材料物理性能測試思考題答案

1、。有效電子數(shù)： 不是所有的自由電子都能參與導(dǎo)電，在外電場的作用下，只有能量接近費密能的少部分電子，方有可能被激發(fā)到空能級上去而參與導(dǎo)電。這種真正參加導(dǎo)電的自由電子數(shù)被稱為有效電子數(shù)。K 狀態(tài)： 一般與純金屬一樣，冷加工使固溶體電阻升高，退火則降低。但對某些成分中含有過渡族金屬的合金，盡管金相分析和射線分析的結(jié)果認(rèn)為其組織仍是單相的，但在回火中發(fā)現(xiàn)合金電阻有反常升高，而在冷加工時發(fā)現(xiàn)合金的電阻明顯降低，這種合金組織出現(xiàn)的反常狀態(tài)稱為 K 狀態(tài)。 X 射線分析發(fā)現(xiàn)，組元原子在晶體中不均勻分布，使原子間距的大小顯著波動，所以也把 K 狀態(tài)稱為“不均勻固溶體” 。能帶： 晶體中大量的原子集合在一起，而

2、且原子之間距離很近，致使離原子核較遠(yuǎn)的殼層發(fā)生交疊，殼層交疊使電子不再局限于某個原子上，有可能轉(zhuǎn)移到相鄰原子的相似殼層上去，也可能從相鄰原子運動到更遠(yuǎn)的原子殼層上去，從而使本來處于同一能量狀態(tài)的電子產(chǎn)生微小的能量差異，與此相對應(yīng)的能級擴展為能帶。禁帶： 允許被電子占據(jù)的能帶稱為允許帶，允許帶之間的范圍是不允許電子占據(jù)的，此范圍稱為禁帶。價帶： 原子中最外層的電子稱為價電子，與價電子能級相對應(yīng)的能帶稱為價帶。導(dǎo)帶： 價帶以上能量最低的允許帶稱為導(dǎo)帶。金屬材料的基本電阻： 理想金屬的電阻只與電子散射和聲子散射兩種機制有關(guān)，可以看成為基本電阻，基本電阻在絕對零度時為零。殘余電阻 ( 剩余電阻 ) ：

3、電子在雜質(zhì)和缺陷上的散射發(fā)生在有缺陷的晶體中，絕對零度下金屬呈現(xiàn)剩余電阻。這個電阻反映了金屬純度和不完整性。相對電阻率： (300K) (4.2K)是衡量金屬純度的重要指標(biāo)。剩余電阻率 ： 金屬在絕對零度時的電阻率。實用中常把液氦溫度(4.2K) 下的電阻率視為剩余電阻率。相對電導(dǎo)率： 工程中用相對電導(dǎo)率( IACS%) 表征導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能。把國際標(biāo)準(zhǔn)軟純銅( 在室溫 20 下電阻率 =2100% ,其他導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率與之相比的百分?jǐn)?shù)即為該導(dǎo)體材料的相對電導(dǎo)率。0 .017 24 mm/ m) 的電導(dǎo)率作為馬基申定則 ( 馬西森定則 ) ： (T) 在一級近似下，不同散射機制對電阻率的貢

4、獻(xiàn)可以加法求和。：決定于化學(xué)缺陷和物理缺陷而與溫度無關(guān)的剩余電阻率。(T) ：取決于晶格熱振動的電阻率( 聲子電阻率 ) ，反映了電子對熱振動原子的碰撞。晶格熱振動： 點陣中的質(zhì)點 ( 原子、離子 ) 圍繞其平衡位置附近的微小振動。格波： 晶格振動以彈性波的形式在晶格中傳播，這種波稱為格波，它是多頻率振動的組合波。熱容： 物體溫度升高 1K 時所需要的熱量 (J/K) 表征物體在變溫過程中與外界熱量交換特性的物理量，直接與物質(zhì)內(nèi)部原子和電子無規(guī)則熱運動相聯(lián)系。比定壓熱容： 壓力不變時求出的比熱容。比定容熱容： 體積不變時求出的比熱容。熱導(dǎo)率： 表征物質(zhì)熱傳導(dǎo)能力的物理量為熱導(dǎo)率。熱阻率： 定義

