材料物理性能期末复习考点(10页).doc

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1、-材料物理性能期末复习考点-第 10 页一 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

2、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

3、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。基本条件：是电磁波的光子能量要=半导体的能带间隙值。20.光生伏特效应：一些半导体材料受到电

4、磁照射时，所产生的非平衡载流子呈现特殊的空间分布，从而形成两个电极，它们之间建立一个电场，具有电位差的现象21.超导现象：材料的电阻率随温度变化，某些材料随温度下降电阻率突然减小到零的现象，将具有超导现象的材料称为超导材料。超导材料有很强的抗磁性。23.超导材料超导的条件：1）温度条件温度低于某个临界温度TT0 2）磁场条件：外不辞长不超过某个强度HHC 3）电流密度小于临界值24.磁场强度：为了描述磁性介质的磁化状态定义单位体积磁性材料内原子磁矩的矢量总和。25.磁极化强度J为单位体积内的磁偶极子矢量总和26.磁化率材料在磁场中磁化的难易程度M/H27.磁畴：铁磁体的自发磁化分为若干区域28

5、.磁致伸缩：在磁场中磁化时，铁磁体的长度或者体积发生变化的现象29畴与畴之间的边界称为畴壁。30.磁滞回线：对反磁化过程的宏观描述，两条反磁化曲线组成的闭合回线31.矫顽力：铁磁体磁化到饱和以后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到0所需要的反向磁场32.剩余磁感应强度：铁磁体磁化到饱和并去掉外磁场后，在磁化方向保留的Mr或Br称剩磁。Mr剩余磁化强度，Br剩余磁感应强度。33.趋肤效应：铁磁体的表面磁场高，向铁磁体的内部磁场逐渐减小的现象34.磁电阻效应：材料的电阻随外加磁场的变化而变化。按照电阻效应的机理和大小，分为正常磁电阻效应OMR、各向异性磁电阻效应AMR、巨磁电阻效应GMR35.介电常

6、数的温度系数：温度每变化1时，电介质介电常数的相对变化率36.电介质的极化强度P：电介质单位体积内的点偶极矩的矢量总和37.介质的击穿：当电场强度超过某一临界值后，电介质由介电状态变为导电状态的现象。击穿时电压为击穿电压。相应的电场强度称为击穿电场强度。38.移峰效应：在铁电体中引入某种添加物生成固溶体，改变原来的晶胞参数和离子间的相互联系，使居里点向低温或高温方向移动。39.压峰效应：降低居里点处的介电常数的峰值。40.铁电体的非线性是指介电常数随外加电场强度非线性的变化41.压电效应的形成：对压电晶体在一定方向上施加机械应力时，在其两端表面上会出现数量相等，符号相反的束缚电荷；作用力相反时

7、，表面荷电性质亦反号，而且在一定范围内电荷密度与作用力呈正比，为正压电效应；反之，在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比，为逆压电效应，统称为压电效应。42.材料对光的吸收：当光通过材料时，出射光强相对于入射光强被减弱的现象43.直接带隙半导体：导带底和价带顶都位于k空间原点（k=0），电子要跃迁到导带上只需要吸收能量，这样的半导体44.间接带隙半导体：电子跃迁不止要吸收能量，还要改变动量的半导体。45.弹性散射：散射前后光的波长（或光子能量）不发生变化的散射。发生变化的散射称非弹性散射。46.拉曼散射:光通过材料时由于入射光和分子运动相互作用而使

8、频率发生变化的散射。分共振拉曼散射和表面增强拉曼散射。47.材料的光发射：材料将以某种方式吸收能量转化为光能即发射光子的过程48.光的全反射：当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光消失，入射光被全部反射回来的现象49.光电效应：材料在光照射后释放出电子的效应，发射出来的电子叫做光电子。只有当入射光的频率高于极限频率时，材料才会发射光电子，产生光电效应50.光生载流子：如果能量大于带隙宽度的光照射到半导体上，则电子被激发而从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。如果这些电子空穴对摆脱库伦力的相互作用而成为自由电子，则在导带和价带内将形成可以产生电流的过剩自由电子和自由空穴，这些就被称为光生载流子。

