材料物理性能.doc

1. 比熱容：質(zhì)量為1kg的物質(zhì)在沒(méi)有相變和化學(xué)反應(yīng)的條件下升高1k所需的熱量2. 摩爾熱容：1mol的物質(zhì)在沒(méi)有相變和化學(xué)反應(yīng)的條件下升高1k所需的熱量3. 元素的熱容定律(杜珀定律)：恒壓下元素的原子摩爾熱容為25J/(mol*K)4. 化合物的熱容定律(奈柯定律)：化合物分子熱容等于構(gòu)成此化合物各元素原子熱容之和5. 自由電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)：常溫時(shí)自由電子熱容與點(diǎn)陣振動(dòng)熱容相比微不足道，但在極高溫度下和級(jí)低溫度下T不可忽視，影響大小取決于系數(shù)。6. 熱分析法分類(lèi)：普通熱分析，示差熱分析，微分熱分析7. 熱膨脹：物體的體積或長(zhǎng)度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象稱(chēng)為熱膨脹。8. 影響膨脹的因素：熔點(diǎn)高的金屬膨脹系數(shù)低。有序化導(dǎo)致膨脹系數(shù)變小。9. 熱流密度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)與熱流垂直的單位面積的熱量稱(chēng)為熱流密度。10. 傅里葉定律：在固體內(nèi)任何一點(diǎn)，熱流密度q與溫度梯度成正比方向相反 11. 熱傳導(dǎo)：純金屬電子導(dǎo)熱，合金中聲子導(dǎo)熱，半導(dǎo)體相仿，絕緣體只聲子；極高溫光子12. 維德曼-弗蘭茲定律：室溫下金屬熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率之比幾乎相同，不隨金屬不同而改變13. 熱傳導(dǎo)的影響因素：金屬熱傳導(dǎo)的載體是自由電子（1）自由電子的比熱容越大，所攜帶的熱量越多，熱傳導(dǎo)能力越強(qiáng)。（2）自由電子速度越快，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)橫截面積的電子數(shù)目就越多，熱傳導(dǎo)能力越強(qiáng)。（3）自由電子的平均自由程越大，碰撞的次數(shù)越少，熱損失越少，導(dǎo)熱能力強(qiáng)。14. 熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性是指材料承受溫度的急劇變化而不致破壞的能力，又稱(chēng)抗熱震性15. 第二熱應(yīng)力斷裂抵抗因子：16. 熱應(yīng)力散熱因素：（1）材料的熱導(dǎo)率越大，傳熱越快，熱應(yīng)力持續(xù)一段時(shí)間很快緩解，對(duì)熱穩(wěn)定性有利。（2）傳熱的途徑，即材料或制品的厚薄，薄的傳熱通道短，容易很快使溫度均勻。（3）材料表面散熱速率。表面散熱快，材料內(nèi)外溫差大，熱應(yīng)力也大。17. 提高抗熱沖擊斷裂性能的措施：（1）提高材料強(qiáng)度，減小彈性模量E，使/E提高。 意味著提高材料柔韌性，能吸收更多的彈性應(yīng)變能而不致開(kāi)裂，因而提高了熱穩(wěn)定性。（2）提高材料熱導(dǎo)率，使R提高。大的材料傳遞熱量快，使材料內(nèi)外溫差較快得到緩解、平衡，因而降低短時(shí)期熱應(yīng)力的聚集。（3）減小材料熱膨脹系數(shù)。小的材料同樣溫差下產(chǎn)生的熱應(yīng)力小。（4）減小表面熱傳遞系數(shù)h。（5）減小產(chǎn)品的有效厚度。18. 材料產(chǎn)生電阻的本質(zhì)：在晶體點(diǎn)陣的完整性以及由于晶體點(diǎn)陣離子的熱振動(dòng)，晶體中的異類(lèi)原子、位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷等使晶體點(diǎn)陣的周期性遭到破壞的地方，電子波才會(huì)受到散射，從而產(chǎn)生了阻礙作用，降低了導(dǎo)電性。19. 溫度對(duì)電阻的影響：（1）低溫下“電子-電子”散射對(duì)電阻的貢獻(xiàn)顯著（2）其他溫度下“電子-聲子”散射作用顯著（3）多晶型轉(zhuǎn)變的溫度越高，電阻率越大（4）鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判噪娮杪式档停D(zhuǎn)變的溫度越高，電阻率越小。20. 本征半導(dǎo)體的電學(xué)特性：（1）本征激發(fā)成對(duì)的產(chǎn)生自由電子和空穴，所以自由電子濃度與空穴濃度相等，都等于本征載流子濃度ni。（2）ni與Eg有近似反比關(guān)系。（3）ni與溫度近似正比，溫度升高時(shí)ni增大。（4）ni與原子密度相比是極小的，故本征半導(dǎo)體導(dǎo)電能力弱。21. 