5、熱導(dǎo)率的倒數(shù)為熱阻率，它可以分解為兩部分， 晶格熱振動形成的熱阻( p) 和雜質(zhì)缺陷形成的熱阻 ( 0) 。導(dǎo)溫系數(shù)或熱擴散率： 它表示在單位溫度梯度下、單位時間內(nèi)通過單位橫截面積的熱量。熱導(dǎo)率的單位：W/(mK)熱分析： 通過熱效應(yīng)來研究物質(zhì)內(nèi)部物理和化學(xué)過程的實驗技術(shù)。原理是金屬材料發(fā)生相變時，伴隨熱函的突變。反常膨脹： 對于鐵磁性金屬和合金如鐵、鈷、鎳及其某些合金，在正常的膨脹曲線上出現(xiàn)附加的膨脹峰，這些變化稱為反常膨脹。其中鎳和鈷的熱膨脹峰向上為正，稱為正反常；而鐵和鐵鎳合金具有負(fù)反常的膨脹特性。交換能： 交換能 Eex= 2A 1 2cos A 交換積分常數(shù)。當(dāng) A 0， 0 時，

6、Eex 最小，自旋磁矩自發(fā)排列同一方向，即產(chǎn)生自發(fā)磁化。當(dāng) A0， 180時， Eex 也最小，自旋磁矩呈反向平行排列，即產(chǎn)生反鐵磁性。交換能是近鄰原子間靜電相互作用能，各向同性，比其它各項磁自由能大102 104 數(shù)量級。它使強磁性物質(zhì)相鄰原子磁矩有序排列，即自發(fā)磁化。磁滯損耗： 鐵磁體在交變磁場作用下，磁場交變一周，B-H 曲線所描繪的曲線稱磁滯回線。磁滯回線所圍成的面積為鐵磁體所消耗的能量，稱為磁滯損耗，通常以熱的形式而釋放。磁滯損耗QHdB技術(shù)磁化： 技術(shù)磁化的本質(zhì)是外加磁場對磁疇的作用過程即外加磁場把各個磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)到外磁場方向( 和 ) 或近似外磁場方向的過程。技術(shù)磁化的兩種實

7、現(xiàn)方式是的磁疇壁遷移和磁矩的轉(zhuǎn)動。請畫出純金屬無相變時電阻率溫度關(guān)系曲線，它們分為幾個階段，各階段電阻產(chǎn)生的機制是什么？為什么高溫下電阻率與溫度成正比？1電 - 聲 T( T 2/ 3D )；2電 - 聲 T5 ( T (2/ 3)D階段,電阻率正比于溫度，即(T) = T。電阻產(chǎn)生的機制是電子 聲子 ( 離子 )散射。 (2) 溫度 T D 階段，電阻率與溫度成五次方關(guān)系, 即 T5。電阻產(chǎn)生的機制是電子聲子 ( 離子 ) 散射， (3)在極低溫度 (T 2K) 階段，電阻率與溫度成2 次方關(guān)系 ,即 T2 ,電阻產(chǎn)生的機制是電子 電子之間的散射。根據(jù)公式2m* v 12m* v，1 ( 稱

8、為散射系數(shù) ) 。對金屬來說，溫度升高離子熱振動的振幅愈大，電子就愈易受到n* e2 Ln* e2L也就與溫度成正比 ( 因為式子中其他的量均與溫度無關(guān)) ，這就是高溫下電阻率散射， 故可以認(rèn)為與溫度成正比， 則與溫度成正比的原因。用電阻法研究金屬冷加工時為什么要在低溫？根據(jù)馬西森定律 ,冷加工金屬的電阻率可寫成= +M式中： M 表示與溫度有關(guān)的退火金屬電阻率；是剩余電阻率。實驗證明， 與溫度無關(guān)，換言之， d/ dT 與冷加工程度無關(guān)?？傠娮杪视?， /比值愈大，所以 /的比值隨溫度降低而增高。顯然，低溫時用電阻法研究金屬冷加工更為合適。從導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體材料能帶結(jié)構(gòu)分析其導(dǎo)電性能不同

