材料科學基礎復習要點

1、第一章 晶體學基礎Pearson符號Pearson符號可用來表示晶體結(jié)構(gòu)所屬的晶系（第一個小寫字母）、點陣類型（第二個小寫字母）以及晶胞原子數(shù)（大寫字母后的數(shù)字），前兩個字母的規(guī)則可參看下表。晶系空間點陣Pearson符號三斜簡單三斜aP單斜簡單單斜Mp底心單斜mC正交簡單正交oP底心正交oC 體心正交oI面心正交oF六方簡單六方hP菱形簡單菱方hR正方（四方）簡單正方tP體心正方tI立方簡單立方cP體心立方cI面心立方cF第二章 金屬及合金的晶體結(jié)構(gòu)Ø 面心立方結(jié)構(gòu)² 面心立方結(jié)構(gòu)金屬：-Fe, Al, Cu, Ni, Au, Ag和Pt等² 結(jié)構(gòu)符號A1，Pe

2、arson符號cF4² 每個晶胞含4個原子: 面心原子shared by 2 cells: 6 x 1/2 = 3頂角原子shared by 8 cells: 8 x 1/8 = 1² 金屬鍵無飽和性和方向性，使其晶體結(jié)構(gòu)傾向于最緊密堆垛。² 面心立方結(jié)構(gòu)的配位數(shù)為12，最近原子間距離為2a/2² 面心立方晶胞面對角線為原子半徑的4倍,即a=(4/2)r² 面心立方結(jié)構(gòu)的致密度=VaV=4×43r3a3=26=0.74Ø 體心立方結(jié)構(gòu)² 體心立方結(jié)構(gòu)的金屬包括：-Fe, Cr, W, Mo, V和Nb等²

3、 結(jié)構(gòu)符號A2，Pearson符號cI2² 每個晶胞含2個原子：體心原子shared by 0 cells: 1 x 1 = 1頂角原子shared by 8 cells: 8 x 1/8 = 1² 體心立方結(jié)構(gòu)配位數(shù)為8，原子間距3a/2；還有6個次近鄰原子，間距為a，相差15.5%；體心配位數(shù)也表示為CN=8+6² 體心立方晶胞體對角線為原子半徑的4倍，即a=(4/3)r² 體心立方結(jié)構(gòu)的致密度=VaV=2×43r3a3=38=0.68Ø 密堆結(jié)構(gòu)中的間隙² 金屬晶體結(jié)構(gòu)的間隙可容納尺寸較小的非金屬原子，形成間隙固溶體或

4、間隙化合物。² 四面體間隙，每個間隙周圍有4個原子，每個原子周圍有8個間隙， 8 1/4, 即平均1個原子有2個四面體間隙² 八面體間隙，每個間隙周圍有6個原子，每個原子周圍有6個間隙，6 1/6, 即平均1個原子有1個四面體間隙。² 密堆結(jié)構(gòu)中四面體間隙數(shù)是八面體間隙數(shù)的2倍Ø 面心立方結(jié)構(gòu)間隙² 八面體間隙中心分布于棱邊中心和立方體中心² 八面體間隙的間隙半徑與原子半徑的比值為0.414 r八面=12a-2r=1222r-2r=0.414r² 四面體間隙中心分布于8個小立方體的中心² 四面體間隙半徑與原子半徑的

5、比值為0.225 ² 面心立方晶胞有4個原子，故有8個四面體和4個八面體間隙Ø 體心立方結(jié)構(gòu)中間隙² 八面體間隙n 略受壓縮的八面體間隙；n 八面體間隙中心位于棱邊中心和面心n 八面體間隙半徑: r=1/2(a-2R) 0.155 Rn 晶胞含6 (61/2+121/4 )個八面體間隙n 平均1個原子3有個八面體間隙² 四面體間隙n 非正四面體間隙。n 四面體間隙半徑: r= (a5/4-R) 0.291 Rn 晶胞含12 (4 6 1/2)個四面體間隙n 平均1個原子含6個四面體間隙Ø 置換固溶體² 溶質(zhì)原子取代溶劑原子在晶體結(jié)構(gòu)中

