材料物理性能考点江苏大学13021.pdf

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1、一、概念 1、剩余磁感应强度与矫顽力 答：剩余磁感应强度：在磁滞回线中当 H=0 时，此时磁感应强度称为剩余磁感应强度，用Br 表示。矫顽力：当磁场增到某一数值，壁移就发生大的跳跃，以致完全吞没了正向磁畴，当反向磁畴扩大到同正向磁畴大小相等时，有效磁化强度等于零，这是的磁场强度即为矫顽力。2、比较铁磁性与顺磁性的异同点 答：铁磁性：源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化 磁化曲线为曲线 铁磁性为磁畴的取向一致 顺磁性：源于原子的固有磁矩 磁化曲线为直线 顺磁性为磁矩的取向一致 3、磁化曲线、磁滞回线的特征点及其概念 答：图略 第一阶段为起始磁化阶段，此时 H 很小，B 随 H 的增加而增大，此阶

2、段为可逆阶段。第二阶段为急剧磁化阶段，此时 u 有最大值，B 随 H 的增加而增大，此阶段为不可逆阶段。第三阶段为缓慢磁化阶段，B 随 H 的增加而缓慢增大，最终趋向于磁饱和，该阶段可逆。Bs：饱和磁感应强度 Br：剩余磁感应强度 Hc：矫顽力 4、动滞后型内耗与静滞后型内耗的区别 答：动滞后性内耗与频率有关，与振幅无关。静滞后型内耗与振幅有关，与频率无关 动滞后性内耗：应变应力滞后回线的出现是由于试样动态性会决定的，回线的面积与振动频率的关系很大，但与振幅无关，如果试验是静态的进行，即试验时应力的施加和撤除都非常缓慢，也不会产生内耗。静滞后型内耗：指弹性范围内与加载速度无关，应变变化落后于应

3、力的行为，应力变化时，应变重视瞬时调整到相反的值，这种滞后回线的面积是恒定的，与振动频率无关。5、产生热释电性的条件 答：具有自发极化的唯一极轴结构无对称性 6、电介质的极化及超导体的两个基本特征 答：电介质的极化：电解质在电场作用下产生束缚电荷的现象称为电介质的极化 超导的两个基本特征：完全导电性和完全抗磁性 7、金属材料的热容由哪两部分组成 答：点阵振动热容和自由电子运动的热容 8、高聚物的热容比金属和无机材料大的原因 答：因为高分子材料的比热容由化学结构决定，温度升高，是链段振动加剧，而高聚物为长链，使之改变运动状态困难，因而，需提供更多的能量。9、杜隆-珀替定律奈曼-柯普定律 答：杜隆

4、-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 10、声频支振动光频支振动 答：声频支振动：如果振动着的质点包含频率甚低的格波，质点彼此间的位相差不大，则格波类似于弹性体中的应变波，称为 光频支振动：格波中频率甚高的应变波，质点间的位相差很大，邻近质点的运动巨虎相反时，频率往往在红外光区，称为 11、固溶体的导热能力有导热机制决定金属、无机、高分子材料靠什么导热(自由电子、晶格振动)答：固溶体的导热主要由晶格振动的格波和自由电子的运动，来实现的。金属：自由电子的运动 我掩护非金属：晶格振动的格波包括：声子热导和光子热导

5、。12、差热分析对参比物的要求是什么钢铁材料常用什么做参比物 答：要求：应为热惰性物质，即在整个测试的温度范围内它本身不发生分解、相变、破坏，也不与被测物质发生化学变化，同时参比物的比热容、热传导系数等应尽量与试样接近。钢铁材料的常用参比物为镍 12、纯金属热导率与合金相比其大小形成固溶体后热导率如何变化 答：纯金属热导率比合金相高，形成固溶体后热导率降低，且溶质元素的质量和大小与溶剂元素相差越大，取代后结合力改变越大，对热导率影响也越大。13、晶体中缺陷杂质对声子散射、平均自由程、热导率的影响 答：晶体中存在的各种缺陷和杂质会导致声子的散射，降低的平均自由程，是热导率变小 14、金属电阻率与

