材料物理性能.doc

1、影响弹性模量因素：原子结构、温度、相变。温度升高弹性模量不一定会下降。2、弹性模量E随原子间距R的减小，近似的存在以下关系：E=k/Rm3、并联：E=EASA/S+EBSB/S 串联：1/E=LA/EAL+LB/EBL4、弹性系数Ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。对于一定的材料它是个常数，它代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合力。5、影响裂纹扩展的因素：首先应使作用应力不超过临界应力，这样裂纹就不会扩展。其次在材料中设置吸收能量的机构也阻碍裂纹扩展。此外，人为地在材料中造成大量极微细的裂纹（小于临界尺寸）也能吸收能量，阻止裂纹扩展。6、杜隆-珀替定律元素的热容定律：恒压下元素的原子摩尔热容为25J/(K*mol),即3R7、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。8、固体材料的热膨胀机理：固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。9、影响金属热导率的因素：温度的影响晶粒大小的影响立方晶系的热导率与晶向无关；非立方晶系的热导率表现出各向异性杂质将强烈影响热导率10、影响无机非金属材料热导率的因素：温度的影响；化学组成的影响；显微结构的影响:a.结晶构造的影响b.各向异性晶体的热导率c.多晶体与单晶体的热导率d.非晶体的热导率11、热稳定性：是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，故又称抗热震性。12、晶体和非晶体热导率曲线比较：在不考虑光子导热的贡献的任何温度下非晶体晶体。高温时，非晶体的热导率和晶体的热导率比较接近。两者的-T曲线的重大区别在于非晶体的-曲线无的峰值点。13、热应力引起的材料断裂破坏，还涉及材料的散热问题，散热使热应力得以缓解。 与此有关的因素包括：材料的热导率；传热的途径；材料表面散热速率14、提高材料抗热冲击断裂性能的措施：提高材料强度、减小弹性模量，使/E提高；提高材料的热导率，使R、提高；减小材料的热膨胀系数；减小表面热传递系数；减小产品厚度15、光子与固体材料相互作用，实际上是光子与固体材料中的原子、离子、电子等的相互作用，出现以下两重要结果：电子极化；电子能态转变。16、光透过固体的现象：透射、吸收、反射、散射。17、光的吸收、散射和色散这三种现象都是由于光与物质的相互作用引起，实质上由光与原子中的电子相互作用引起。18、材料的折射率随入射光的波长而变化，这种现象称为光的散射。19、朗伯特定律：I=I0e-l20、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。21、霍尔效应：沿试样x轴方向通入电流I，z轴方向上加一磁场Hz，那么在y轴方向上将产生一电场Ey 产生原因：是由于电子在磁场作用下产生横向移动的结果。 应用：可利用霍尔效应的存在与否来检验材料是否存在电子电导。 活化能增加，导电能减小。22、晶体能带结构 根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。23、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：价带以上能量的最低允许带称为导带。24、导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在，称为本征电导。本征电导的载流子电子和空穴的浓度是相等的。这类载流子只由半导体晶格本身提供，所以叫本征半导体。25、(N型)施主能级：在四价Si单晶中掺入五价的砷原子，提供多余的一个电子距导带近。(P型)受主能级：在四价Si单晶中掺入三价的杂质硼，出现一个电子空穴，使价带中的电子激发至空穴。26、双碱效应：是指当金属离子总浓度较大时，在碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱比含一种碱的电导率要小，比例恰当时，可降到最低。27、压碱效应：是指在含碱玻璃中加入二价金属氧化物，尤是重金属氧化物，可使玻璃电导率降低。28、电化学老化现象：是指在电场作用下，由于化学变化引起材料电性能不可逆的恶化。 原因：主要是离子在电极附近发生氧化还原过程。包括：阳离子-阳离子电导。阴离子-阳离子电导。电子-阳离子电导。电子-阴离子电导。29、临界效应：压敏效应和PTC效应。 压敏效应：指对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压下，电阻值非常之高，几乎无电流通过；超过该临界电压，电阻迅速降低，让电流通过。价控型半导体最大的特征是在材料的晶型转变点附近，电阻率随温度上升发生突变，增大了34个数量级，即所谓PTC现象。30、多数载流子扩散到冷端，结果在半导体两端就产生温差电动势，这种现象称为温差电动势效应。