材料物理性能.doc

1. 比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1k所需的热量2. 摩尔热容：1mol的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1k所需的热量3. 元素的热容定律(杜珀定律)：恒压下元素的原子摩尔热容为25J/(mol*K)4. 化合物的热容定律(奈柯定律)：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和5. 自由电子对热容的贡献：常温时自由电子热容与点阵振动热容相比微不足道，但在极高温度下和级低温度下T不可忽视，影响大小取决于系数。6. 热分析法分类：普通热分析，示差热分析，微分热分析7. 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. 影响膨胀的因素：熔点高的金属膨胀系数低。有序化导致膨胀系数变小。9. 热流密度：单位时间内通过与热流垂直的单位面积的热量称为热流密度。10. 傅里叶定律：在固体内任何一点，热流密度q与温度梯度成正比方向相反 11. 热传导：纯金属电子导热，合金中声子导热，半导体相仿，绝缘体只声子；极高温光子12. 维德曼-弗兰兹定律：室温下金属热导率与电导率之比几乎相同，不随金属不同而改变13. 热传导的影响因素：金属热传导的载体是自由电子（1）自由电子的比热容越大，所携带的热量越多，热传导能力越强。（2）自由电子速度越快，单位时间内通过横截面积的电子数目就越多，热传导能力越强。（3）自由电子的平均自由程越大，碰撞的次数越少，热损失越少，导热能力强。14. 热稳定性：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，又称抗热震性15. 第二热应力断裂抵抗因子：16. 热应力散热因素：（1）材料的热导率越大，传热越快，热应力持续一段时间很快缓解，对热稳定性有利。（2）传热的途径，即材料或制品的厚薄，薄的传热通道短，容易很快使温度均匀。（3）材料表面散热速率。表面散热快，材料内外温差大，热应力也大。17. 提高抗热冲击断裂性能的措施：（1）提高材料强度，减小弹性模量E，使/E提高。 意味着提高材料柔韧性，能吸收更多的弹性应变能而不致开裂，因而提高了热稳定性。（2）提高材料热导率，使R提高。大的材料传递热量快，使材料内外温差较快得到缓解、平衡，因而降低短时期热应力的聚集。（3）减小材料热膨胀系数。小的材料同样温差下产生的热应力小。（4）减小表面热传递系数h。（5）减小产品的有效厚度。18. 材料产生电阻的本质：在晶体点阵的完整性以及由于晶体点阵离子的热振动，晶体中的异类原子、位错和点缺陷等使晶体点阵的周期性遭到破坏的地方，电子波才会受到散射，从而产生了阻碍作用，降低了导电性。19. 温度对电阻的影响：（1）低温下“电子-电子”散射对电阻的贡献显著（2）其他温度下“电子-声子”散射作用显著（3）多晶型转变的温度越高，电阻率越大（4）铁磁性转变为顺磁性电阻率降低，转变的温度越高，电阻率越小。20. 本征半导体的电学特性：（1）本征激发成对的产生自由电子和空穴，所以自由电子浓度与空穴浓度相等，都等于本征载流子浓度ni。（2）ni与Eg有近似反比关系。（3）ni与温度近似正比，温度升高时ni增大。（4）ni与原子密度相比是极小的，故本征半导体导电能力弱。21. 杂质半导体特征：（1）掺杂浓度与原子密度相比虽很微小，但却能使载流子浓度极大提高，导电能力因而显著增强。掺杂浓度越大，导电能力越强。（2）掺杂只是使一种载流子的浓度增加，因此杂质半导体主要靠多子导电。22. PN结：PN结是指在同一块半导体单晶中P型掺杂区与N型掺杂区的交界面附近的区域。23. PN结阻挡层的形成过程：（1）载流子的浓度差引起载流子的扩散运动。P区中的空穴浓度远大于N区，N区中自由电子浓度远大于P区，PN结两边存在载流子分布的浓度差，引起载流子扩散运动。（2）扩散运动形成电荷层。扩散运动进行之前，整个晶体中是中性的，随着多数载流子扩散运动的进行，在交界面附近的P区和N区的电中性状态被打破，在交界面处形成了一层很薄的空间电荷区。（3）扩散与漂移达动态平衡。当浓度梯度随扩散进行逐渐变小，驱动力减小，扩散变慢而内电场逐渐增强，漂移作用提高，当达到一定程度时，漂移与扩散作用大小相同，但离子运动方向相反，达到动态平衡。