6、温度的关系以及原因 答：金属电阻率随温度的升高而增大 因为：温度对有效电子数和电子平均速度几乎没有影响，然而温度升高使离子振动加剧，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程减小，散射概率增加而导致电阻率的增大。在低温（2K）时，金属的电阻由电子电子的散射决定，在 2K 以上的温度，金属的电子散射由电子声子决定。15、冷塑性变形及压力对金属导电性有何影响 答：冷塑性变形：使金属电阻率增大 原因：由于冷加工变形使晶体点阵畸变和晶体缺陷增加，特别是空位浓度的增加，造成点阵电场的不均匀而加剧对电子散射的结果。冷加工塑性变形使原子间距改变，也会对电阻率产生影响

7、。压力：使电阻率减小。原因：由于压应力使原子间的距离减小，离子振动的振幅减小，大多数金属在三向压力的作用下，电阻率下降 16、金属原子形成固溶体后对电导率的影响（下降）原因（两个）答：电导率下降即电阻率升高 原因：溶质原子的溶入引起溶剂点阵的畸变，破坏了晶格市场的周期性，从而增加了电子的散射概率，是电阻率增大由于固溶体组元间化学相互作用的加强使有效电子数减小，造成电阻率的增加。17、金属原子形成化合物使电导率下降的原因 答：因为组成化合物后，原子间的金属键至少有一部分转化为共价键或离子键，是有效电子数减少，导致电阻率增高 18、电解质在电场作用下产生极化的四种机制 答：电子、离子位移极化 弛豫

8、（松弛）极化 取向极化 空间电荷极化 19、磁致伸缩产生原因 答：磁致伸缩效应：铁磁体在磁场中被磁化时，其尺寸和形状都会发生变化。原因：由于原子磁矩有序排列时，电子件的相互作用导致原子间距的自发调整而引起的。材料的晶体结构不同，磁化时原子间距的变化情况不一样，固有不同的磁致伸缩性能。20、材料的顺磁性、抗磁性源于什么铁磁性产生的条件是什么 答：顺磁性源于：原子的固有磁矩 抗磁性：是由于外磁场作用下电子绕核运动所产生的附加磁矩造成的。铁磁性：源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化 21、单畴颗粒的特点在技术磁化过程中的磁化特点（难磁化、难退磁）答：单畴颗粒不具有畴壁，整个颗粒可以在一个方向自发磁化

9、到饱和，单畴颗粒不具有畴壁，因而在技术磁化时不会有壁移过程，而只能依靠畴的转动，畴的转动是要克服磁晶各向异性能的，所以单畴颗粒惊醒技术磁化和退磁都不容易。单畴颗粒具有低的磁导率和高的矫顽力。22、铁磁性材料提高剩磁 Mr 可采取哪两方面措施 答：使材料的易磁化方向与外磁场方向一致，这样就不会有磁畴旋转过程 使 MrMs 进行磁场热处理，让材料在外磁场中从高于居里温度向低温冷却，可以造成磁畴排列的有序取向，形成所谓的磁织构 23、光透过金属时刻强烈吸收，为什么光通过电解质时透明，为什么 答：金属：因为金属的价电子处于未满带，吸收光子后即呈激发态，用不着跃迁到导带即发生碰撞而发热。电解质：由于绝缘

10、材料的价电子所处的能带为满带，而光子的能量又不足以使价电子跃迁到导带，因此在可见光波长范围内吸收系数很小。24、光散射的概念弹性散射与非弹性散射的区别及其分类 答：光散射：材料中如果有光学性能不均匀的结构，如透明的小颗粒，光性能不同的境界相，气孔和其他杂质物，都会引起一部分光束偏离原来的传播方向而想四面八方散开来，这种现象称为光的散射 分类：弹性散射：延德尔散射 米氏散射 瑞利散射 非弹性散射：布里渊散射 拉曼散射 弹性散射：光的波长（或光子能量）在散射前后不发生变化的成为弹性散射，非弹性散射：当光束通过介质是，入射光子与介质发生非弹性碰撞，是散射光子的波长（或频率）发生改变。25、自发辐射与