此现象首先由西贝克发现，因此也称西贝克效应。公式：V=S(T)*T S(t)称为西贝克系数。31、物质的磁性分类：（1）抗磁体：磁化率为甚小负值，大约在10-6数量级。（2）顺磁体：磁化率为正值，约为10-610-3（3）铁磁体（4）亚铁磁体（5）反铁磁体32、本征磁矩：原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了元子固有磁矩，也称本征磁矩。33、铁磁性假说：分子场假说：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化。磁畴假说：铁磁体自发磁化分成若干个小区域，由于各区域磁畴的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显磁性。（铁磁质自发磁化本质）34、铁磁性产生的条件：原子内部要有未填满的电子壳层。Rab/r之比大于3使交换积分A为正。35、磁畴构成的原因：大量实验表明，磁畴结构的形成是由于这种磁体为了保持自发磁化的稳定性，必须使强磁体的能量达最低值，因而就分裂成无数微小的磁畴。 磁畴是自发磁化的小区域。36、磁畴特点：使材料对外不显磁性。磁畴壁实质：相邻磁畴间的过渡层。37、磁化曲线：表示物质中磁场强度H与所感应的磁化强度M或磁感应强度B之间的关系。38、矫顽力：消除剩磁时施加的反向磁场Hc。39、当铁磁材料处于交变磁场中时，它将沿磁滞回线反复被磁化去磁反向磁化反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。40、处于外磁场为Ht0的磁性材料，突然受到外磁场的阶跃变化到Ht1,则磁性材料的磁感应强度并不是立即达到稳定值，而是一部分瞬时达到，另一部分缓慢趋近稳定值，这种现象称为磁后效应。41、电介质主要因素：介电常数、介电损耗因子、介电强度。42、电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象称为电介质的极化。43、电介质极化机制：电子位移极化、离子位移极化、电偶极子取向极化、空间电荷极化。44、由于导电和交变场中极化弛豫过程在电介质中引起的能量损耗，由电能转变为其他形式的能，如热能、光能等，统称为介质损耗。45、损耗形式：电导损耗：在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。 极化损耗：缓慢极化过程引起的能量损耗。游离损耗：气体间隙中的电晕损耗和液固绝缘体中局部放电引起的功率损耗。46、当电场强度超过某一临界值时，介质由介电状态变为导电状态，这种现象称为介电强度的破坏或介电的击穿。47、热击穿的本质是处于电场中的介质，由于其中的介质损耗而受热，当外加电压足够高时，可能从散热与发热的热平衡状态转入不平衡状态，若发出的热量比散去得多，介质温度将越来越高，直至出现永久性损坏，这就是热击穿。48、影响材料击穿强度的因素：介质结构不均匀性；材料中气泡的作用；材料表面状态和边缘电场。49、压电效应：是指在某些晶体的一定方向施加压力或拉力时，该晶体在一些对应的表面上分别出现正、负电荷的物理现象。 只有具有“不对称中心的晶体”才具有压电效应。50、压电材料主要表征参数：谐振频率与反谐振频率；频率常数；机电耦合系数。51、理论断裂强度：th=(E/a ) （aE/100） 估算：th=E/101、影响弹性模量因素：原子结构、温度、相变。温度升高弹性模量不一定会下降。2、弹性模量E随原子间距R的减小，近似的存在以下关系：E=k/Rm3、并联：E=EASA/S+EBSB/S 串联：1/E=LA/EAL+LB/EBL4、弹性系数Ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。对于一定的材料它是个常数，它代表了对原子间弹性位移的抵抗力，即原子结合力。5、影响裂纹扩展的因素：首先应使作用应力不超过临界应力，这样裂纹就不会扩展。其次在材料中设置吸收能量的机构也阻碍裂纹扩展。此外，人为地在材料中造成大量极微细的裂纹（小于临界尺寸）也能吸收能量，阻止裂纹扩展。6、杜隆-珀替定律元素的热容定律：恒压下元素的原子摩尔热容为25J/(K*mol),即3R7、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。8、固体材料的热膨胀机理：固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。晶体中各种热缺陷的形成造成局部点阵的畸变和膨胀。9、影响金属热导率的因素：温度的影响晶粒大小的影响立方晶系的热导率与晶向无关；非立方晶系的热导率表现出各向异性杂质将强烈影响热导率10、影响无机非金属材料热导率的因素：温度的影响；化学组成的影响；显微结构的影响:a.结晶构造的影响b.各向异性晶体的热导率c.多晶体与单晶体的热导率d.非晶体的热导率11、热稳定性：是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力，故又称抗热震性。