9、的原因。導(dǎo)體：價帶與導(dǎo)帶重疊，無禁帶?；騼r帶未被電子填滿，這種價帶本身即為導(dǎo)帶。這兩種情況下價電子都是自由的，就像金屬具有大量的這樣的自由電子，所以具有很強的導(dǎo)電能力。半導(dǎo)體和絕緣體：滿價帶和空導(dǎo)帶之間具有禁帶。半導(dǎo)體：禁帶寬度小，在熱、光等外界條件作用下，價帶中的部分電子有可能獲得足夠的能量而越過禁帶到達(dá)其上面的空帶，形成導(dǎo)帶。而且價帶中出現(xiàn)了電子留下的空穴。導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴在電場的作用下沿相反的方向定向移動，產(chǎn)生電流。導(dǎo)帶中的電子導(dǎo)電和價帶中的空穴導(dǎo)電同時存在的導(dǎo)電方式稱為本征導(dǎo)電，其特征是參加導(dǎo)帶的電子和空穴濃度相等，這種半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。絕緣體：禁帶寬度很大，電子很難越過

10、禁帶到達(dá)其上面的空帶，外電場的作用下幾乎不產(chǎn)生電流。金屬材料電阻產(chǎn)生的本質(zhì)。當(dāng)電子波通過一個理想晶體點陣時(0K) ,它將不受散射；只有在晶體點陣完整性遭到破壞的地方,電子波才受到散射( 不相干散射 ) ,這就是金屬產(chǎn)生電阻的根本原因。由于溫度引起的離子運動( 熱振動 )振幅的變化 ( 通常用振幅的均方值表示 ) ，以及晶體中異類原子、位錯、點缺陷等都會使理想晶體點陣的周期性遭到破壞。這樣，電子波在這些地方發(fā)生散射而產(chǎn)生電阻，降低導(dǎo)電性。為什么金屬材料的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低，而非金屬材料的導(dǎo)電性隨溫度的升高而升高？對于金屬材料：溫度升高，晶格熱振動加劇，聲子電阻率升高，而剩余電阻率不變，故

11、金屬材料的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低。對于非金屬材料：溫度升高，材料的電子或載流子運動能力增強，數(shù)量也增加，傳遞電荷的能力增強，導(dǎo)電性增強。金屬材料受力后電阻率的變化。(1) 拉力0 (1)在彈性范圍內(nèi)單向拉伸或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力能提高金屬的，并有(2) 壓力對大多數(shù)金屬來說，在受壓力情況下電阻率降低。0 (1p) 壓力系數(shù)，為負(fù)。幾乎所有純元素隨溫度變化電阻壓力系數(shù)幾乎不變。正常金屬元素：電阻率隨壓力增大而下降；( 鐵、鈷、鎳、鈀、鉑、銥、銅、銀、金、鋯、鉿等)反常金屬元素：堿金屬、堿土金屬、稀土金屬和第V 族的半金屬，它們有正的電阻壓力系數(shù)，但隨壓力升高一定值后系數(shù)變號，研究表明，這種反?，F(xiàn)象和壓力作

12、用下的相變有關(guān)。高壓力還能導(dǎo)致物質(zhì)的金屬化，引起導(dǎo)電類型的變化，而且有助于從絕緣體半導(dǎo)體金屬超導(dǎo)體的某種轉(zhuǎn)變。固溶、冷加工對金屬材料電阻率的影響及原因。形成固溶體時，導(dǎo)電性能降低。即使是在低導(dǎo)電性的金屬中溶入高導(dǎo)電性的金屬溶質(zhì)也是如此，但電阻隨成分連續(xù)變化而無突變。對于連續(xù)固溶體，當(dāng)組元 A 溶入組元 B 時，電阻由 B 組元的電阻值逐漸增大至極大值后再逐漸減小到 A 組元的電阻值。原因：(1) 引起晶體點陣畸變，增加了電子的散射，原子半徑差越大，固溶體的電阻也越大；(2) 雜質(zhì)對理想晶體的局部破壞；(3) 合金化引起能帶結(jié)構(gòu)變化，移動費米面(0K 時電子最高能級 ) 并改變了電子能態(tài)的密度和