6、的位置所形成的固溶體。² 溶質(zhì)取代溶劑原子，使晶格發(fā)生畸變，產(chǎn)生彈性應變，使固溶體的點陣常數(shù)變化。Ø 間隙固溶體² 溶質(zhì)原子尺寸足夠小，在固溶體中處在晶胞的間隙位置，形成間隙固溶體。² 即使這些小原子元素，r都比金屬晶體結(jié)構(gòu)間隙半徑大得多，引起晶格畸變，點陣常數(shù)增加，而且間隙固溶度都是非常低的第三章陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)Ø 配位數(shù)與rc/rA的關系配位數(shù)：1個正離子周圍最近鄰的負離子數(shù)。不同配位數(shù)時的正負離子半徑比值范圍配位數(shù)rc/rA的范圍正離子周圍的負離子配置情況80.732,1)立方體的8個頂角60.414,0.732)正八面體的6個頂角40.2

7、25,0.414)正四面體的4個頂角30.155,0.225)正三角形的3個頂角Ø 簡單氧化物的晶體結(jié)構(gòu)² NaCl型結(jié)構(gòu)n 面心立方空間點陣，結(jié)構(gòu)符號B1，Pearson符號cF8，空間群Fm3mn 負離子占據(jù)面心立方結(jié)構(gòu)的節(jié)點位置，正離子占據(jù)所有的八面體間隙，配位數(shù)為6n 具有NaCl型結(jié)構(gòu)的氧化物有MgO , CaO ,SrO ,BaO ,CdO ,MnO ,FeO ,CeO和NiO。所有堿金屬的鹵化物（Cs除外）及堿金屬的硫化物都具有此種結(jié)構(gòu)。² CaF2型結(jié)構(gòu)n 面心立方空間點陣，結(jié)構(gòu)符號C1，Pearson符號cF12，空間群Fm3m。n F處于Ca面

8、心立方點陣的四面體間隙中。Ca的配位數(shù)為8.n ThO2,CeO2,PrO2,UO2 ,VO2等 具有此類結(jié)構(gòu)nn 另一種晶胞結(jié)構(gòu)： 一個晶胞含12個離子，F(xiàn)位于立方體頂角，Ca位于立方體間隙；CaF2晶胞含8個小立方體，但Ca只占據(jù)立方體間隙的一半² 閃鋅礦型（ZnS）結(jié)構(gòu)n 面心立方空間點陣，結(jié)構(gòu)符號B3，Pearson符號cF8。n S處于Zn面心立方點陣的四面體間隙的一半，上、下層S原子的位置交叉錯開。n 鋅和硫原子配位數(shù)均是4。n CdS、CdSe、InAs、InSb、ZnSe等以及高溫下的BeO均具有此類結(jié)構(gòu)。² 纖維鋅礦型（ZnS）結(jié)構(gòu)n 簡單六方空間點陣，結(jié)

9、構(gòu)符號B4，Pearson符號hP4n 一種原子占據(jù)密排六方的節(jié)點位置，另一種原子占據(jù)四面體間隙的一半，配位數(shù)均為4.n 具有此類結(jié)構(gòu)的氧化物有BeO，ZnO等Ø 硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)² 硅酸鹽的基本結(jié)構(gòu)單元硅酸根(SiO44-)四面體結(jié)構(gòu)單元Si原子處于4個O原子四面體間隙中心，每個氧原子有1個電子可以和其他原子鍵合。各SiO44-單元之間通常只在頂角之間以不同的方式連接，而很少在棱邊之間連接。² 島狀結(jié)構(gòu)單元（鎂橄欖石）n 特點：1. 各SiO44-四面體是單獨存在的，其頂角相間地朝上和朝下；2. 各四面體只通過O-Mg-O鍵連接在一起；3. Mg2+周圍有6個O

10、2-位于幾乎是正八面體的頂角，因此整個結(jié)構(gòu)可以看出是由四面體和八面體堆積而成；4. O2-大約按照六方排列，氧離子成密堆積結(jié)構(gòu)是許多硅酸鹽結(jié)構(gòu)的一個特征。² 雙四面體結(jié)構(gòu)單元（黃長石）n 特點：兩個四面體共用一個頂角，構(gòu)成雙四面體結(jié)構(gòu)，化學式Si2O76-n Al置換SiO44-中的Si，為保持電中性，一個Si4+被Al3+取代時，必有一個配位數(shù)為6的Mg2+被Al3+取代。² 環(huán)狀結(jié)構(gòu)單元（綠柱石）n 特點：1. SiO44-的兩個頂角O2-被相鄰兩個所共有，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)單元2. 綠柱石Be2+和Al3+位于兩套四面體環(huán)之間平面上；3. 各環(huán)之間通過金屬正離子連接，正離子