9、：达到热平衡时，由于产生电流的载流子浓度增加，所以半导体电导率增加52.形状记忆效应：金属材料在发生较大变形后，经加热到某一温度上能够回复到变形前形状的现象53.相变伪弹性：去除应力后，部分或全部应变因应力诱发马氏体逆变为母相而恢复的现象54.变温马氏体转变：在变温条件下，马氏体生成量是温度的函数55.腐蚀率：单位时间内单位面积上的腐蚀量56.侵蚀率：单位时间内侵入的深度57.高温腐蚀：金属材料和它接触的环境介质在高温条件下发生的界面反应58.极化：由于电极上通过电流而使电极电位发生变化的现象。阳极极化：阳极通过电流电位向正的方向变化。阴极极化：阴极通过电流电位向负的方向变化59. 最大磁导率

10、：在B-H起始磁化曲线上，B与H比值的最大值；60. 起始磁导率：磁化曲线上起始点的斜率61. 温度敏感性是指导电性对温度非常敏感，一般变现为导电性随温度升高呈指数规律增强。表现为导电性对杂质异常敏感，几乎是所有材料性能中对于杂质最敏感的性能。性是指半导体受到电磁波辐射，导电性大幅度增加，具有所谓的光致导电效应64. 抗磁性：某些材料受到外磁场作用后，感生出和外磁场相反的磁化强度，磁化率小于0的材料。超导态的超导体一定是抗磁性材料65.顺磁性：许多材料在放入外磁场中，感生出和外磁场相同方向的磁性，磁化率大于0，但其数值也很小的材料：居里温度Tc。一般自发磁化随环境温度的升高而逐渐减小，超过居里

11、温度时全部消失，这时材料表现出顺磁性，只有当温度小于居里温度时，组成铁磁性材料的原子磁矩在磁畴内才平行或反平行排列，材料具有自发磁化67.铁磁性和亚铁磁性材料的磁性转变温度称为居里点Tc，反铁磁性材料的磁性转变温度称为奈尔点TN二 填空1， 在不发生相变的条件下物质的热熔随温度的变化规律分三个区域：1区（接近0K），CV,M正比于T，0K时，CV,M=0； 2区（低温区），CV,M正比于 T的三次方; 3区（高温区），CV,M变化很平缓，近于恒定值3R。 AL2O3=3R*5 MgO=3R*22， 元素的热容定律：恒压下元素的原子热容为25J/(MOL*K)；化合物的热容定律：1MOL物质中的

12、原子数为2NA，故摩尔热熔为2*25J/(MOL*K),三原子固体化合物的摩尔热熔3*25J/(MOL*K)，以此类推。3， D是高温材料的选材依据之一，熔点高，材料间原子结合力越强，D越高。4， 热分析方法包括：差热分析，差示扫描量热法，热重法。5， 相邻两个片状畴的磁矩夹角为180度时，它们的边界称为180度畴壁。片状畴与三角畴之间磁矩相互垂直，他们的边界称为90度畴壁6， 对于各向同性的立方系晶体，各方向的膨胀特性相同，对于各向异性的晶体，各晶轴方向的线膨胀系数不同。7， 物体的热膨胀系数与定热容成正比，在低温下随温度的增加而急剧增加，高温下趋于平稳。原子间结合力越强的材料热膨胀系数越小

13、，熔点高的物质膨胀系数小，键强度越高，膨胀系数越小。相同成分的材料，晶体非晶体，多晶单晶，层间层内，固溶体化合物8， 热导率：晶体结构越复杂，晶格振动的非线性程度越大。热导率尖晶石莫来石，层内层间，单晶体多晶体，晶体非晶态材料，非晶态材料随温度的升高热导率增大。9， 电阻率：合金纯金属；非晶体晶体；尺寸越小电阻率越高；本征半导体随温度的升高而呈指数增加。10.固体中的导热主要依靠晶格振动的格波和自由电子的运动实现。11.热阻分为两部分：晶格振动形成的热阻和杂质缺陷形成的热阻，温度不高不低情况下，缺陷热阻随温度的升高依1/T的规律下降，声子热阻随温度的升高依T的平方规律上升；纯金属声子热导占主要