13、有效導(dǎo)電電子數(shù)；(4) 合金化影響彈性常數(shù)，使點陣振動的聲子譜改變。一般，冷加工引起電阻率增大。室溫下測得經(jīng)相當(dāng)大的冷加工變形后純金屬( 如鐵、銅、銀、鋁) 的電阻率 ,比未經(jīng)變形的總共只增加 2% 6%。只有金屬鎢、鉬例外 , 當(dāng)冷變形量很大時 , 鎢電阻可增加 30% 60%,鉬增加 15% 20%。一般單相固溶體經(jīng)冷加工后, 電阻可增加 10% 20%。而有序固溶體電阻增加100% , 甚至更高。也有相反的情況 ,如 Ni-Cr ，Ni-Cu-Zn ， Fe-Cr-Al等中形成 K 狀態(tài) , 則冷加工變形將使合金電阻率降低。原因：冷加工引起金屬晶格畸變，增加電子散射幾率；同時也會引起金屬

14、晶體原子結(jié)合鍵的改變，導(dǎo)致原子間距變化。固溶體的有序化對其電阻率有何影響？為什么？固溶體發(fā)生有序時，其電阻率明顯降低。精選資料，歡迎下載。固溶體發(fā)生有序化時對導(dǎo)電性的影響：(1) 使點陣規(guī)律性加強，減少了對電子的散射而使電阻率降低(2) 使組元間的相互化學(xué)作用加強，使有效電子數(shù)減少，從而引起電阻率的升高。上述兩種相反的作用中，第一種作用占主導(dǎo)地位，因此有序化一般表現(xiàn)為電阻率降低。有序化程度越高， 電阻率就越低。將下列物質(zhì)按熱導(dǎo)率大小排序，并說明理由：(1)鉻(2)銀 (3)Ni-Cr 合金 (4) 石英 (5)鐵(2)銀 (5) 鐵 (3) Ni-Cr合金 (1)鉻 (4)石英銀在五種物質(zhì)中導(dǎo)

15、電性能最佳，鐵次之。合金熱導(dǎo)率通常小于純金屬。鉻的性質(zhì)比較接近半導(dǎo)體。石英是絕緣體。導(dǎo)電率： (2) 銀 (5) 鐵 (3)Ni-Cr 合金 (1) 鉻 (4)石英。根據(jù)魏德曼 弗蘭茲定律，熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率之間存在如下關(guān)系：/LT 。所以， (2) 銀 (5) 鐵 (3) Ni-Cr合金 (1) 鉻 (4) 石英。為什么說材料熱學(xué)性能的物理本質(zhì)都與晶格熱振動有關(guān)?固體材料的各種熱學(xué)性能就其物理本質(zhì)而言，均與構(gòu)成材料的質(zhì)點( 原子、離子 ) 熱振動有關(guān)。固體材料由晶體或非晶體組成，點陣中的質(zhì)點（原子、離子）總是圍繞其平衡位置作微小振動，這種振動稱為晶格熱振動。材料中質(zhì)點之間的振動存在的關(guān)系和作用。

16、材料內(nèi)能的本質(zhì)、熱容的物理本質(zhì)。Cp 與 Cv 的物理意義是什么？能否通過實驗測量？Cp 與 Cv 哪個大，為什么？若溫度升高時物體的體積不變，物體吸收的熱量只用來滿足溫度升高物體內(nèi)能的增加，此種條件下的熱容稱為定容熱容(Cv ) 。若溫度升高時物體的壓力不變，物體吸收的熱量除了用來滿足溫度升高物體內(nèi)能的增加外，還對外做功，此種條件下的熱容稱為定壓熱容 (Cp) 。對于金屬， Cv 不能直接通過實驗測量，需由實驗測得Cp，再換算得到Cv 。 Cp 大于 Cv，這是因為定壓比熱容中含有體積膨脹功，cP cVV2VmTC 更大。故在相同質(zhì)量的條件下，pK材料熱容隨溫度的變化規(guī)律。區(qū)： T：0 5K