11、周圍氧離子數(shù)取決于半徑之比；4. 各四面體環(huán)間通過O2-與正離子的建和沿橫向和垂直方向連接起來；5. 通過環(huán)中心有一個空管道，因周圍氧離子已和硅離子鍵合飽和，其他離子不能入內(nèi)，但常有氦包藏其中。² 鏈狀結(jié)構(gòu)單元（輝石）n 環(huán)狀結(jié)構(gòu)單元含無窮多四面體時，就變成無限伸長的直鏈狀單鏈結(jié)構(gòu) 雙鏈結(jié)構(gòu)² 層狀結(jié)構(gòu)單元（粘土，云母礦，化石礦）特點：每個SiO44-四面體同一平面3個頂角氧離子分別為3個相鄰四面體所共有；可以和其他類型的層狀結(jié)構(gòu)鍵合第五章晶體生長與晶體缺陷Ø 過冷度：液相和固相的G-T曲線（Gibbs自由能與溫度關系曲線）的交點為平衡熔點，又稱理論凝固溫度，用T

12、M表示，在實際中可以看到液相冷卻到TM以下還保持其亞穩(wěn)態(tài)而不凝固，這一現(xiàn)象叫做過冷，TM與過冷液所處溫度T之差叫做過冷度。Ø 形核功：形成臨界晶核所需克服的能壘，由系統(tǒng)能量起伏提供。Ø 鑄錠的晶粒組織（如圖）：1由細小的等軸晶粒組成，即細晶粒區(qū)；2垂直于模壁、長而粗的柱狀晶粒區(qū)；3由等軸晶粒組成，但是比表層的晶粒大，叫做等軸晶粒區(qū)Ø 鑄錠的形成：當液態(tài)金屬澆入溫度遠低于其熔點的鑄模時，與模壁接觸的一層液體的溫度迅速降低到熔點以下，大量地形核，長大后成為表層的細晶粒區(qū)；長大速率最大方向與鑄錠散熱方向平行的晶粒形成柱狀晶粒，由于鑄錠的散熱方向垂直于模壁，因此柱狀晶粒垂

13、直模壁單相長大；中心區(qū)粗大的等軸晶粒是由于支晶臂的重熔造成的晶粒增殖而來。Ø 晶體缺陷類型：² 點缺陷：點缺陷是發(fā)生在晶體中一個或幾個晶格常數(shù)范圍內(nèi)，其特征是在三維方向上的尺寸都很小，例如間隙原子、空位、雜質(zhì)原子等，也可稱零維缺陷；n 間隙原子晶體中的正常原子跳入正常結(jié)構(gòu)的間隙的同時產(chǎn)生的空位稱為Frenkel缺陷，間隙原子造成的點陣畸變太大，因此不會自然形成，但是通過輻照可以將其引入晶體中；n 空位在原子應該占據(jù)的位置出現(xiàn)空缺，稱為Schottky缺陷。一定數(shù)量的空位可以使晶體處于平衡狀態(tài)，這是點缺陷與其他缺陷的重大區(qū)別。² 線缺陷：又稱一維缺陷，特點是：在一個

14、方向上的尺寸很大，另外兩個方向上的尺寸很小。其具體形式是各種類型的位錯：n 刃型位錯：在金屬晶體中，由于某種原因，晶體的一部分相對于另一部分出現(xiàn)一個多余的半原子面。這種線缺陷稱為刃型位錯。半原子面在上面的稱正刃型位錯，半原子面在下面的稱負刃型位錯。點陣畸變相對于半原子面是左右對稱的，在位錯中心處，點陣畸變最嚴重，離位錯越遠，畸變越小，直到恢復規(guī)則排列。n 螺型位錯：一個晶體的某一部分相對于其余部分發(fā)生滑移，原子平面沿著一根軸線盤旋上升，每繞軸線一周，原子面上升一個晶面間距。在中央軸線處即為一螺型位錯。螺型位錯線總是直線。螺型位錯沒有多余半原子面，所以只產(chǎn)生剪切畸變，不會引起體積的漲縮，離錯位線

15、越遠，畸變越小。旋轉(zhuǎn)與前進方向符合右手螺旋定則的，稱為右螺旋位錯；符合左手螺旋定則的，稱為左螺旋位錯。n 混合型位錯：既有刃型位錯，又有螺旋位錯。² 面缺陷：又稱二維缺陷，在兩個方向上尺寸很大，另外一個方向上尺寸很小，具體形式是各種界面，常見的有晶界和相界：n 晶界：取向不同的晶粒之間的界面，是一個原子錯排的過渡地區(qū)，分為小角度晶界和大角度晶界。ü 小角度晶界；相鄰晶粒取向差小于10°15°時，形成小角度晶界。小角度晶界可以看成是由一系列平行的同號刃型位錯垂直排列而成。ü 大角度晶界上：實際金屬中的大多數(shù)晶界都是大角度晶界。n 相界：合金中各相

