材料物理性能總結(jié)

1、LOGO材料力學(xué)性能1 材料的靜拉伸力學(xué)性能1.11.1、 拉伸試件的形狀和尺寸拉伸試件的形狀和尺寸試件的標(biāo)距長(zhǎng)度試件的標(biāo)距長(zhǎng)度l l0 0比直徑比直徑d d0 0要大得多；通常，要大得多；通常，l l0 0=5d=5d0 0（短試樣）或（短試樣）或l l0 0=10d=10d0 0（長(zhǎng)試樣）（長(zhǎng)試樣）試 件 的 標(biāo) 距 長(zhǎng) 度試 件 的 標(biāo) 距 長(zhǎng) 度 l l0 0應(yīng) 滿 足 下 列 關(guān) 系 式 ：應(yīng) 滿 足 下 列 關(guān) 系 式 ：l l0 0=5.65A=5.65A0 01/21/2或或11.3A11.3A0 0 1/21/21.21.2、力、力伸長(zhǎng)曲線伸長(zhǎng)曲線 工程應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線工程

2、應(yīng)力一工程應(yīng)變曲線 真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線LOGO性能指標(biāo)屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s s抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b b延伸率延伸率 斷面收縮率斷面收縮率比例極限比例極限p p 彈性比功彈性比功 W We e彈性極限彈性極限e e 斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度E E LOGOv比模數(shù)/比剛度v屈強(qiáng)比v頸縮條件：n=ev塑性斷裂、脆性斷裂類型v穿晶斷裂、沿晶斷裂、解理斷裂、沿微孔穿晶斷裂、沿晶斷裂、解理斷裂、沿微孔聚合型斷裂聚合型斷裂v斷口特征：塑性斷口、脆性斷口性能指標(biāo)LOGO1.3 非理想彈性v 1.3.1 1.3.1 滯彈性：滯彈性：v 1 1）正彈性后效，快速加載）正彈性后效，快速加載- -彈性蠕變。彈

3、性蠕變。( (變形隨著時(shí)間而延長(zhǎng)的現(xiàn)象）變形隨著時(shí)間而延長(zhǎng)的現(xiàn)象）v 2 2）負(fù)彈性后效，快速卸載）負(fù)彈性后效，快速卸載- -反彈性后效。反彈性后效。v 1.3.2 1.3.2 粘彈性：粘彈性：v 1 1）應(yīng)力松弛：恒應(yīng)變條件下，應(yīng)力隨時(shí)間逐漸下降的現(xiàn)象。）應(yīng)力松弛：恒應(yīng)變條件下，應(yīng)力隨時(shí)間逐漸下降的現(xiàn)象。v 2 2）在恒應(yīng)力條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)發(fā)生蠕變。）在恒應(yīng)力條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長(zhǎng)發(fā)生蠕變。v 1.3.3 1.3.3 偽彈性：偽彈性：v 在一定的溫度條件下，應(yīng)力達(dá)到一定水平之后，金屬和合金誘發(fā)相變，使得在一定的溫度條件下，應(yīng)力達(dá)到一定水平之后，金屬和合金誘發(fā)相變，使得材料伴隨應(yīng)力產(chǎn)生大

4、量彈性變形的現(xiàn)象。材料伴隨應(yīng)力產(chǎn)生大量彈性變形的現(xiàn)象。v 應(yīng)用，形狀記憶合金。應(yīng)用，形狀記憶合金。v 1.3.4 1.3.4 包申格效應(yīng)包申格效應(yīng)v 產(chǎn)生了少量塑性變形的材料，再同向加載則彈性極限與屈服強(qiáng)度升高；反向產(chǎn)生了少量塑性變形的材料，再同向加載則彈性極限與屈服強(qiáng)度升高；反向加載則彈性極限與屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。加載則彈性極限與屈服強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。LOGO2.2.材料在其他靜加載下的力學(xué)性能材料在其他靜加載下的力學(xué)性能v 2.12.1應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：最大切應(yīng)力應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：最大切應(yīng)力maxmax與最大正應(yīng)力與最大正應(yīng)力S Smaxmax之比，即之比，即=maxmax/S/Smaxma

5、x v 值愈大，應(yīng)力狀態(tài)愈值愈大，應(yīng)力狀態(tài)愈“柔柔”，愈易變形而較不易開裂，愈易變形而較不易開裂，即愈易處于韌性狀態(tài)。即愈易處于韌性狀態(tài)。v 值愈小，則相反，愈易傾向脆性斷裂。值愈小，則相反，愈易傾向脆性斷裂。v 2.22.2對(duì)于金屬材料，特別是鋼鐵材料，結(jié)構(gòu)鋼常溫下的力對(duì)于金屬材料，特別是鋼鐵材料，結(jié)構(gòu)鋼常溫下的力學(xué)性能由拉伸試驗(yàn)評(píng)定；工具鋼常溫下的力學(xué)性能由彎曲學(xué)性能由拉伸試驗(yàn)評(píng)定；工具鋼常溫下的力學(xué)性能由彎曲試驗(yàn)評(píng)定。試驗(yàn)評(píng)定。v 單向壓縮時(shí)應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)大，故用于測(cè)定脆性材料單向壓縮時(shí)應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)大，故用于測(cè)定脆性材料v 2.3 2.3 缺口試樣靜載力學(xué)性能：缺口效應(yīng)、缺口敏

6、感度缺口試樣靜載力學(xué)性能：缺口效應(yīng)、缺口敏感度v 2.4 2.4 硬度硬度LOGOv3.1 一次沖擊實(shí)驗(yàn)-沖擊韌性： aK=Ak/Fnv 多次沖擊實(shí)驗(yàn)-多沖抗力規(guī)律v （1）A較高時(shí)，取決于塑性，v A較低時(shí)，取決于強(qiáng)度v （2）不同的沖擊能量要求不同的強(qiáng)度 和塑性配合v （3）akv對(duì)沖斷抗力的影響v3.2 低溫脆性低溫脆性v 沖擊吸收功-溫度曲線3 3 材料的沖擊韌性和低溫脆性材料的沖擊韌性和低溫脆性LOGO格波：格波：晶格中的所有原子以相同頻率振動(dòng)而形成的波，或晶格中的所有原子以相同頻率振動(dòng)而形成的波，或某一個(gè)原子在平衡位置附近的振動(dòng)是以波的形式在晶體中某一個(gè)原子在平衡位置附近的振動(dòng)是以