雜質(zhì)半導(dǎo)體特征：（1）摻雜濃度與原子密度相比雖很微小，但卻能使載流子濃度極大提高，導(dǎo)電能力因而顯著增強(qiáng)。摻雜濃度越大，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。（2）摻雜只是使一種載流子的濃度增加，因此雜質(zhì)半導(dǎo)體主要靠多子導(dǎo)電。22. PN結(jié)：PN結(jié)是指在同一塊半導(dǎo)體單晶中P型摻雜區(qū)與N型摻雜區(qū)的交界面附近的區(qū)域。23. PN結(jié)阻擋層的形成過(guò)程：（1）載流子的濃度差引起載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。P區(qū)中的空穴濃度遠(yuǎn)大于N區(qū)，N區(qū)中自由電子濃度遠(yuǎn)大于P區(qū)，PN結(jié)兩邊存在載流子分布的濃度差，引起載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。（2）擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)形成電荷層。擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)進(jìn)行之前，整個(gè)晶體中是中性的，隨著多數(shù)載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，在交界面附近的P區(qū)和N區(qū)的電中性狀態(tài)被打破，在交界面處形成了一層很薄的空間電荷區(qū)。（3）擴(kuò)散與漂移達(dá)動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)濃度梯度隨擴(kuò)散進(jìn)行逐漸變小，驅(qū)動(dòng)力減小，擴(kuò)散變慢而內(nèi)電場(chǎng)逐漸增強(qiáng)，漂移作用提高，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，漂移與擴(kuò)散作用大小相同，但離子運(yùn)動(dòng)方向相反，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。（4）動(dòng)態(tài)平衡態(tài)的空間電荷區(qū)就是PN結(jié)。24. 第一熱電效應(yīng)塞貝克效應(yīng)：當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合回路時(shí)，若在兩接頭處存在溫度差，則回路中將有電勢(shì)及電流產(chǎn)生。25. 第二熱電效應(yīng)珀?duì)柼?yīng)：當(dāng)有電流通過(guò)兩個(gè)不同的導(dǎo)體組成的回路時(shí)，除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱外，還要在兩接頭處分別出現(xiàn)吸收或放出熱量Q的現(xiàn)象。Q稱(chēng)為珀?duì)柼麩帷?6. 第三熱電效應(yīng)湯姆遜效應(yīng)：當(dāng)電流通過(guò)具有一定溫度梯度的導(dǎo)體時(shí)，會(huì)有一橫向熱流流入或流出導(dǎo)體，其方向視電流的方向和溫度梯度的方向而定。27. 光電效應(yīng)：某些物質(zhì)受到光照后，引起物質(zhì)電性發(fā)生變化，這種光致電變的現(xiàn)象稱(chēng)為28. 磁化：物質(zhì)在磁場(chǎng)中由于受到磁場(chǎng)的作用而表現(xiàn)出一定的磁性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁化。29. 物質(zhì)的磁性分為五類(lèi)：（1）抗磁體。M與H反向，磁化強(qiáng)度遠(yuǎn)小于外加磁場(chǎng)大小。（2）順磁體。M與H同向，小于。（3）反鐵磁體。（4）鐵磁體。M與H同向，大于。（5）亞鐵磁體。M與H同向，M較小。30. 鐵磁性：金屬材料在外加磁場(chǎng)的作用下會(huì)產(chǎn)生很大的磁化強(qiáng)度，外磁場(chǎng)去掉后仍保持相當(dāng)大的磁性，這種特性稱(chēng)為鐵磁性。31. 亞鐵磁性：陶瓷材料所表現(xiàn)的出的永久磁性，比鐵磁性要低。32. 剩磁：鐵磁體磁化飽和以后，去掉外加磁場(chǎng)，在磁化方向上保留的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度。33. 矯頑力：鐵磁體磁化飽和后，使它的磁化強(qiáng)度或磁感應(yīng)強(qiáng)度降低到零所需要的方向磁場(chǎng)。34. 