14、地位，热导率随温度的升高降低，合金缺陷热阻主导地位，热带导随温度的升高而升高。12.材料的热冲击损坏两种类型：抵抗材料发生瞬时断裂的抗击冲击断裂性，和抵抗在热冲击循环作用下，才老表面开裂剥落并不断发展，最终碎裂或变质的抗热冲击损伤性.13.材料的热导率越大，传热越快，热应力缓解越快，对热稳定越有利；材料尺寸越小，传热通道越短；材料的表面热散速率h越大，内外温差越大，热应力越大。14.材料中的微裂纹产生及扩展跟弹性应变能和裂纹扩展的断裂表面能有关，弹性应变能释放率越小，断裂表面能越大，抗热冲击损伤性越好15.参照材料导电性的高低，习惯上将材料划分为导体，半导体和绝缘体16.影响材料电导率的主要因

15、素是材料中载流子的体积密度与迁移率；半导体材料的载流子为导带的电子与价带的空穴；对于金属而言，参与导电的自由电子仅仅是处于费米面附近的电子17.纯金属与合金材料的导电性随温度的变化显示两种不同的类型一类遵循马提申规则，另一类是偏离该规则的规律性18.半导体在导电性方面独特的性质：温度敏感性、杂质敏感性、光照敏感性。半导体导电性随温度升高呈指数规律增加19.施主能及Ed针对n型半导体，受主能级Ea针p型半导体。20.陶瓷材料中一旦有较多的电子参与导电，这类材料特有的离子导电性会被掩盖。很多陶瓷呈半导体性质原因，其有大小适当的能带间隙形成晶格空位。21.根据磁化率的大小材料的磁性大致可以分为铁磁性

16、、亚铁磁性、顺磁性、反铁磁性、抗磁性22.材料磁性来源于电子的两种运动：轨道运动和电子的自旋运动23.材料铁磁性的条件：1）存在未满壳层2）Rab/r3时且A为正24.退磁场Hd与材料的磁化强度M,材料的形状成正比：Hd=-NM N为退磁因子，仅和形状有关。25.技术磁化与反磁化过程是以畴壁位移和磁矩转动两种方式进行的。26.磁性材料的铁芯损耗一般包括三部分，即磁滞损耗、涡流损耗和趋肤效应、剩余损耗27.绝缘体都是电介质，反之不一定，在电解质中起主要作用的是束缚着的电荷。电解质压电解材料铁电解材料禁带宽度Eg时，电子就会吸收光子能量从满带跃迁到导带，此时吸收系数将骤然增大29.当温度升高时，由

17、于介质密度降低，极化强度降低，使得垫子和离子位移极化率的贡献都减弱。如果电介质只有电子位移极化，那么它的介电系数的温度系数是负的。但是温度升高会使离子晶体的弹性联系减弱，离子位移极化加强，导致介电系数的温度系数为正30.电介质击穿的形式大致可以分为三类：热击穿，点击穿，和电化学击穿31.光学材料是功能材料中的重要组成部分，光学材料以折射、反射、和透射的方式改变光线的方向、强度和位相，使得光照按照预定的要求传输，也可以吸收或者透过一定波长范围的光而改变光线的光谱成分32.光作为波的属性可以用频率和波长描述，作为光子的属性用能量和动量表征。33.拉曼光谱的理论解释是，入射光子与分子发射非弹性散射，

18、分子吸收频率为V0的光子，发射VO-Vi的光子，同时分子从低能态跃迁到高能态，分子吸收频率为V0的光子，发射V0+Vi的光子，同时分子从高能态跃迁到低能态。频率差Vi与入射光频率V0无关，由散射物质的性质决定，每种散射物质都有自己特定的频率差，其中有些与材料的红外吸收频率相一致34.激励方式：光致发光，场致发光，阴极射线致发光35.产生激光的首要条件是实现粒子数反转36.光导纤维简称光纤，是利用光的全反射原理制作的一种新型光学元件，是由两种或两种以上折射率不同的同名材料通过特殊复合技术制成的复合纤维。包层折射率纤芯37.形状记忆效应的分类：单向形状记忆效应，双向形状记忆效应，全方位形状记忆效应

19、38.根据马氏体相变及其逆相变后温度的大小分为热弹性马、氏体相变和非热弹性马氏体相变39.腐蚀抗腐蚀机理分为化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀。40.氧化皮从结构上分离子型化合物锈皮，半导体化合物类型锈皮，间隙化合物型锈皮三 简答1， 为什么温度升高材料会吸收热量？答：（1）温度升高时，晶格热振动加剧，材料内能增加；（2）吸收热量与过程有关，若温度升高时体积膨胀，所吸收的热量一部分用于材料内能增加，一部分用于对外作功。2， 提高抗热冲击断裂性能的措施。1）对于密实性陶瓷材料和玻璃而言：（1）.提高材料强度，减小弹性模量E,使/E提高（2）.提高材料热导率（3）.减小材料热膨胀系数（4）.减小表