17、， Cv T區(qū)： c v T3， T 達(dá)到時， Cv 3R。區(qū)： c v 3R，增加部分主要是自由電子熱容的貢獻(xiàn)。熱容經(jīng)驗定律的內(nèi)容及其與實際符合的情況。若晶體有N 個原子，則有3N 個自由度。金屬原子的熱振動既具有動能，又具有位能，兩者不斷地相互轉(zhuǎn)換，且平均動能與平均位能統(tǒng)計地相等( 每個振動自由度平均動能和平均位能都為1/2kT)。所以一摩爾金屬的總內(nèi)能應(yīng)為Um 3NkT 3RT。金屬的定容摩爾熱容為：熱容經(jīng)驗定律杜隆珀替定律 (Dulong-Petit rule) 的內(nèi)容是所有金屬的摩爾熱容是一個與溫度無關(guān)的常數(shù)，其數(shù)值接近于 3R。與實際符合的情況是：(1) 認(rèn)為熱容與溫度無關(guān)，與事實

18、不符。(2) 認(rèn)為所有元素?zé)崛菹嗤?，?gòu)成化合物時，分子熱容等于各原子熱容之和，與事實不完全相符。(3) 低溫時、輕元素與事實差別很大。(4) 除輕元素外，大部分元素與固體物質(zhì)在非低溫時，與事實十分接近。與實際不符合的原因：假設(shè)與前提問題，原子 ( 各種元素、任何溫度 ) 平均動能、位能相等，模型過于簡化。把原子的振動能量看作是連續(xù)的，不符合能量不連續(xù)性的量子化條件。熱容愛因斯坦模型、德拜模型的前提及其與事實符合情況，不完全相符的原因。愛因斯坦模型(1) 前提：晶格中每個原子 ( 離子 ) 都在其格點作振動，各個原子的振動是獨立而互不依賴，每個原子都具有相同的周圍環(huán)境，因而其振動頻率 v 都是相

19、同的，原子振動的能量是不連續(xù)的、量子化的?？砂言拥恼駝涌醋魇侵C振子的振動。(2) 事實符合情況：精選資料，歡迎下載。在高溫時熱容和杜隆 珀替定律一致，并和熱容曲線符合得較好。值一般在100 300K 范圍。(3) 不完全相符的原因：在低溫時，熱容與溫度之間的關(guān)系中存在指數(shù)項，不符合實驗的 Cv =T3 關(guān)系，即隨著溫度的降低，愛因斯坦熱容理論值比實驗值要更快地下降而趨近于零。原因在于把原子的振動看成是孤立的，并忽略了振子振動頻率的差別。德拜模型(1) 前提：在愛因斯坦量子熱容理論基礎(chǔ)上加以完善的。認(rèn)為：晶體中各原子間存在著彈性的斥力和吸力，這種力使原子熱振動相互受牽連而達(dá)到相鄰原子間協(xié)調(diào)地振

20、動。波長較長，屬于聲頻波范圍( 相當(dāng)于彈性振動波) 。由于彈性波波長遠(yuǎn)大于晶格常數(shù)，可近似地把晶體視為連續(xù)介質(zhì)，把彈性波的振動也可近似地視為連續(xù)的，其振動頻率可連續(xù)分布在零到vm之間。(2) 事實符合情況：在高溫下原子都幾乎以最大頻率振動，因而使熱容接近于一個常數(shù)。此時德拜熱容理論與經(jīng)典熱容理論、愛因斯坦熱容理論一致。在低溫時，金屬溫度升高所吸收的熱量主要是用來加強晶格的振動，即使得具有高頻振動的振子數(shù)急劇地增多， Cv 與 T3 成正比。當(dāng) T=0K 時， Cv=0。這也完全符合實驗規(guī)律。(3) 不完全相符的原因：在很接近 0K 的溫度范圍，德拜熱容理論與實驗規(guī)律存在著偏差。原因在于德拜理論