（4）动态平衡态的空间电荷区就是PN结。24. 第一热电效应塞贝克效应：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。25. 第二热电效应珀尔帖效应：当有电流通过两个不同的导体组成的回路时，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称为珀尔帖热。26. 第三热电效应汤姆逊效应：当电流通过具有一定温度梯度的导体时，会有一横向热流流入或流出导体，其方向视电流的方向和温度梯度的方向而定。27. 光电效应：某些物质受到光照后，引起物质电性发生变化，这种光致电变的现象称为28. 磁化：物质在磁场中由于受到磁场的作用而表现出一定的磁性，这种现象称为磁化。29. 物质的磁性分为五类：（1）抗磁体。M与H反向，磁化强度远小于外加磁场大小。（2）顺磁体。M与H同向，小于。（3）反铁磁体。（4）铁磁体。M与H同向，大于。（5）亚铁磁体。M与H同向，M较小。30. 铁磁性：金属材料在外加磁场的作用下会产生很大的磁化强度，外磁场去掉后仍保持相当大的磁性，这种特性称为铁磁性。31. 亚铁磁性：陶瓷材料所表现的出的永久磁性，比铁磁性要低。32. 剩磁：铁磁体磁化饱和以后，去掉外加磁场，在磁化方向上保留的剩余磁感应强度。33. 矫顽力：铁磁体磁化饱和后，使它的磁化强度或磁感应强度降低到零所需要的方向磁场。34. 居里温度：强铁磁体由铁磁性或亚铁磁性转变为顺磁性的临界温度。35. 物质的抗磁性：（1）附加磁矩总是与外磁场方向相反，这是物质产生抗磁性的原因。（2）物质的抗磁性不是由电子的轨道磁矩和自旋磁矩本身所产生的，而是由外磁场作用下电子循轨运动产生的附加磁矩所造成的。（3）附加磁矩与外磁场成正比，说明抗磁磁化时可逆的。（4）任何物质在外磁场作用下都要产生抗磁性。36. 铁磁质的自发磁化：37. 磁畴：磁畴是指在未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域。38. 磁畴的产生：（1）在居里温度下，无外加磁场通过交换作用力，晶体沿易磁化方向磁化至饱和产生磁极，形成退磁场。（2）在交换作用和退磁场的共同作用下，大磁畴分割成小磁畴，从而减小退磁能。（3）随着退磁能的减小，小磁畴增多，畴壁增加，畴壁能升高，当退磁能与畴壁能之和最小时分畴停止。（4）为进一步减小退磁能，磁化方向在晶体内发生转向，形成封闭磁通，但会引起磁致伸缩，产生磁弹性能。（5）为减小磁弹性能，进一步分割磁畴，形成更小的封闭磁通，同时畴壁也会增多，畴壁能增加，当畴壁能与磁弹性能之和最小时，达到最终平衡，磁畴形成。39. 铁磁质基本磁化曲线三个阶段：（1）磁化起始阶段，自发磁化方向与磁场方向成锐角的磁畴发生扩张，这个过程通过磁畴壁的迁移来完成，使材料表现出微弱磁化，此时磁畴壁的微小迁移是可逆的。（2）急剧磁化阶段，外磁场继续增强，与磁场成钝角的磁畴转向与磁场方向成锐角的易磁化方向。由于大量原子磁矩的瞬时转向，表现出强烈磁化，磁化曲线急剧上升，磁导率很高，畴壁的迁移不可逆。（3）缓慢磁化阶段，外磁场继续增大，整个晶体单畴的磁矩方向逐渐转向外磁场方向。这种磁化过程称为磁畴的旋转。40. 光波的能流密度：在单位时间里流过垂直于传播方向的单位截面积的能量称为41. 材料折射率的影响因素：（1）构成材料元素的离子半径。离子半径增大时增大，因而n也随之增大。（2）材料的结构、晶型和非晶态。（3）材料所受的内应力。（4）同质异构体。42. 弹性散射：散射前后，光的波长不发生变化的散射称为弹性散射。分三种情况：（1）丁铎尔散射（2）米氏散射（3）瑞利散射43. 光散射的应用：（1）人们通常根据散射光的强弱判断材料光学均匀性的好坏。（2）可以获取胶体溶液、浑浊介质、晶体和玻璃等光学材料的物理化学性质。（3）利用激光在大气中的散射可以测量大气中悬浮颗粒的密度和监测大气污染的程度。44. 内耗：在交变应力的作用下，在弹性范围内还存在非弹性行为，因此产生内耗。45. 滞弹性：即使在胡克定律适用范围内，材料弹性也是不完全的，在交变载荷情况下表现为应变对应力的滞后，称为滞弹性。46. 示差热分析（1）取两个标准式样在研究的温度区间内没有相变，质量尺寸与待样相当。（2）通过示差热电场将待测样与标准样串联极性反接；（3）将标准样与热电偶直接相连；（4）将待测样与标准样放到同一温度场内加