陷、线缺陷、面缺陷等形成缘由：热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷等2填隙原子和肖脱基缺陷可以引起晶体密度的变化,弗伦克尔缺陷不会引起晶体密度的变化；3位错的运动位错的滑移：指位错在外力作用下,在滑移面上的运动,结果导致永久形变；位错的攀移：指在热缺陷的作用下,位错在垂直滑移方向的运动,结果导致空位或间隙原子的增值或削减；4材料在塑性变形时, 位错密度大大增加,从而使材料显现加工硬化；当外加应力超过屈服强度时,位错开头滑移；假如位错在滑移面上遇上障碍物,就会被障碍物钉住而难以连续滑移；5热弹性高分子材料在塑性变形时的硬化现象,

6、其缘由不是加工硬化, 而是长链分子发生了重新排列甚至晶化；6加工硬化原理（此是考试重点）：经过冷加工的金属材料位错密度大大增大,位错之间的相互作用也越大,对位错进行的滑移的阻力也越大,这就是加工硬化原理；第三章 材料的力学性能1力 - 伸长曲线和应力应变曲线（书上的低碳钢的力伸长曲线图好好的看看,懂得一下）2弹性模量,又称杨氏模量,可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,其值越大,使材料发生肯定弹性变形的应力也越大,即材料刚度越大,亦即在肯定应力作用下,发生弹性 变形越小；弹性模量E 是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力；它是反映材料抗击弹性变形才能的指标,相当于一般弹簧中的刚度

7、；3缩颈： 韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象,他是应变硬化和截面积减小共同作业结果；第四章 导电物理与性能1. 导电原理极其主要特点： （个人认为必考）经典自由电子导电理论,连续能量分布的价电子在匀称势场中的运动；量子自由电子理论,不连续能量分布的价电子在匀称势场中的运动； 能带理论,不连续的能量分布的价电子在周期性的势场中的运动；2. BCS 理论认为,超导现象来源于电子与声子相互作用所产生的电子对,处于超导状态时, 电子对的运动是相关联的,致使杂质原子和缺陷对其不能进行有效的散射；当瞬时结合的电子对之中的某一个电子被散射时,另一个与其相关的电子会发生同样反应,此时将连续

8、保持电子运动的非对称性分布,电子对将不损耗能量,从而导致超导电性的显现；导电才能介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体；（重点）3本征半导体 : 纯洁的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体；4在本征半导体中掺入微量的杂质元素,成为杂质半导体,也叫非本征半导体；5半导体的物理效应：热敏效应,半导体的导电主要是由电子和空穴造成的；温度增加,使电子动能增大,造成晶体中自由电子和空穴数目增加,因而使电导率上升；电压敏锐效应；压力敏锐效应；光敏效应；6硅太阳能电池原理光生伏特效应：（有点重要性的）1） 用能量等于或大于禁带宽度的光子照耀p-n 结；2） p、n 区都产生电子空穴对,产生非平稳载流子；3）

9、非平稳载流子破坏原先的热平稳；4） 非平稳载流子在内建电场作用下,n 区空穴向 p 区扩散, p 区电子向 n 区扩散；5） 如 p-n 结开路,在结的两边积存电子空穴对, 产生开路电压；7超导的三个性能指标：完全导电性,完全抗磁性,临界电流密度；第五章 材料的介电性能1电介质：在电场作用下,束缚电荷起主要作用的物质,称电介质；电介质的特点是以正负电荷重心不重合的电极化方式传递、储备或记录电的作用和影响；2电子位移极化：电场作用时, 正、 负电荷中心产生相对位移 电子云发生了变化而使正、负电荷中心分别的物理过程电子云位移极化存在于一切气体、液体及固体介质中；电子云位移极化的特点：a) 极化所需