12、晶体和非晶体热导率曲线比较：在不考虑光子导热的贡献的任何温度下非晶体晶体。高温时，非晶体的热导率和晶体的热导率比较接近。两者的-T曲线的重大区别在于非晶体的-曲线无的峰值点。13、热应力引起的材料断裂破坏，还涉及材料的散热问题，散热使热应力得以缓解。 与此有关的因素包括：材料的热导率；传热的途径；材料表面散热速率14、提高材料抗热冲击断裂性能的措施：提高材料强度、减小弹性模量，使/E提高；提高材料的热导率，使R、提高；减小材料的热膨胀系数；减小表面热传递系数；减小产品厚度15、光子与固体材料相互作用，实际上是光子与固体材料中的原子、离子、电子等的相互作用，出现以下两重要结果：电子极化；电子能态转变。16、光透过固体的现象：透射、吸收、反射、散射。17、光的吸收、散射和色散这三种现象都是由于光与物质的相互作用引起，实质上由光与原子中的电子相互作用引起。18、材料的折射率随入射光的波长而变化，这种现象称为光的散射。19、朗伯特定律：I=I0e-l20、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。21、霍尔效应：沿试样x轴方向通入电流I，z轴方向上加一磁场Hz，那么在y轴方向上将产生一电场Ey 产生原因：是由于电子在磁场作用下产生横向移动的结果。 应用：可利用霍尔效应的存在与否来检验材料是否存在电子电导。 活化能增加，导电能减小。22、晶体能带结构 根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。23、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：价带以上能量的最低允许带称为导带。24、导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在，称为本征电导。本征电导的载流子电子和空穴的浓度是相等的。这类载流子只由半导体晶格本身提供，所以叫本征半导体。25、(N型)施主能级：在四价Si单晶中掺入五价的砷原子，提供多余的一个电子距导带近。(P型)受主能级：在四价Si单晶中掺入三价的杂质硼，出现一个电子空穴，使价带中的电子激发至空穴。26、双碱效应：是指当金属离子总浓度较大时，在碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱比含一种碱的电导率要小，比例恰当时，可降到最低。27、压碱效应：是指在含碱玻璃中加入二价金属氧化物，尤是重金属氧化物，可使玻璃电导率降低。28、电化学老化现象：是指在电场作用下，由于化学变化引起材料电性能不可逆的恶化。 原因：主要是离子在电极附近发生氧化还原过程。包括：阳离子-阳离子电导。阴离子-阳离子电导。电子-阳离子电导。电子-阴离子电导。29、临界效应：压敏效应和PTC效应。 压敏效应：指对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压下，电阻值非常之高，几乎无电流通过；超过该临界电压，电阻迅速降低，让电流通过。价控型半导体最大的特征是在材料的晶型转变点附近，电阻率随温度上升发生突变，增大了34个数量级，即所谓PTC现象。30、多数载流子扩散到冷端，结果在半导体两端就产生温差电动势，这种现象称为温差电动势效应。此现象首先由西贝克发现，因此也称西贝克效应。公式：V=S(T)*T S(t)称为西贝克系数。31、物质的磁性分类：（1）抗磁体：磁化率为甚小负值，大约在10-6数量级。（2）顺磁体：磁化率为正值，约为10-610-3（3）铁磁体（4）亚铁磁体（5）反铁磁体32、本征磁矩：原子中电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩构成了元子固有磁矩，也称本征磁矩。33、铁磁性假说：分子场假说：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化。磁畴假说：铁磁体自发磁化分成若干个小区域，由于各区域磁畴的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显磁性。（铁磁质自发磁化本质）34、铁磁性产生的条件：原子内部要有未填满的电子壳层。Rab/r之比大于3使交换积分A为正。35、磁畴构成的原因：大量实验表明，磁畴结构的形成是由于这种磁体为了保持自发磁化的稳定性，必须使强磁体的能量达最低值，因而就分裂成无数微小的磁畴。 磁畴是自发磁化的小区域。36、磁畴特点：使材料对外不显磁性。磁畴壁实质：相邻磁畴间的过渡层。37、磁化曲线：表示物质中磁场强度H与所感应的磁化强度M或磁感应强度B之间的关系。38、矫顽力：消除剩磁时施加的反向磁场Hc。39、当铁磁材料处于交变磁场中时，它将沿磁滞回线反复被磁化去磁反向磁化反向去磁。在此过程中要消耗额外的能量，并以热的形式从铁磁材料中释放，这种损耗称为磁滞损耗。40、处于外磁场为Ht0的磁性材料，突然受到外磁场的阶跃变化到Ht1,则磁性材料的磁感应强度并不是立即达