7、波的形式在晶體中傳播形成的波。傳播形成的波。 格波格波nn+2n-1n+1n-22 /q= 格波的特點(diǎn)格波的特點(diǎn)： 晶格中原子的振動(dòng)；晶格中原子的振動(dòng)； 相鄰原子間存在固定的位相。相鄰原子間存在固定的位相。2、格波與一般連續(xù)介質(zhì)波的異同點(diǎn)？格波特點(diǎn)：晶格中原子的振動(dòng)；相鄰原子間存在固定的位相。格波與一般連續(xù)介質(zhì)波相比較，相同點(diǎn)：振動(dòng)方程形式類似。區(qū)別：1）連續(xù)介質(zhì)波中x表示空間任意一點(diǎn)，而格波只取呈周期性排列的格點(diǎn)位置；2）一個(gè)格波解表示所有原子同時(shí)做頻率為w的振動(dòng)，不同原子間有位相差，相鄰原子間位相差為aq；3）二者的重要區(qū)別在于波矢的涵義，同一振動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)多個(gè)波矢，或多個(gè)波矢為同一振動(dòng)狀態(tài)

8、。1熱性能的物理基礎(chǔ)熱性能的物理基礎(chǔ)1.11.1晶格熱振動(dòng)晶格熱振動(dòng)LOGO1.2 低頻率格波低頻率格波:頻率低、質(zhì)點(diǎn)間位相差不大頻率低、質(zhì)點(diǎn)間位相差不大 聲頻支（類似彈性體中的應(yīng)變波）聲頻支（類似彈性體中的應(yīng)變波） 高頻率格波高頻率格波:頻率高、質(zhì)點(diǎn)間位相差很大頻率高、質(zhì)點(diǎn)間位相差很大 光頻支（鄰近質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)幾乎相反）光頻支（鄰近質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)幾乎相反）3、聲學(xué)波和光學(xué)波的區(qū)別？LOGO 熱容熱容: 材料在溫度變化時(shí)且無相變及化學(xué)反應(yīng)條件下，材料在溫度變化時(shí)且無相變及化學(xué)反應(yīng)條件下，溫度升高溫度升高1K所吸收的熱量。單位：所吸收的熱量。單位：J/K。 比熱容、質(zhì)量熱容、摩爾熱容、平均比熱容、比熱

9、容、質(zhì)量熱容、摩爾熱容、平均比熱容、 定壓熱容、定容熱容定壓熱容、定容熱容 （1） 與與 均是溫度的函數(shù)均是溫度的函數(shù)（2）（3） 實(shí)驗(yàn)上測(cè)定方便，但實(shí)驗(yàn)上測(cè)定方便，但 理論上更有意義。理論上更有意義。PVCCPCVCPCVC2 2、熱容、熱容LOGO2.1熱容理論熱容理論u假設(shè)條件：能量按自由度均分原則假設(shè)條件：能量按自由度均分原則：1)在平衡狀態(tài)下，在平衡狀態(tài)下，氣體、液體和固體分子的任何一種運(yùn)動(dòng)形式的每一個(gè)自氣體、液體和固體分子的任何一種運(yùn)動(dòng)形式的每一個(gè)自由度的平均動(dòng)能都是由度的平均動(dòng)能都是kT/2 。其中。其中k是波爾茲曼常數(shù)，是波爾茲曼常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。是絕對(duì)溫度。2)固體中原子具

10、有三個(gè)自由度，其平均動(dòng)固體中原子具有三個(gè)自由度，其平均動(dòng)能為能為3kT/2。3)固體中振動(dòng)著的原子的動(dòng)能與勢(shì)能周期性固體中振動(dòng)著的原子的動(dòng)能與勢(shì)能周期性變化，其平均動(dòng)能和平均勢(shì)能相等，所以一個(gè)原子平均變化，其平均動(dòng)能和平均勢(shì)能相等，所以一個(gè)原子平均能量為能量為3kT。4）一摩爾固體的能量：）一摩爾固體的能量：E=N03kT= 3RT 其中其中N0為阿伏伽德羅常數(shù)，為阿伏伽德羅常數(shù)，R為氣體常數(shù)。為氣體常數(shù)。5）所以固體摩爾熱容）所以固體摩爾熱容即杜隆珀替定律。即杜隆珀替定律。LOGOl 由上圖可見由上圖可見低溫下固體的摩爾熱容與低溫下固體的摩爾熱容與3R有很多的偏離。有很多的偏離。原原因是由于

11、因是由于用氣體分子運(yùn)動(dòng)的模型處理固體的熱容過于簡(jiǎn)單用氣體分子運(yùn)動(dòng)的模型處理固體的熱容過于簡(jiǎn)單。l 模型認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)的能量是可以連續(xù)變化的，而實(shí)際上固體中模型認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)的能量是可以連續(xù)變化的，而實(shí)際上固體中原子振動(dòng)的能量是量子化的，必須考慮量子效應(yīng)。原子振動(dòng)的能量是量子化的，必須考慮量子效應(yīng)。l 實(shí)際上，溫度對(duì)材料的實(shí)際上，溫度對(duì)材料的熱容有影響。熱容有影響。l 而杜隆而杜隆-珀替定律認(rèn)為與珀替定律認(rèn)為與溫度無關(guān)，與實(shí)驗(yàn)事實(shí)溫度無關(guān)，與實(shí)驗(yàn)事實(shí)不符合。不符合。LOGO愛因斯坦模型假設(shè)愛因斯坦模型假設(shè)：晶體中所有原子都以相同的角頻率：晶體中所有原子都以相同的角頻率E振振動(dòng)，且各振動(dòng)相互獨(dú)立。一摩爾晶體的