11、受激辐射的区别 答：区别：自发辐射过程是指，如果原子已经处于高能级，那么它就自发、独立的向低能级跃迁并发生一个光子，各个原子发射的自发辐射光子除了能量（频率）上受限制外，其发射方向和偏振态都是随机和无规律的。受激辐射过程是，当一个能量满足 hr=E2-E1 的光子趋近高能级 E2 的原子时，入射光子诱导高能级原子发射一个和自己性质完全相同的粒子，受激辐射的光子和入射光子具有相同的频率、方向和偏振状态。26、激光材料由基质和激活离子组成，这二者用什么材料有什么作用 答：基质：材料：氧化物及氟化物 作用：主要是为激活离子（发光重心）提供一个适合的晶格场，使之产生受激发射 激活离子：材料：过渡族金属

12、离子、三价稀土离子等 作用：作为发光中心的少量掺杂离子 二、问答 1、热膨胀及其本质与热容、熔点间的定性关系 答：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 本质：热膨胀是由于原子间距增大的结果，而原子间距是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，原子虽然振动，但它平衡位置保持不变，材料就不会因温度升高而发生膨胀，而温度升高时会导致原子间距增大。固态晶体的熔点愈高，膨胀系数愈低，热膨胀系数与定容热容成正比 2、固溶体中溶质含量对电阻有什么影响有序乱有什么影响 答：一般情况下，形成固溶体时合金的电阻率升高，在连续固溶体中合金成分距组员越远，电阻率越高，二元合金中最大

13、电阻率长在 50%原子浓度处，而且可能比组元电阻率高几倍，铁磁性金属及强顺磁金属组成的固溶体有异常，它的电阻率最大值一般不再 50%浓度处。固溶体有序化对合金的电阻有显著的影响租用体现在两方面，一方面固溶体有序化后，其合金组元间化学作用加强，电子结合比无序固溶体强，导致电子数减少，而合金的剩余电阻增加，另一方面，晶体的离子电场自爱有序话后更对称，从而缉拿少了对电子的散射，是电阻降低，综合这两方面，通常情况下第二个因素占优势，因此有序化后，和进度电阻总体上是降低的。2、冷塑性变形对不均匀固溶体的电阻作用 答：当形成不均匀固溶体时，在固溶体点阵中只形成原子的偏聚，偏聚区成分与固溶体的平均成分不同，

14、原子聚集区域的集合尺寸与电子波的波长相当，故可强烈的散射电子波，提高合金电阻率，冷变形能促使固溶体中不均匀组织的破坏，获得无序态的均匀组织，使合金电阻率明显降低。3、第一热电效应含义及其本质 答：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若自爱两接头处存在温度差，则回路中将有电势及电流产生，这种现象为第一热电效应（塞贝克效应）本质：回路中的电势是由接触电位差和温度电位差照成的，接触电位差是指，两种不同金属接触时，在接触点处要产生一接触电位差，接触电位差产生原因有两个，一是两种金属的电子逸出功不同，二是两种金属具有不同的自由电子密度，温度电位差，当一金属的两端温度不同时，引起热流的同时，也将造成自后电

15、子的流动，而这种流动又会引起温差电位差，在两种不同金属组成的闭合回路何总，接触电位差与温度电位差共同作用，使回路中产生电势及电流。4、自发磁化原因技术磁化三个磁化阶段的特征并用杂质理论解释。答：铁磁性物质自发磁化是由于原子间的相互作用产生的。两个原子相接近时，电子云相互重叠，由于 3d 层与 4s 层的电子能量相差不大，因此他们的电子可以相互交换位置，迫使相邻原子自旋磁矩产生有序排列。特征：第一阶段的畴壁可逆迁移区 第二阶段的畴壁不可逆区，第三阶段即磁畴旋转区 杂质理论：在未加外电磁场时，材料自发磁化行成的两个磁畴，畴壁通过杂质颗粒，当施加较小的外磁场时，与外磁场方向相同（或相近）的磁畴将通过