20、面散热系数（5）.减小产品有效厚度2）对于多孔，粗粒，干压，和部分烧结制品 （1）根据R和R”使材料有较高的E和较低的，使材料有较低的弹性应变能释放率（2） 提高材料的断裂表面能3.由于晶格振动的作用，使合金的导电性随温度升高而普遍降低。两种典型情况为：1）在较低温度下，起因于晶格热振动的金属电阻率正比于绝对金属T的五次方；2）较高温度下，纯金属及合金的电阻率随T线性升高，这种情况在温度T超出金属德拜特征温度的范围内都可以应用4.一般磁化曲线分四个部分。第1部分是可逆磁化部分，此阶段没有剩磁和磁滞；第2部分是不可逆壁移阶段，此阶段存在磁滞现象；第3部分是磁化矢量的转动过程，此阶段随着磁化场进步

21、增加，此举转动到与外磁场一致方向，第4阶段，磁体已磁化到技术饱和，此时磁化强度称饱和磁化强度。5.简述磁化曲线的磁化过程处于磁中兴状态的强磁性体在外磁场作用下，其磁化状态随外磁场发生变化的过程。磁中性状态是指材料处于磁感应强度和磁场同时为0的状态。在这一过程中，反应磁感应强度与磁场强度或磁化强度与磁场强度关系的曲线称为磁化曲线。反磁化过程是指磁性材料沿一个方向磁化饱和后当外磁场逐渐减小再沿相反方向逐渐增加时，其磁化状态随外磁场发生变化的过程。6.磁矩转动过程P128磁矩转动包括可逆转动和不可逆转动。以单轴各向异性磁体为例分析如下：如图（1）所示，磁畴在屋外磁场时，磁矩在易磁化方向0A，加磁场后

22、，转动一定角度瑟塔0，设0A和磁场方向夹角 小于900，此时不论磁场强度的强弱如何，当磁场强度减到0时，磁矩转回到易磁化方向，为可逆转动；图（2）所示， 900，当磁场强度H从0增加， 也增加，当H不大时，若将H减到0，磁矩转回原来的易磁化方向，亦为可逆转动；当磁场某个值H0之后，会一直转向磁场方向，但由于OB方向磁晶各向异性等效场作用，会转到图（3）位置，此时如果H减到0，磁矩会转到OB方向，不能回到原来0A，此为不可逆转动。7.电介质极化类型1）电子位移极化：电场作用下，离子中的电子向反电场方向移动一个小距离，带正点的原子核沿电场方向移动更小一个距离，造成政府电荷中心分离形成电偶极子产生电

23、子位移极化。2）离子位移极化：电场作用下，离子晶体中的正负离子在其平衡位置附近发生可逆性相对位移形成离子位移极化3）偶极子转向极化4）热离子极化：材料中存在相互束缚较弱的电子，离子，在电场作用下发生沿电场方向的跃迁运动而引起。5）空间电荷极化6）自发极化 由晶体内部构造造成8.铁电体及压电体的特性铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向课随外电场作课逆转动的晶体，铁电体具有种自发磁化和电滞回线。铁电体：电滞回线 介电特性 非线性 自发极化压电体：受到晶体结构对称性的制约，具有对称中心的晶体不可能有压电效应；必须是离子性晶体或离子团组成的份子晶体。9.当光线垂直入射时反射及入射情

24、况P199当光线垂直入射时， m为反射系数，此时光在界面上反射的多少取决于两种介质相对折射率n211）如果介质1为空气，认为n1=1，n21=n2；2）如果n1和n2相差很大，界面反射损失就严重，；3）如果n1=n2，则m=0，因此在垂直入射情况下，几乎无反射损失，以透射为主。10. 热应力里引起的材料破坏与哪些因素有关？1）材料的热导率：越大，传热越快，热应力缓解越快，对热稳定越有利；2）材料尺寸越：薄的传热通道越短，容易很快使温度均匀；3）材料的表面热散速率：h越大，散热越快，内外温差就越大，热应力越大。11.共振吸收与自发辐射以及受激辐射定义以及异同点P212图1） 共振吸收：由于特定电