21、只考慮了晶格振動對熱容的貢獻(xiàn)，而未考慮自由電子對熱容的貢獻(xiàn)。在極低的溫度下，由于晶格振動的能量已趨近于零，自由電子的動能便不可被忽略，它成為對熱容的主要貢獻(xiàn)者。材料熱容與溫度關(guān)系的經(jīng)驗公式。分析材料熱膨脹特性的工程意義。會使釉層脫材料熱膨脹系數(shù)隨溫度的變化情況。精選資料，歡迎下載。材料熱膨脹的機理。格律乃森定律的內(nèi)容及原因。格律乃森 (Gr neisen) 從晶格振動理論導(dǎo)出金屬體膨脹系數(shù)與熱容間存在的關(guān)系式：r CVKV1 .5- 2 .5 間變化； K 是體積模量； V式中：是格律乃森常數(shù)，是表示原子非線性振動的物理量，一般物質(zhì)在是體積； CV 是等容熱容。33V規(guī)律變化 ,即膨脹系數(shù)和熱

22、容隨溫度變化的特征從熱容理論知 , 低溫下 C隨溫度 T 變化 , 則膨脹系數(shù)在低溫下也按T基本一致。體膨脹系數(shù)與定容熱容成正比，它們有相似的溫度依賴關(guān)系，在低溫下隨溫度升高急劇增大，而到高溫則趨向平緩。固溶和冷加工對材料的( 熱導(dǎo)率 ) 有何影響？為什么？程減小，熱哪些因素會影響材料的熱導(dǎo)率？如何影響？(1) 對于純金屬，影響其電導(dǎo)率因素有：溫度、晶粒大小、晶向、雜質(zhì)。具體地來說：根據(jù)導(dǎo)熱機制可以推論高電導(dǎo)率的金屬就有高的熱導(dǎo)率。熱導(dǎo)率與溫度關(guān)系：在低溫時,熱導(dǎo)率隨溫度升高而不斷增大，并達(dá)到最大值。隨后，熱導(dǎo)率在一小段溫度范圍內(nèi)基本保持不變； 當(dāng)溫度升高到某一溫度后， 熱導(dǎo)率開始急劇下降，

23、并在熔點處達(dá)到最低值。 但像鉍和銻這類金屬熔化時 , 它們的熱導(dǎo)率增加一倍， 這可能是過渡至液態(tài)時， 共價鍵合減弱， 而金屬鍵合加強的結(jié)果。 在德拜溫度以上略成直線關(guān)系，r0 (1T ) 。在德拜溫度以下，某些金屬的熱導(dǎo)率遵循格留涅申定律而變化，T -3 鐵磁性金屬或合金的熱導(dǎo)率與溫度曲線在居里點時有轉(zhuǎn)折。晶粒大小的影響：一般情況是晶粒粗大，熱導(dǎo)率高；晶粒愈細(xì)，熱導(dǎo)率愈低。立方晶系的熱導(dǎo)率與晶向無關(guān)。非立方晶系晶體熱導(dǎo)率表現(xiàn)出各向異性。所含雜質(zhì)強烈影響熱導(dǎo)率。當(dāng)加入少量雜質(zhì)時，組元的熱導(dǎo)率降低很劇烈，但隨著濃度的增加對熱導(dǎo)率的影響要小得多。(2) 對于合金兩種金屬構(gòu)成連續(xù)無序固溶體時,溶質(zhì)組元