12、平均能量動(dòng)，且各振動(dòng)相互獨(dú)立。一摩爾晶體的平均能量其中其中稱為愛因斯坦溫度，一般為稱為愛因斯坦溫度，一般為100 -300K。晶格熱振動(dòng)的摩爾熱容晶格熱振動(dòng)的摩爾熱容量子理論量子理論LOGO高溫時(shí)高溫時(shí)T 0很大，很大，E/T 1 ，所以，所以T 0則則CmV 0，與實(shí)驗(yàn)相符。，與實(shí)驗(yàn)相符。但但CmV按指數(shù)規(guī)律快速下降，比實(shí)驗(yàn)值更快地趨于零。按指數(shù)規(guī)律快速下降，比實(shí)驗(yàn)值更快地趨于零。LOGO（3）德拜）德拜( Debye ) 熱容模型熱容模型德拜熱容模型假設(shè)德拜熱容模型假設(shè)：晶體是各向同性連續(xù)介質(zhì)，晶格振動(dòng)：晶體是各向同性連續(xù)介質(zhì)，晶格振動(dòng)具有從具有從0-m的角頻率分布。的角頻率分布。晶體的平

13、均能量晶體的平均能量令令為為德拜溫度德拜溫度LOGO則有則有當(dāng)當(dāng)N=N0，得，得摩爾熱容摩爾熱容高溫時(shí)高溫時(shí) T 0 很大，很大，D/T 1 ，所以，所以CmV 3N0k=3R，即杜隆珀替定律。，即杜隆珀替定律。LOGO溫度很低時(shí)溫度很低時(shí) T 0 ，D/T ，其中其中b為常數(shù)，此式即德拜三次方定律。為常數(shù)，此式即德拜三次方定律。理論計(jì)算與實(shí)際相吻合理論計(jì)算與實(shí)際相吻合LOGO德拜模型的優(yōu)點(diǎn)與不足德拜模型的優(yōu)點(diǎn)與不足u 沒有考慮電子溫度，而對(duì)金屬而言低溫下熱容基本由沒有考慮電子溫度，而對(duì)金屬而言低溫下熱容基本由 電子貢獻(xiàn)，正比于電子貢獻(xiàn)，正比于T。u 解釋不了超導(dǎo)現(xiàn)象。解釋不了超導(dǎo)現(xiàn)象。u 對(duì)

14、某些化合物的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)不符，原因在于德拜對(duì)某些化合物的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)不符，原因在于德拜 認(rèn)為認(rèn)為D D與溫度無關(guān)，且把晶體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)處理與溫度無關(guān)，且把晶體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì)處理。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不足：不足：u 德拜模型的結(jié)論與低溫試驗(yàn)結(jié)果是一致的。德拜模型的結(jié)論與低溫試驗(yàn)結(jié)果是一致的。LOGO作業(yè)答疑v 4、簡(jiǎn)述愛因斯坦模型、德拜模型的特點(diǎn)和不足？v 愛因斯坦模型假設(shè)條件：1）每個(gè)原子都是一個(gè)獨(dú)立的振子2）原子之間彼此無關(guān)3）原子之間都是以相同的角頻率w振動(dòng)。不足：1）把每個(gè)原子當(dāng)作一個(gè)三維的獨(dú)立簡(jiǎn)諧振子繞平衡點(diǎn)振動(dòng)2）忽略了各格波的頻率差別，其假設(shè)過于簡(jiǎn)化。v 德拜模型假設(shè)條件:1)考慮晶體中

15、原子的相互作用，晶格近似為連續(xù)介質(zhì)2）晶體振動(dòng)的長(zhǎng)聲學(xué)波-連續(xù)介質(zhì)的彈性波3）在低溫頻率較低的格波對(duì)熱容有重要貢獻(xiàn)等。不足：1）非常低的溫度下只有長(zhǎng)波的激發(fā)是主要的，對(duì)于長(zhǎng)波晶格是可以看做連續(xù)介質(zhì)的。對(duì)于較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)有各種高頻振動(dòng)耦合，不適用2）沒有考慮電子的貢獻(xiàn)，無法解釋超導(dǎo)現(xiàn)象v 5、根據(jù)金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析討論金屬材料熱容的特點(diǎn)及影響因素？v 金屬結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）有大量自由電子2）自由電子組成電子氣在正離子實(shí)背景下運(yùn)動(dòng)3）遵守泡利不相容原理。v 無機(jī)材料的熱容和材料結(jié)構(gòu)關(guān)系不大，而金屬材料在溫度很高和很低的情況下，自由電子和離子(晶格)振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn)都有考慮。LOGO材料升高一度，需

16、吸收的熱量不同，吸收熱量小，熱材料升高一度，需吸收的熱量不同，吸收熱量小，熱損耗小，同一組成，質(zhì)量不同熱容也不同，質(zhì)量輕，損耗小，同一組成，質(zhì)量不同熱容也不同，質(zhì)量輕，熱容小。對(duì)于隔熱材料，需使用輕質(zhì)隔熱磚，便于爐熱容小。對(duì)于隔熱材料，需使用輕質(zhì)隔熱磚，便于爐體迅速升溫，同時(shí)降低熱量損耗。體迅速升溫，同時(shí)降低熱量損耗。根據(jù)熱容選材根據(jù)熱容選材LOGO1. 1. 運(yùn)輸性質(zhì)變化運(yùn)輸性質(zhì)變化2. 2. 熱力學(xué)性質(zhì)（比熱等）變化熱力學(xué)性質(zhì)（比熱等）變化3. 3. 溶解（固相轉(zhuǎn)變?yōu)橐合啵┤芙猓ü滔噢D(zhuǎn)變?yōu)橐合啵?. 4. 凝固（液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵┠蹋ㄒ合噢D(zhuǎn)變?yōu)楣滔啵?. 5. 升華（固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)）升

17、華（固態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)）6. 6. 凝華（氣態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)）凝華（氣態(tài)直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)）7. 7. 相變相變8. 8. 熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)9. 9. 熱分解和熱裂解熱分解和熱裂解10.10.熱穩(wěn)定熱穩(wěn)定熱物理性質(zhì)變化熱物理性質(zhì)變化LOGO3、材料的熱膨脹、材料的熱膨脹熱膨脹現(xiàn)象熱膨脹現(xiàn)象l 現(xiàn)象：熱膨脹是指常壓下材料的長(zhǎng)度或體積隨溫度升高現(xiàn)象：熱膨脹是指常壓下材料的長(zhǎng)度或體積隨溫度升高而增大。而增大。l 設(shè)材料的初始長(zhǎng)度（體積）為設(shè)材料的初始長(zhǎng)度（體積）為l0(V0) ，升溫后的增量為，升溫后的增量為 l(V) ，則有，則有l(wèi) 其中其中 和和 分別稱為平均線膨脹系數(shù)和平均體膨脹系數(shù)。分別稱為