居里溫度：強(qiáng)鐵磁體由鐵磁性或亞鐵磁性轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判缘呐R界溫度。35. 物質(zhì)的抗磁性：（1）附加磁矩總是與外磁場(chǎng)方向相反，這是物質(zhì)產(chǎn)生抗磁性的原因。（2）物質(zhì)的抗磁性不是由電子的軌道磁矩和自旋磁矩本身所產(chǎn)生的，而是由外磁場(chǎng)作用下電子循軌運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的附加磁矩所造成的。（3）附加磁矩與外磁場(chǎng)成正比，說(shuō)明抗磁磁化時(shí)可逆的。（4）任何物質(zhì)在外磁場(chǎng)作用下都要產(chǎn)生抗磁性。36. 鐵磁質(zhì)的自發(fā)磁化：37. 磁疇：磁疇是指在未加磁場(chǎng)時(shí)鐵磁體內(nèi)部已經(jīng)磁化到飽和狀態(tài)的小區(qū)域。38. 磁疇的產(chǎn)生：（1）在居里溫度下，無(wú)外加磁場(chǎng)通過(guò)交換作用力，晶體沿易磁化方向磁化至飽和產(chǎn)生磁極，形成退磁場(chǎng)。（2）在交換作用和退磁場(chǎng)的共同作用下，大磁疇分割成小磁疇，從而減小退磁能。（3）隨著退磁能的減小，小磁疇增多，疇壁增加，疇壁能升高，當(dāng)退磁能與疇壁能之和最小時(shí)分疇停止。（4）為進(jìn)一步減小退磁能，磁化方向在晶體內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)向，形成封閉磁通，但會(huì)引起磁致伸縮，產(chǎn)生磁彈性能。（5）為減小磁彈性能，進(jìn)一步分割磁疇，形成更小的封閉磁通，同時(shí)疇壁也會(huì)增多，疇壁能增加，當(dāng)疇壁能與磁彈性能之和最小時(shí)，達(dá)到最終平衡，磁疇形成。39. 鐵磁質(zhì)基本磁化曲線三個(gè)階段：（1）磁化起始階段，自發(fā)磁化方向與磁場(chǎng)方向成銳角的磁疇發(fā)生擴(kuò)張，這個(gè)過(guò)程通過(guò)磁疇壁的遷移來(lái)完成，使材料表現(xiàn)出微弱磁化，此時(shí)磁疇壁的微小遷移是可逆的。（2）急劇磁化階段，外磁場(chǎng)繼續(xù)增強(qiáng)，與磁場(chǎng)成鈍角的磁疇轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)方向成銳角的易磁化方向。由于大量原子磁矩的瞬時(shí)轉(zhuǎn)向，表現(xiàn)出強(qiáng)烈磁化，磁化曲線急劇上升，磁導(dǎo)率很高，疇壁的遷移不可逆。（3）緩慢磁化階段，外磁場(chǎng)繼續(xù)增大，整個(gè)晶體單疇的磁矩方向逐漸轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向。這種磁化過(guò)程稱(chēng)為磁疇的旋轉(zhuǎn)。40. 光波的能流密度：在單位時(shí)間里流過(guò)垂直于傳播方向的單位截面積的能量稱(chēng)為41. 材料折射率的影響因素：（1）構(gòu)成材料元素的離子半徑。離子半徑增大時(shí)增大，因而n也隨之增大。（2）材料的結(jié)構(gòu)、晶型和非晶態(tài)。（3）材料所受的內(nèi)應(yīng)力。（4）同質(zhì)異構(gòu)體。42. 彈性散射：散射前后，光的波長(zhǎng)不發(fā)生變化的散射稱(chēng)為彈性散射。分三種情況：（1）丁鐸爾散射（2）米氏散射（3）瑞利散射43. 光散射的應(yīng)用：（1）人們通常根據(jù)散射光的強(qiáng)弱判斷材料光學(xué)均勻性的好壞。（2）可以獲取膠體溶液、渾濁介質(zhì)、晶體和玻璃等光學(xué)材料的物理化學(xué)性質(zhì)。（3）利用激光在大氣中的散射可以測(cè)量大氣中懸浮顆粒的密度和監(jiān)測(cè)大氣污染的程度。44. 內(nèi)耗：在交變應(yīng)力的作用下，在彈性范圍內(nèi)還存在非彈性行為，因此產(chǎn)生內(nèi)耗。45. 滯彈性：即使在胡克定律適用范圍內(nèi)，材料彈性也是不完全的，在交變載荷情況下表現(xiàn)為應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的滯后，稱(chēng)為滯彈性。46. 示差熱分析（1）取兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)式樣在研究的溫度區(qū)間內(nèi)沒(méi)有相變，質(zhì)量尺寸與待樣相當(dāng)。（2）通過(guò)示差熱電場(chǎng)將待測(cè)樣與標(biāo)準(zhǔn)樣串聯(lián)極性反接；（3）將標(biāo)準(zhǔn)樣與熱電偶直接相連；（4）將待測(cè)樣與標(biāo)準(zhǔn)樣放到同一溫度場(chǎng)內(nèi)加