24、濃度愈高,熱導(dǎo)率降低愈多,并且熱導(dǎo)率最小值靠近原子濃度50%處。當(dāng)組元為鐵及過渡族金屬時，熱導(dǎo)率最小值比50%處有較大的偏離。當(dāng)為有序固溶體時，熱導(dǎo)率提高，最大值對應(yīng)于有序固溶體化學(xué)組分。(3) 對于無機非金屬材料比較而言 , 金屬材料熱導(dǎo)率的影響因素比較單一，而無機非金屬材料就復(fù)雜一點。因此，金屬材料熱導(dǎo)率的影響因素對無機非金屬材料都同樣的有作用，只是由于陶瓷材料相結(jié)構(gòu)復(fù)雜一點，包括玻璃相和一定孔隙率?；瘜W(xué)組成的影響：對于無機非金屬材料來說，材料結(jié)構(gòu)的相對原子質(zhì)量愈小，密度愈小，彈性模量愈大,德拜溫度愈高 , 則熱導(dǎo)率愈大 , 所以輕元素的固體和結(jié)合能大的固體熱導(dǎo)率較大，固溶體的情況與金屬固

25、溶體的變化趨勢相似，和金屬固溶體類似，雜質(zhì)濃度很低時，雜質(zhì)降低熱導(dǎo)率效應(yīng)十分明顯；雜質(zhì)濃度增高時，雜質(zhì)效應(yīng)減弱，在低溫下雜質(zhì)效應(yīng)將會更顯著。晶體結(jié)構(gòu)的影響：晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，晶格振動的非線性程度愈大，其散射程度愈大，因此聲子平均自由程較小，所以熱導(dǎo)率便低了。晶粒大小和各向異性的影響：與對金屬的熱導(dǎo)率影響相同。同樣化學(xué)組成的多晶體的熱導(dǎo)率總比單晶小。非晶體的熱導(dǎo)率：非晶體的熱導(dǎo)率在所有溫度下都比晶體小。玻璃是無機的非晶體材料，其熱導(dǎo)率變化有其特殊性。分散相的影響：常見復(fù)相陶瓷的典型微觀結(jié)構(gòu)是分散相均勻地分散在連續(xù)相中。熱導(dǎo)率可以按下式計算：精選資料，歡迎下載。式中：c、 d 分別為連續(xù)相和分散相的

26、熱導(dǎo)率；d為分散相的體積分?jǐn)?shù)。氣孔率的影響：無機材料常含有氣孔，氣孔對熱導(dǎo)率的影響較復(fù)雜。如果溫度不是很高，且氣孔率不大，尺寸很小，分布又均勻，可以認(rèn)為此時的氣孔是復(fù)相陶瓷的分散相,此時熱導(dǎo)率可以按上式處理。只是由于與固相相比，其熱導(dǎo)率很小，可以近似認(rèn)為零 , 且 c/ d 很大，此時 s ( 1- 氣孔 ) 。式中： s 為陶瓷固相熱導(dǎo)率；氣孔為氣孔的體積分?jǐn)?shù)。考慮氣孔的輻射傳熱時，按下式計算：式中： P 為氣孔面積分?jǐn)?shù)；PL 是氣孔的長度分?jǐn)?shù)；為輻射面的熱發(fā)射率；G是幾何因子；縱向長條氣孔G=1，橫向圓柱形氣孔G =/4,球形氣孔G = 2/ 3； d 是氣孔最大尺寸。(5) 對于本征半導(dǎo)

27、體在本征半導(dǎo)體中，導(dǎo)帶中電子和價帶中的空穴隨溫度升高而增加，這導(dǎo)致熱導(dǎo)率隨溫度升高而升高?？梢圆扇∧男┐胧┨岣卟牧系拇艑?dǎo)率？其理論依據(jù)是什么？(1) 消除材料中的雜質(zhì)；(2) 把晶粒培育到足夠大并呈等軸狀；(3) 形成再結(jié)晶織構(gòu)；(4) 采用磁場中退火。(1) 的理論依據(jù)是如當(dāng)雜質(zhì)固溶在材料中會造成點陣扭曲，當(dāng)雜質(zhì)呈夾雜物存在時則使疇壁穿孔，這都會給疇壁遷移造成阻力，導(dǎo)致磁導(dǎo)率下降，矯頑力上升。(2) 的理論依據(jù)是晶粒足夠大，使得晶界減少，疇壁遷移變得更加容易。(3) 的理論依據(jù)是再結(jié)晶織構(gòu)具有方向性，在該方向的磁導(dǎo)率會明顯增大。(4) 的理論依據(jù)是在沿軸向的磁場中緩慢冷卻時， 磁疇將在室溫磁