16、畴壁的移动而扩大，壁移的过程就是壁内原子磁矩依次转向的过程，由于外磁场强度较小，还不足以克服杂质对畴壁的钉扎，畴壁呈弯曲状，如果此时取消外磁场，则畴壁又会自动迁回原位，因为原位状态能量低，这就是所谓的畴壁可逆迁移阶段。当外磁场继续增强时，磁畴壁就会脱离夹杂物而迁移到虚线位子，进而自动迁移到下一排夹杂物的位置，处于另一稳态，畴壁的这种迁移，不会犹豫磁场取消而自动迁回原始位置，故称不可逆迁移，也就是巴克豪森跳跃，磁矩瞬时转向易磁化方向。当继续增加为磁场，则促使整个磁畴的磁矩方向外磁场方向，这个过程称为磁畴的旋转，即曲线的第二区，以后再增加外磁场，才聊过的磁化强度也不会增加，因为磁畴的磁矩方向都转到

17、外磁场方向上去了。5、课本 80 页图 3-4，解释其峰值。答：从图中可见在电磁波谱的可见光区，金属和半导体的吸收系数都是很大的，而电介质材料，包括大多数有机材料和大多数玻璃，陶瓷等无机材料，在可见光范围内没有特征的选择 吸收，因此具有透明性，是由于绝缘材料的价电子所处的能带为满带，而光子的能量不足以使价电子跃迁到导带，因此在可见光波长范围内吸收系数很小，在图中，电介质在红外光区有一个吸收峰，而红外光因波长长而能量低，按理不能使满带电子发生跃迁，但在红外光区的吸收峰是因为离子的弹性振动与光子辐射发生谐振消耗能量所致。6、光的色散及其原因 答：色散：材料的折射率随入射光的频率的减小（或波长的增加

18、）而减小的性质，称为材料的色散 原因：可采用阻受迫振子的模型解释。介质原子的点结构可以被看做是正负电荷之间由一根无形的弹簧束缚在一起的振子，在光波电磁场的作用下，正负电荷发生相反方向的唯一，并跟随光波频率做受迫振动。光波引起介质中束缚电荷受迫振动的同时，受迫振动的振子有可以作为新的电磁波波源，向外发射“电磁次波”。固体材料中这种散射中心的密度很高，多个振子波的相互干涉使得次波只沿原来入射光波的方向前进。按照波的叠加原理，次波和叠加改变了波的相位，也就改变了光波的速度，而次波的位相就是振子受迫振动的位相，它既与光波电矢量振动的频率有关，又和振子固有频率有关 7、光通过介质时拉曼散射后红移、蓝移的

19、原因 答：光的非性散射机制是光波电磁场玉戒指内微观粒子固有振动之间的耦合，从而激发介质微观结构的振动或导致振动的消失，以致散射光波频率相应出现“红移”（频率降低）“蓝移”（频率增高）。8、解释课本 267 页图 7-27。答：由图可知，总的缩减量为背底内耗和静滞后型内耗之和，K-G-L 理论认为，背底内耗是由于位错被顶扎实阻尼振动引起的，静滞后型内耗是位错脱钉过程中引起的，当位错线两端被位错网络的结点所钉扎时，位错线不能脱钉，这种钉扎称为强钉扎，如果位错线段被点缺陷钉扎，这种钉扎可以脱钉，称为弱钉扎，当较小的交变应力作用时，位错线段弯曲强，并作往复运动，随着外力增加，即应变振幅增加，位错强加剧

20、，在运动中要克服阻尼力，因而引起内耗，这种从杂质原子处脱钉之间位错产生的内耗与振幅有关，即背底内耗，当交变应力足够大时，位错便从杂质处解脱出来，即发生脱钉，党委错哦你高资质原子处脱钉后便产生了振幅有关的内耗。即为静滞后型内耗。9、从化学键角度分析金属、无机、高分子材料的弹性模量，并说明温度对其影响。答：无机非金属材料大多由共价键或离子键或两种键合方式共同作用而成，原子间相互作用力很强，次啊聊难变形，因而有较高的弹性模量。金属及合金为金属键结合，也有较高的弹性模量；而高分子聚合物的分子间为分子键结合，分子键合较弱，高分子聚合物的弹性模量亦较低。温度:随温度的升高，物质的原子振动加剧，原子间距增大，体积膨胀，原子结合力减弱，是材料的弹性模量降低。