18、平均線膨脹系數(shù)和平均體膨脹系數(shù)。l 在某一溫度，有：在某一溫度，有：其中其中 和和 分別稱為線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)。分別稱為線膨脹系數(shù)和體膨脹系數(shù)。LOGO溫度升高溫度升高 T后的長(zhǎng)度和體積分別為后的長(zhǎng)度和體積分別為對(duì)立方體材料，有對(duì)立方體材料，有所以所以同理同理若各向異性晶體各晶軸方向的線膨脹系數(shù)分別為若各向異性晶體各晶軸方向的線膨脹系數(shù)分別為a, b, c,則則Va+b+cLOGO非簡(jiǎn)諧振動(dòng)理論解釋熱膨脹機(jī)理。非簡(jiǎn)諧振動(dòng)理論解釋熱膨脹機(jī)理。可從以下兩可從以下兩 方面解釋：方面解釋： （1）原子間力）原子間力原子間距曲線原子間距曲線 （2）原子勢(shì)能）原子勢(shì)能原子間距曲線原子間距曲線3.1熱膨

19、脹機(jī)理熱膨脹機(jī)理質(zhì)點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)受力不對(duì)稱，即質(zhì)點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)受力不對(duì)稱，即合力曲線的斜率不等。合力曲線的斜率不等。當(dāng)當(dāng)r ro時(shí)，曲線的斜率較大，斥力隨時(shí)，曲線的斜率較大，斥力隨位移增大的很快，所受合力大。位移增大的很快，所受合力大。當(dāng)當(dāng)r ro時(shí)，曲線的斜率較小，吸引力時(shí)，曲線的斜率較小，吸引力隨位移增大的較慢，所受合力小。隨位移增大的較慢，所受合力小。如果質(zhì)點(diǎn)在平衡點(diǎn)兩側(cè)受力不對(duì)稱越如果質(zhì)點(diǎn)在平衡點(diǎn)兩側(cè)受力不對(duì)稱越顯著，溫度增大，膨脹就越大，晶胞顯著，溫度增大，膨脹就越大，晶胞參數(shù)越大。參數(shù)越大。LOGO勢(shì)能曲線不是嚴(yán)格對(duì)稱拋物線。勢(shì)能曲線不是嚴(yán)格對(duì)稱拋物線。即勢(shì)能隨原子間距的減小，

20、比隨即勢(shì)能隨原子間距的減小，比隨原子間距的增加而增長(zhǎng)得更迅速。原子間距的增加而增長(zhǎng)得更迅速。由于原子的能量隨溫度的增加而由于原子的能量隨溫度的增加而增加，結(jié)果：增加，結(jié)果：振動(dòng)原子具有相等勢(shì)能的兩個(gè)極振動(dòng)原子具有相等勢(shì)能的兩個(gè)極端位置間的平均位置就漂移到比端位置間的平均位置就漂移到比0K時(shí)（時(shí)（ro）更大的值處。由此造）更大的值處。由此造成平衡距離的增大。成平衡距離的增大。用勢(shì)能曲線解釋用勢(shì)能曲線解釋E3(T3)E2(T2)E1(T1)U(r)距離距離rroABab6、用雙原子模型討論固體 材料熱膨脹的物理本質(zhì)？LOGO熱膨脹與熱容熱膨脹與熱容 由于二者引起的機(jī)理一致，故變化趨勢(shì)相同。高溫下由

21、于二者引起的機(jī)理一致，故變化趨勢(shì)相同。高溫下由于熱平衡缺陷，造成點(diǎn)陣畸變，故由于熱平衡缺陷，造成點(diǎn)陣畸變，故增大較顯著。增大較顯著。Al2O3 的比熱容、線膨脹系數(shù)與溫度的關(guān)系的比熱容、線膨脹系數(shù)與溫度的關(guān)系3.2熱膨脹與其他性能的關(guān)系熱膨脹與其他性能的關(guān)系VVrcKVLOGO熱膨脹與溫度、熱容的關(guān)系熱膨脹與溫度、熱容的關(guān)系T/oC V比熱容比熱容VVrcKV晶格振動(dòng)加劇晶格振動(dòng)加劇引起體積膨脹引起體積膨脹( V) V、 Cv與溫度有相似的規(guī)律與溫度有相似的規(guī)律VC吸收能量升高單位溫度LOGO熱膨脹與熔點(diǎn)熱膨脹與熔點(diǎn) 二者均與結(jié)合能有關(guān)。結(jié)合能越大，則熔點(diǎn)二者均與結(jié)合能有關(guān)。結(jié)合能越大，則熔點(diǎn)

22、越高，而越高，而越小。格留乃申方程反映了這種越小。格留乃申方程反映了這種相反的變化趨勢(shì)。相反的變化趨勢(shì)。 Tm =（V TmV0）/ V0常數(shù)（常數(shù)（C） 其中：其中： Tm熔點(diǎn)；熔點(diǎn)； V Tm熔點(diǎn)時(shí)的體積；熔點(diǎn)時(shí)的體積； V00K時(shí)的體積時(shí)的體積LOGO固體材料的熱膨脹與點(diǎn)陣中質(zhì)點(diǎn)的位能有關(guān)，而質(zhì)點(diǎn)的固體材料的熱膨脹與點(diǎn)陣中質(zhì)點(diǎn)的位能有關(guān)，而質(zhì)點(diǎn)的位能由質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力特性所決定，結(jié)合力強(qiáng)，勢(shì)能曲位能由質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力特性所決定，結(jié)合力強(qiáng)，勢(shì)能曲線深而狹窄，升高同樣的溫度，質(zhì)點(diǎn)振幅增加的較少，線深而狹窄，升高同樣的溫度，質(zhì)點(diǎn)振幅增加的較少，熱膨脹系數(shù)小。熱膨脹系數(shù)小。單質(zhì)材料單質(zhì)材料 ro(1