28、化時沿應(yīng)伸長 ( 在正磁致伸縮情況下 ) 的方向預(yù)先伸長，這樣經(jīng)過磁場中退火的樣品，其磁致伸縮將不妨礙磁化，樣品的磁化將變得更加容易，從而在該方向會有高的磁導(dǎo)率。鐵磁性物質(zhì)中的相互作用能有哪些？各有什么特點？其中哪種能量最大？鐵磁性物質(zhì)中的相互作用能有：磁晶各向異性能、磁彈性能、交換作用能、退磁能。磁晶各向異性能是指沿不同晶軸方向的能量差。其特點是在易磁化軸上，磁晶各向異性能最小。物體在磁化時要伸長 ( 或收縮 ) ，如果受到限制，不能伸長 ( 或縮短 ) ，則在物體內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力 ( 或拉應(yīng)力 ) ，物體內(nèi)部將產(chǎn)生的磁彈性能。其特點是物體內(nèi)部缺陷、雜質(zhì)等都可能增加其磁彈性能。交換作用能是指近

29、鄰原子間靜電相互作用能，其特點是各向同性，比其它各項磁自由能大102 104 數(shù)量級。它使強磁性物質(zhì)相鄰原子磁矩有序排列，即自發(fā)磁化。而其它各項磁自由能退磁能是指退磁場與鐵磁體的相互作用能。其特點是退磁能與材料的退磁因子N，磁化強度 M的平方成正比。 N值、 M2越大，退磁能越大。總的來說，磁晶各向異性能、磁彈性能、退磁能不改變其自發(fā)磁化的本質(zhì)，而僅改變其磁疇結(jié)構(gòu)。其中，交換作用能的能量最大。物質(zhì)抗磁性產(chǎn)生的本源是什么？為什么任何物質(zhì)在磁場中都產(chǎn)生抗磁性？理論研究證明 , 抗磁性來源于電子軌道運動, 故可以說任何物質(zhì)在外磁場作用下均應(yīng)有抗磁性效應(yīng)。但只有原子的電子殼層完全填滿了電子的物質(zhì) ,抗

30、磁性才能表現(xiàn)出來 , 否則抗磁性就被別的磁性掩蓋了。無外 H 的時候：電子殼層已填滿的原子總磁矩為0。有外 H 作用時：即使總磁矩為0 的原子，也會產(chǎn)生磁矩。不管循軌運動的方向是繞H 軸向順時針還是逆時針，電子的循軌運動在外 H 作用下都會產(chǎn)生抗磁矩 , 即產(chǎn)生的附加磁矩總是與外H 方向相反，這就是物質(zhì)產(chǎn)生抗磁性的原因。物質(zhì)順磁性產(chǎn)生的本源是什么？物質(zhì)的順磁性是如何產(chǎn)生的？物質(zhì)順磁性產(chǎn)生的本源是：原子( 離子 ) 的固有磁矩。無外 H 的時候：由于熱運動的影響，固有磁矩的取向為無序的，宏觀上無磁性。外 H 作用下：固有磁矩與H 作用，有較高的靜磁能，為降低靜磁能，固有磁矩改變與H 的夾角，趨于排向外H 方向，表現(xiàn)為正向磁化。在常溫和H 不是很高的情況下，M與 H成正比，磁化要克服熱運動的干擾，磁矩難以有序排列，故順磁化進(jìn)行十分困難，磁化率較小。鐵磁性材料為什么會形成一定形狀和大小的磁疇？為了最大限度地減小退磁能，磁疇必須形成三角疇的封閉結(jié)構(gòu)，即呈封閉磁路，這樣可使退磁能等于零。當(dāng)鐵磁晶體形成磁疇時，雖然降低了退磁場能