25、子能级之间的电子跃迁引起的，满足能量守恒定律的光子被吸收的现象。共振吸收的大小与入射光强度成正比。2）受激辐射：光的照射下，根据能量守恒定律，产生的光子数与入射光强度成比例的现象。只有满足能量守恒定律（hv=E2-E1)光的照射时才能发生。受激辐射的光子频率，前进方向以及相位都与入射光相同。3）自发辐射：没有光照射时，处于E2能级的电子跃迁到E1，产生能量hv=E2-E1的光子的现象。12. 要活的激光发射，要满足三个基本条件1）形成分布反转，使得受激辐射占优势；2） 具有共振腔，以实现光量子放大；3）至少达到阈值电流密度，使得增益至少等于损耗13.合金呈现形状记忆效应必备条件1）马氏体相变是

26、热弹性的2）母体与马氏体相变呈有序点阵结构3）马氏体内部亚结构为孪晶4） 相变在晶体学上具有完全可逆性14.氧化皮对界面及界面反应的影响：1)直线规律:y=kt直线规律反应表面氧化膜多少，不完整对金属进一步氧化无抑制作用2）简单抛物线规律：氧化反应生成致密厚膜，对金属保护作用3）对数规律：对锈皮及腐蚀进一步抑制15.高温抗蚀锈层条件：1）具备优良化学稳定性2）优良相稳定性3）结构致密4）锈皮必须连续而均匀覆盖于金属表面5）锈皮必须牢固连接在金属表面16.金属抗高温腐蚀合金化遵循原则1）合金元素选择氧化后生成合金元素锈皮2）合金元素与基体金属组成尖晶石结构锈皮后取代抗蚀性低的基体金属锈皮3）将微

27、量元素固定于基体金属锈皮中，借助微观结构缺陷变化提高金属抗蚀性17.合金元素对氧化速率的影响：1）合金过剩性：加入低价元素，导电性下降，氧化速率变大；加入高价金属，导电性提高，氧化速率下降2）形成P型氧化膜金属：加低价金属，导电性提高，氧化速率下降；加高价金属氧化速率增大18.电化学腐蚀反应特征：1）金属/电解质之间存在带电的界面层与界面层结构有关的因素均影响腐蚀过程2）金属失电子与氧化剂得电子一般不在同一地点发生，金属内部与电解质局部有电流通过3）反应产物可在近处及远离表面处生成19.产生阳极极化原因：1）电化学极化：阳极金属离子进入溶液速度小于从阳极流出速度，使阳极表面负电荷减少而正电荷积

28、累2）浓茶极化：离子向溶液扩散速度小于电化学反应生成离子速度3）电阻极化：金属溶解速度过低，阳极表面积累过正电荷20.产生阴极极化原因：1）电化学极化：氧化剂在阳极与电子发生还原反应速度小于电子由阳极流来速度2）溶液中溶解氧通过扩散抵达阴极速度小 于阴极还原反应速度3）电阻极化21.极化分类：1）电化学极化：由于电化学反应速度小于电子运动速度造成的极化2）浓差极化：由于溶液中有关物质扩散速度小于电化学反应速度造成的极化3）电阻极化：由于在电极表面生成有保护作用的氧化膜，钝化膜或其他不溶性腐蚀产物，这些高电阻产物增大了体系电阻，使电极反应受阻而造成极化22.为什么材料的各种物理性能本质，均与晶格

29、热振动有关1）固体材料点阵中的质点总是围绕其平衡位置作热振动2）质点热振动的剧烈程度与温度有关，随温度的升高运动加剧，甚至产生扩散，温度升到一定程度时，振动周期破坏，导致材料熔化，表现出固定熔点。四 论述掺杂半导体的载流子随温度变化的特点：1）低温区：导带中的电子种族要来源于掺杂原子的电离P型为价电中空穴，n=m+称作电离区。2）中温区：电离基本完毕，m+大约等于掺杂浓度Nd0，但正激发载流子低于m+忽略不计，半导体中总载流子浓度不变，称耗竭区3）高温区：本正激发占主导地位，掺杂半导体行为类似于本征半导体，称本征区。4）在温度升高过程中，电导率在低温区升高，中温区下降，高温区迅速升高。五 计算 金属铝铜铁磁道率分别为。写出他们磁化率并写明他们属于哪一类磁性材料？