23、0-10m) 結(jié)合能結(jié)合能103J/mol 熔點(diǎn)熔點(diǎn) (oC) l(10-6)金剛石金剛石1.54712.335002.5硅硅2.35364.514153.5錫錫5.3301.72325.3熱膨脹與結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系熱膨脹與結(jié)合能、熔點(diǎn)的關(guān)系LOGO 結(jié)構(gòu)緊密的固體，膨脹系數(shù)大，反之，膨脹系數(shù)小結(jié)構(gòu)緊密的固體，膨脹系數(shù)大，反之，膨脹系數(shù)小對(duì)于氧離子緊密堆積結(jié)構(gòu)的氧化物，相互熱振動(dòng)導(dǎo)致膨脹系數(shù)較大，對(duì)于氧離子緊密堆積結(jié)構(gòu)的氧化物，相互熱振動(dòng)導(dǎo)致膨脹系數(shù)較大，約在約在6810-6/ 0C，升高到德拜特征溫度時(shí)，增加到，升高到德拜特征溫度時(shí)，增加到 101510-6/ 0C。如：如：MgO、 BeO

24、、 Al2O3、 MgAl2O4、BeAl2O4都具有相當(dāng)大的膨都具有相當(dāng)大的膨脹系數(shù)。脹系數(shù)。固體結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部空隙較多，當(dāng)溫度升高，原子振幅固體結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部空隙較多，當(dāng)溫度升高，原子振幅加大，原子間距離增加時(shí)，部分被結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙所容納，加大，原子間距離增加時(shí)，部分被結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙所容納，宏觀膨脹就小。宏觀膨脹就小。如：石英如：石英 1210-6 /K ，石英玻璃，石英玻璃0.510-6/K熱膨脹與結(jié)構(gòu)的關(guān)系熱膨脹與結(jié)構(gòu)的關(guān)系LOGOH2NaClU(r)r離子鍵勢(shì)能曲線的對(duì)稱性比共鍵鍵的勢(shì)能曲線差，所離子鍵勢(shì)能曲線的對(duì)稱性比共鍵鍵的勢(shì)能曲線差，所以隨著物質(zhì)中離子鍵性的增加，膨脹系數(shù)也增加。另

25、以隨著物質(zhì)中離子鍵性的增加，膨脹系數(shù)也增加。另一方面，化學(xué)鍵的鍵強(qiáng)越大，膨脹系數(shù)越小。一方面，化學(xué)鍵的鍵強(qiáng)越大，膨脹系數(shù)越小。3.3影響熱膨脹的因素影響熱膨脹的因素（1） 化學(xué)鍵型化學(xué)鍵型LOGO（2）溫度變化時(shí)發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，引起體積膨脹）溫度變化時(shí)發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，引起體積膨脹. （g/cm3）：）：如：?jiǎn)涡比纾簡(jiǎn)涡盳rO2 四方四方ZrO2 5.56 6.1 6.27 立方立方ZrO2 液相液相27150C11700C23700CLOGO（3）相變伴隨的點(diǎn)陣重構(gòu)引起附加的）相變伴隨的點(diǎn)陣重構(gòu)引起附加的L，而，而 L/ T（4）相組成、合金成分：）相組成、合金成分：粗略粗略符合符合“加和加和”規(guī)

26、規(guī)則。則。 ii7、影響熱膨脹的因素？LOGO一、熱傳導(dǎo)的基本概念和定律一、熱傳導(dǎo)的基本概念和定律 當(dāng)固體材料兩端存在溫度差時(shí)，熱量會(huì)自動(dòng)地從熱端傳向冷端的現(xiàn)象，稱為熱傳導(dǎo) (Thermal conduction)。式中：熱導(dǎo)率或?qū)嵯禂?shù)，單位Wm-1K-1。1. 傅立葉定律和熱導(dǎo)率 流過與熱流垂直的某一面元的熱量，與面元的面積、時(shí)間和該處的溫度梯度成正比： 物理意義：?jiǎn)挝粶囟忍荻认?，單位時(shí)間內(nèi)通過單位橫截面的熱量。反映了材料的導(dǎo)熱能力。xTStQdxdTSdtdQ或4、熱傳導(dǎo)、熱傳導(dǎo)8、傅里葉定律的公式和內(nèi)容？LOGO4.1熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理 熱量是由電子運(yùn)動(dòng)、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)、熱輻射

27、所傳遞引起的。 熱傳導(dǎo)機(jī)制相應(yīng)地分為三種： 聲子機(jī)制、光子機(jī)制、電子機(jī)制 熱傳導(dǎo)機(jī)制熱傳導(dǎo)機(jī)制聲子機(jī)制聲子機(jī)制光子機(jī)制光子機(jī)制電子機(jī)制電子機(jī)制LOGO 熱傳導(dǎo)過程就是材料內(nèi)部的能量傳輸過程。不同材料的導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)不同，固體中的導(dǎo)熱主要由晶格振動(dòng)的格波和自由電子的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)熱機(jī)制固體材料及條件電子熱導(dǎo)聲子熱導(dǎo)光子熱導(dǎo)純金屬合金或半導(dǎo)體絕緣體極高溫氣體導(dǎo)熱分子間直接碰撞；金屬導(dǎo)熱自由電子間碰撞；固體導(dǎo)熱晶格振動(dòng)的格波聲子碰撞，并且格波分為聲頻支和光頻支兩類。LOGO（1）聲子導(dǎo)熱）聲子導(dǎo)熱聲子熱傳導(dǎo)可視為聲子聲子碰撞的結(jié)果，聲子熱傳導(dǎo)過程-聲子從高濃度區(qū)域到低濃度區(qū)域的擴(kuò)散過程：。式中：c為單位體