10、时间极短,在一般频率范畴内,可以认为 与频率无关；b) 具有弹性,没有能量损耗；c) 温度对电子式极化影响不大； 3离子位移极化：正、负离子产生相对位移. 主要存在于离子化合物材料中,如云母、陶瓷等；离子位移极化的特点：a) 时间很短,在频率不太高时,可以认为 与频率无关；b) 属弹性极化,能量损耗很小；c) 离子位移极化受两个相反因素的影响：温度上升时离子间的结合力降低,使极化程度增加； 但离子的密度随温度上升而减小,使极化程度降低；通常,前一种因素影响较大. 4偶极子转向极化：固有偶极矩p0 的偶极子定向排列；偶极子极化的特点：a) 极化是非弹性的,消耗的电场能在复原时不行能收回；b) 形

11、成极化所需时间较长, 故与频率有较大关系, 频率很高时, 偶极子来不及转动, 因而其 减小；c) 温度对极性介质的有很大的影响； 5放松极化：弱联系电子、离子和偶极子等放松质点时,热运动使其分布纷乱,而电场力图使这些质点按电场规律分布,在电场作用占主导时就发生极化,叫作热松驰极化；松驰极化的特点：松驰极化的带电质点在热运动时移动的距离可以有分子大小,甚至更大；松驰极化中质点需要克服肯定的势垒才能移动,因此这种极化建立的时间较长（可达 10-2 10-9 秒） , 并且需要吸取肯定的能量,所以这种极化是一种不行逆的过程；松驰极化多发生在晶体缺陷处或玻璃体内；6当电介质开头受静电场作用时,要经过一

12、段时间后,极化强度才能达到相应的数值,这个现象称为极化弛豫,所经过的这段时间称为弛豫时间；电子位移极化和离子位移极化的弛豫时间很短,取向极化的弛豫时间较长,所以极化弛豫主要是取向极化造成的；7电介质的击穿（这个也得好好看看）一般外电场不太强时,电介质只被极化,不影响其绝缘性能；当其处在很强的外电场中时,电介质分子的正负电荷中心被拉开,甚至脱离约束而成为自由电荷,电介质变为导电材料；当施加在电介质上的电压增大到肯定值时,使电介质失去绝缘性的现象称为击穿击穿场强电介质所能承担的不被击穿的最大场强； 击穿电压电介质（或电容器）击穿时两极板的电压；击穿形式：热击穿：由于电介质内部热的不稳固过程所造成的

13、；电击穿：在较低温度下,采纳了排除边缘效应的电极装置等严格掌握的条件下,进行击穿试验时所观看到的一种击穿现象；电化学击穿（不匀称介质局部放电引起击穿）：击穿往往是从耐电强度低的气体中开头,表现为局部放电,然后或快或慢地随时间进展至固体介质劣化损耗逐步扩大,致使介质击穿；第六章铁电物理与性能1铁电体：具有自发极化强度, 自发极化强度能在外加电场下反转或：具有电滞回线和具有电畴的特点的材料为铁电体；2通常, 一个铁电体并不是在一个方向上单一地产生自发极化；但在一个小区域内,各晶胞的自发极化方向都相同,这个小区域称为铁电畴,两畴之间的界壁称为畴壁； 3铁电体的物理效应：热释电效应,压电效应,电致伸缩

14、效应,光学效应；第七章 磁性物理与性能1磁矩是表征磁性物体磁性大小的物理量,磁矩越大, 磁性越强, 即物体在磁场中受的力越大；2磁偶极子：所谓磁偶极子是指强度相等、极性相反并且其距离无限接近的一对“磁荷”；3一般磁介质无外加磁场时,其内部各磁矩的取向不一,宏观无磁性；但在外磁场作用下, 各磁矩有规章取向,使磁介质宏观显示磁性,这就是磁化；磁化强度 M是单位体积的磁矩,表征物质被磁化的程度.4磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向） 的两个物理量； 在布满匀称磁介质的情形下,如包括介质因磁化而产生的磁场在内时,用磁感应强度B 表示,其单位为特斯拉 T,是一个基本物理量； 5依据物质在外磁场中的磁化特性,通常将物质的磁性分为抗磁性,顺磁性,铁磁性6磁化曲线与磁滞回线（本人猜想这图考的可能性极大,绘画图是必要的）寄语：期望这个总结能给大家带来点帮忙；第八,九,十章考试内容比较少,编者也没怎么听好,重点内容正在紧急的探究中.假如总结出来了,必定坚决共享；