28、積中聲子的比熱、v為聲子的運(yùn)動(dòng)速度、l為聲子兩次碰撞間走過的路程為聲子自由程。熱容c在高溫時(shí)接近常數(shù)，在低溫時(shí)隨T3變化；聲子速度v僅與晶體密度和彈性力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，可視為一常數(shù)。主要討論影響聲子的自由程 l的因素。lLOGO對(duì)于聲子熱導(dǎo)而言，熱阻來源于聲子擴(kuò)散過程中的各種散射。影響熱傳導(dǎo)性質(zhì)的聲子散射主要有四種機(jī)構(gòu)：（1）聲子的碰撞過程 聲子間碰撞概率越大，平均自由程越小，熱導(dǎo)率越低。 聲子的平均自由程隨溫度升高而降低：低溫下l值的上限為晶粒的線度；高溫下l值的下限為幾個(gè)晶格間距。（2）點(diǎn)缺陷的散射 散射強(qiáng)弱與點(diǎn)缺陷的大小和聲子波長(zhǎng)的相對(duì)大小有關(guān)。在低溫時(shí)，為長(zhǎng)波，波長(zhǎng)比點(diǎn)缺陷大的多，猶如光線

29、照射微粒一樣，平均自由程與T4成反比；在高溫時(shí)，波長(zhǎng)和點(diǎn)缺陷大小相近，平均自由程為一常數(shù)。（3）晶界的散射 晶界散射和晶粒的直徑d成反比，平均自由程與d成正比。（4）位錯(cuò)的散射 在位錯(cuò)附近有應(yīng)力場(chǎng)存在，引起聲子的散射，其散射與T2成正比。平均自由程與T2成反比。LOGO導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系較高溫度：一般在室溫以上，由晶體不完整性引起的聲子散射與溫 度無關(guān)；聲子-聲子散射起主導(dǎo)作用；較低溫度：聲子-聲子間散射對(duì)平均自由程影響迅速減小，晶體不完整性、缺陷的散射直接影響和決定自由程的大小。 LOGO（2）電子導(dǎo)熱）電子導(dǎo)熱u與聲子導(dǎo)熱類似，對(duì)電子導(dǎo)熱也有：與聲子導(dǎo)熱類似，對(duì)電子導(dǎo)熱也有：電子導(dǎo)熱系數(shù)

30、電子導(dǎo)熱系數(shù)其中其中為電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)，為電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)， ve 為其平均速度，為其平均速度，l 為其平均自由程。為其平均自由程。lLOGO 自由電子的比熱容越大，則電子從高溫區(qū)向低溫區(qū)運(yùn)動(dòng)時(shí)，攜帶的能量越多；電子的運(yùn)動(dòng)速度越高，則單位時(shí)間內(nèi)有更多的電子通過所考慮的截面；電子的平均自由程是電子在運(yùn)動(dòng)中相鄰兩次碰撞的平均距離。實(shí)際材料的導(dǎo)熱實(shí)際材料的導(dǎo)熱純金屬的導(dǎo)熱機(jī)理純金屬的導(dǎo)熱機(jī)理對(duì)金屬有：對(duì)金屬有：所以所以即金屬的主要傳熱機(jī)制是電子導(dǎo)熱，具有高導(dǎo)熱系數(shù)。即金屬的主要傳熱機(jī)制是電子導(dǎo)熱，具有高導(dǎo)熱系數(shù)。LOGO合金的導(dǎo)熱合金的導(dǎo)熱l 合金中的雜質(zhì)原子對(duì)電子起散射作用，雜質(zhì)濃度上升，合金中的

31、雜質(zhì)原子對(duì)電子起散射作用，雜質(zhì)濃度上升，e降低，降低， kte降低，降低，導(dǎo)熱是聲子和電子的共同的貢獻(xiàn)導(dǎo)熱是聲子和電子的共同的貢獻(xiàn)。u雜質(zhì)越多，雜質(zhì)越多，kt越低，越低，在原子濃度在原子濃度50處處達(dá)到最低。達(dá)到最低。LOGO光子熱導(dǎo)（輻射傳熱）固體中的分子、原子和電子 電磁波（光子）振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)電磁波覆蓋了一個(gè)較寬的頻譜。其中具有較強(qiáng)熱效應(yīng)的在可見光與部分近紅外光的區(qū)域，這部分輻射線稱為熱射線。熱射線的傳遞過程-熱輻射。熱輻射在固體中的傳播過程和光在介質(zhì)中的傳播過程類似，有光的散射、衍射、吸收、反射和折射。光子的導(dǎo)熱過程光子的導(dǎo)熱過程-光子在介質(zhì)中的傳播過程。光子在介質(zhì)中的傳播過程。（3）光子

32、導(dǎo)熱）光子導(dǎo)熱高溫時(shí)材料中分子、原子和電子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變會(huì)輻射出電磁波，波長(zhǎng)在400-40000nm 的可見光和紅外線有較強(qiáng)的熱效應(yīng)。LOGO固體中輻射傳熱過程的定性解釋：吸收輻射熱穩(wěn)定狀態(tài)熱穩(wěn)定狀態(tài)T1T2能量轉(zhuǎn)移對(duì)于完全不透明的介質(zhì)，lr=0，輻射傳熱可以忽略。對(duì)于輻射線是不透明的介質(zhì)，熱阻大，lr很小，大多數(shù)陶瓷，一些耐火材料在1773 K高溫下輻射才明顯；對(duì)于輻射線是透明的介質(zhì)，熱阻小，lr較大，如：?jiǎn)尉А⒉Ａ?，?73-1273 K輻射傳熱已很明顯；9、簡(jiǎn)述固體材料的熱傳導(dǎo)機(jī)制？LOGO溫度很低時(shí)，聲子的平均自由程l基本無多大變化，處于上限值（晶粒尺寸），主要是熱容c對(duì)

33、熱導(dǎo)率有貢獻(xiàn)。 近似與T3成比例地變化。40 K 1600 K exp(D/2T)熱輻射氧化鋁單晶的熱導(dǎo)率隨溫度的變化T3 在更高的溫度，c已基本無變化，l值也逐漸趨于下限，所以隨溫度的變化又變得緩和。在達(dá)到1600 K的高溫后，值有少許回升，這是高溫時(shí)輻射傳熱的貢獻(xiàn)。溫度繼續(xù)升高，c隨溫度T的變化不再與T3成比例，并在德拜溫度以后趨于一恒定值。而l值因溫度升高而減小，成了主要影響因素。因此，值隨溫度升高而迅速減小。這樣，在某個(gè)低溫處(40 K)，值出現(xiàn)極大值。熱傳導(dǎo)的影響因素1. 溫度的影響LOGO2. 化學(xué)組成的影響 不同組成的晶體，熱導(dǎo)率往往有很大差異。這是因?yàn)闃?gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)的大小、性質(zhì)

34、不同，它們的晶格振動(dòng)狀態(tài)不同，傳導(dǎo)熱量的能力也就不同。質(zhì)點(diǎn)的原子量愈小，密度愈小，楊氏模量愈大，德拜溫度愈高，則熱導(dǎo)率愈大。 輕元素的固體和結(jié)合能大的固體，熱導(dǎo)率較大。 如金剛石的熱傳導(dǎo)系數(shù)比任何其他材料都大，常用于固體器件的基片。1.710-2 W/(mK)，比較重的硅、鍺的高（Si、Ge的分別為1.010-2和0.510-2 W/(mK)）。 較低原子量的正離子形成的氧化物和碳化物具有較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，如：BeO，SiC。線性簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，幾乎無熱阻，熱阻是由非線性振動(dòng)引起，即：晶格偏離諧振程度越大，熱阻越大。 LOGO 固溶體的形成降低熱導(dǎo)率，而且取代元素的質(zhì)量和大小與基質(zhì)元素相差愈大，取

35、代后結(jié)合力改變愈大，則對(duì)熱導(dǎo)率的影響愈大。 在雜質(zhì)濃度很低時(shí)，雜質(zhì)效應(yīng)十分顯著。所以在接近純MgO或純NiO處，雜質(zhì)含量稍有增加，值迅速下降。隨著雜質(zhì)含量的增加，這個(gè)效應(yīng)不斷減弱。 雜質(zhì)效應(yīng)在473 K比1273 K要強(qiáng)。若低于室溫，雜質(zhì)效應(yīng)會(huì)更強(qiáng)烈。固溶體MgO-NiO的熱導(dǎo)率LOGO3. 結(jié)構(gòu)的影響 結(jié)晶構(gòu)造的影響。晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，晶格振動(dòng)的非諧性程度愈大，格波受到的散射愈大。因此，聲子平均自由程較小，熱導(dǎo)率較低。 例如：鎂鋁尖晶石的熱導(dǎo)率比A12O3和MgO的熱導(dǎo)率都低。莫來石的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，所以熱導(dǎo)率比尖晶石還低得多。 各向異性晶體的熱導(dǎo)率。非等軸晶系晶體的熱導(dǎo)率呈各向異性。溫度升高時(shí)，

36、不同方向的熱導(dǎo)率差異減小。這是因?yàn)闇囟壬撸w的結(jié)構(gòu)總是趨于更好的對(duì)稱。 例如：石英、金紅石、石墨等都是在膨脹系數(shù)低的方向熱導(dǎo)率最大。LOGO 多晶體與單晶體的熱導(dǎo)率。對(duì)于同一種物質(zhì)，多晶體的熱導(dǎo)率總是比單晶小。多晶體中晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界處雜質(zhì)也多，聲子更易受到散射，它的平均自由程小得多，所以熱導(dǎo)率小。原因隨溫度升高，多晶體與單晶體熱導(dǎo)率的差異變大。幾種無機(jī)材料單晶和多晶的 -T關(guān)系LOGO 玻璃具有近程有序、遠(yuǎn)程無序的結(jié)構(gòu)。近似地把它當(dāng)作由直徑為幾個(gè)晶格間距的極細(xì)晶粒組成的“晶體”?？梢杂寐曌訉?dǎo)熱的機(jī)構(gòu)來描述玻璃的導(dǎo)熱行為和規(guī)律。 聲子的平均自由程由低溫下的晶粒直徑大小變化到

37、高溫下的幾個(gè)晶格間距的大小。因此，對(duì)于晶粒極細(xì)的玻璃來說，它的聲子平均自由程在不同溫度將基本上是常數(shù)，其值近似等于幾個(gè)晶格間距。 玻璃的熱導(dǎo)率主要由熱容與溫度的關(guān)系決定，在較高溫度以上則需考慮光子導(dǎo)熱的貢獻(xiàn)。 非晶體的熱導(dǎo)率。LOGOa、在中低溫 (400-600 K)以下，光子導(dǎo)熱的貢獻(xiàn)可忽略。溫度升高，熱容增大，玻璃的熱導(dǎo)率不斷上升。b、從中溫到較高溫度 (600-900 K)，隨著溫度的不斷升高，聲子熱容不再增大，逐漸為一常數(shù)，但此時(shí)光子導(dǎo)熱開始增加，玻璃的T曲線開始上揚(yáng)。c、溫度高于900 K，光子熱導(dǎo)率隨溫度升高而急劇增大，因此曲線急劇上揚(yáng)。三個(gè)階段LOGO復(fù)相材料的熱導(dǎo)率復(fù)相材料的

38、熱導(dǎo)率許多陶瓷是分散相均勻分布于連續(xù)相中。許多陶瓷是分散相均勻分布于連續(xù)相中。復(fù)相合金和復(fù)合材料也如此。復(fù)相合金和復(fù)合材料也如此。復(fù)相材料的熱導(dǎo)率復(fù)相材料的熱導(dǎo)率l 其中其中 =kc/kd是連續(xù)相和分散相的導(dǎo)熱系數(shù)之比，是連續(xù)相和分散相的導(dǎo)熱系數(shù)之比，Vd是分散是分散相的體積分?jǐn)?shù)。相的體積分?jǐn)?shù)。l 若將陶瓷晶?？闯煞稚⑾?，晶界（玻璃相）當(dāng)作連續(xù)相，若將陶瓷晶粒看成分散相，晶界（玻璃相）當(dāng)作連續(xù)相，可計(jì)算陶瓷的熱導(dǎo)率?？捎?jì)算陶瓷的熱導(dǎo)率。l 若將若將 若將固體看成連續(xù)相，氣孔看成分散相，則由于氣孔若將固體看成連續(xù)相，氣孔看成分散相，則由于氣孔熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率kd0，有，有即氣孔增多，熱導(dǎo)率降低即氣孔

39、增多，熱導(dǎo)率降低用多孔陶瓷保溫。用多孔陶瓷保溫。LOGO4. 氣孔率的影響(1) 當(dāng)溫度不很高（一般500 ），氣孔率不大，氣孔尺寸很小又均勻分散在陶瓷介質(zhì)中時(shí)（氣孔可看為分散相），與固相相比，氣相的熱導(dǎo)率近似為零，有：）氣孔1 (s陶瓷固相熱導(dǎo)率氣孔的體積分?jǐn)?shù)(2) 當(dāng)溫度高于500 時(shí)，要考慮氣孔的輻射傳熱；(3) 當(dāng)材料內(nèi)孔洞很大，且有一定貫穿性，易產(chǎn)生對(duì)流傳熱。在不改變結(jié)構(gòu)狀態(tài)下，氣孔率增大導(dǎo)致熱導(dǎo)率降低。剛玉和莫來石1000 下熱導(dǎo)率與孔隙率的關(guān)系10、簡(jiǎn)述氣孔對(duì)材料熱傳導(dǎo)的影響規(guī)律？LOGO材料電學(xué)性能v導(dǎo)電性能v 1. 評(píng)定材料導(dǎo)電性的基本參數(shù)v 2.導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的劃分v

40、 3.導(dǎo)電機(jī)理v 1） 經(jīng)典自由電子論經(jīng)典自由電子論 不考慮電子與電子、電子與離不考慮電子與電子、電子與離子之間的相互作用子之間的相互作用 2） 量子自由電子論：價(jià)電子量子化、離子實(shí)勢(shì)場(chǎng)均勻量子自由電子論：價(jià)電子量子化、離子實(shí)勢(shì)場(chǎng)均勻v 3） 能帶理論：考慮原子核勢(shì)場(chǎng)、電子平均勢(shì)場(chǎng)，且勢(shì)能帶理論：考慮原子核勢(shì)場(chǎng)、電子平均勢(shì)場(chǎng)，且勢(shì)場(chǎng)呈周期性變化。場(chǎng)呈周期性變化。LOGO作業(yè)答疑v 1.試說明量子自由導(dǎo)電理論與經(jīng)典導(dǎo)電理論的異同。 v （1）經(jīng)典電子理論認(rèn)為，在金屬晶體中，離子構(gòu)成了晶格點(diǎn)陣，并形成一個(gè)均勻的電場(chǎng)，價(jià)電子是完全自由的，稱為自由電子，他們彌散分布于整個(gè)點(diǎn)陣之中，就像氣體分子充滿整個(gè)

41、容器一樣，因此稱為“電子氣”。自由電子的運(yùn)動(dòng)遵循經(jīng)典力學(xué)氣體分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，自由電子之間及它們與正離子之間的相互作用僅僅是類似于機(jī)械碰撞而已。 在沒有外加電場(chǎng)作用時(shí)，金屬中的自由電子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的幾率相同，因此不產(chǎn)生電流。當(dāng)對(duì)金屬施加外電場(chǎng)時(shí)，自由電子沿電場(chǎng)方向作加速運(yùn)動(dòng)，從而形成電流。 v 在自由電子定向運(yùn)動(dòng)過程中，要不斷地與正離子發(fā)生碰撞，使電子受阻，這就是產(chǎn)生電阻的原因。 （2）量子自由電子理論：和經(jīng)典電子理論一樣，量子自由電子理論同樣認(rèn)為金屬中正離子形成的電場(chǎng)是均勻的，價(jià)電子與離子間沒有相互作用，且為整個(gè)金屬所有，可以在整個(gè)金屬中自由運(yùn)動(dòng)。但這一理論認(rèn)為，金屬中每個(gè)原子的內(nèi)層電子基本

42、保持著單個(gè)原子時(shí)的能量狀態(tài)，而所有價(jià)電子卻按量子化規(guī)律具有不同的能量狀態(tài)，即具有不同的能級(jí)。LOGO能帶理論導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滿帶滿帶空帶空帶導(dǎo)帶導(dǎo)帶價(jià)帶價(jià)帶禁帶禁帶允帶允帶空穴導(dǎo)電空穴導(dǎo)電本征導(dǎo)電本征導(dǎo)電LOGO超導(dǎo)電性v超導(dǎo)現(xiàn)象、超導(dǎo)體、超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度v超導(dǎo)體的基本特性v超導(dǎo)體的重要特征v影響材料導(dǎo)電性的因素v1）溫度的影響v2）冷塑性變形和應(yīng)力的影響v3）合金化的影響LOGO作業(yè)答疑v 2、為什么金屬的電阻因溫度升高而增大，而半導(dǎo)體的電阻卻因溫度的升高而減??？ v 對(duì)金屬材料，盡管溫度對(duì)有效電子數(shù)和電子平均速率幾乎沒有影響，然而溫度升高會(huì)使離子

43、振動(dòng)加劇，熱振動(dòng)振幅加大，原子的無序度增加，周期勢(shì)場(chǎng)的漲落也加大。這些因素都使電子運(yùn)動(dòng)的自由程減小，散射幾率增加而導(dǎo)致電阻率增大。 v 半導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時(shí)，滿帶中有少量電子有可能被激發(fā)到上面的空帶中去，在外電場(chǎng)作用下，這些電子將參與導(dǎo)電。同時(shí)，滿帶中由于少了一些電子，在滿帶頂部附近出現(xiàn)了一些空的量子狀態(tài)，滿帶變成了部分占滿的能帶，在外電場(chǎng)作用下，仍留在滿帶中的電子也能夠起導(dǎo)電作用。 v 3、表征超導(dǎo)體性能的3個(gè)主要指標(biāo)是什么？超導(dǎo)體性能的三個(gè)主要指標(biāo)為： 臨界轉(zhuǎn)變溫度TC，即成為超導(dǎo)態(tài)的最高溫度； v 臨界磁場(chǎng)HC，即能破壞超導(dǎo)態(tài)的最小磁場(chǎng)，HC的大小與超導(dǎo)材料的性質(zhì)有關(guān)； 臨界電流密度JC，即材料保持超導(dǎo)狀態(tài)的最大輸入電流。LOGO熱電性能v帕爾貼效應(yīng)-接觸熱電勢(shì)v湯姆遜效應(yīng)-溫差熱電勢(shì)v塞貝