16、成分、晶體結(jié)構(gòu)或點陣常數(shù)不同，相界面結(jié)構(gòu)也不同。根據(jù)原子在相界面上排列特點，分為以下三類：ü 共格界面界面上原子同時位于相鄰兩相晶體結(jié)構(gòu)點陣上，為兩相共有。特點：兩相間具有特殊的去想關系，界面周圍原子產(chǎn)生一定彈性畸變；ü 半共格界面由共格區(qū)和非共格區(qū)相間組成，特點：兩相點陣常數(shù)差別較大，界面兩側(cè)晶面不能一一對應，在界面上形成了一組刃型位錯來彌補原子間距的差別；ü 非共格界面完全沒有共格關系的界面，是原子不規(guī)則排列的過渡層。第六章 擴散Ø 擴散: 在存在濃度梯度或化學位梯度的情況下，原子的熱運動造成物質(zhì)的宏觀流動。Ø 擴散機制² 空位擴

17、散n 通過原子與空位交換位置實現(xiàn)的擴散機制。nn 條件：擴散原子的近鄰有空位；同時空位周圍的原子還必須具有超過能壘的自由能。² 間隙機制n 定義：在間隙固溶體中溶質(zhì)原子從一個間隙位置跳到另一個間隙位置的擴散。n e.g. C在-鐵或-鐵中擴散n 溶質(zhì)原子擠開溶劑原子進入相鄰的空缺間隙所需克服能壘，稱為間隙擴散激活能。² 兩種擴散機制對比空位擴散激活能大于間隙擴散的激活能e.g. C在-鐵E*=140 kJ / mol而-鐵自擴散E*=270 kJ / molØ 穩(wěn)態(tài)擴散與Fick第一定律² 穩(wěn)態(tài)擴散：擴散一段時間后，溶質(zhì)原子濃度不再隨時間變化的擴散。 條

18、件：無化學反應且存在濃度梯度² Fick第一定律的推導：單位時間內(nèi)通過單位面積溶質(zhì)原子的量：J=16a(ci ci+1)又ci+1=ci+(dcdx)dx ,dx=a J=-16a2dcdx 若以D=16a2代入上式，則有J=-Ddcdx(Fick第一定律表達式)D：擴散系數(shù)，表示濃度梯度為1時在單位時間內(nèi)通過單位面積擴散物質(zhì)的量² 擴散第一定律表示通過某一截面的擴散流量與垂直這個截面方向上的濃度梯度成正比，其方向與濃度降落方向一致。² Fick第一定律應用于面心立方與體心立方結(jié)構(gòu)面距離原子移動距離有效跳動距離有效跳動幾率面心立方a/22a/2a/24/12D =

19、 (4/12)×(a/2)×(a/2) = (l/12)a2體心立方a/23a/2a/24/8D = (4/8)×(a/2)×(a/2) = (l/8)a2Ø “短路”擴散² 短路擴散包括：沿晶界的擴散、沿表面的擴散和通過位錯管道的擴散三種。² 由于晶界和表面發(fā)生畸變，擴散激活能較小。所以一般情況下，表面擴散系數(shù)最大，其次是晶界擴散系數(shù)，而體擴散系數(shù)最小。² 一般情況下，金屬橫截面中只有10-5為晶界擴散。只有晶界擴散系數(shù)與體積擴散系數(shù)的比值達到105時，沿晶界擴散的量才可與晶內(nèi)擴散相比較。溫度越低晶界擴散影響越明

20、顯。² 當形成間隙固溶體（如C和N溶于Fe）時， 體積擴散容易，不具有結(jié)構(gòu)敏感的特性² 當晶體內(nèi)部溶解得很少的活性雜質(zhì)進行擴散時， D界D體，晶界擴散比晶粒內(nèi)部大得多。² 低溫下，當體積擴散與晶界擴散都不明顯時，物質(zhì)卻能通過位錯管道輸送Ø 上坡擴散：從低濃度區(qū)向高濃度區(qū)擴散。² 實質(zhì)：是組元從高化學位向低化學位流動，G下降，是自發(fā)過程。² 這種情況下Fick第一定律可以寫成J=-Dddx，化學勢梯度是物質(zhì)擴散的真實動力。² 共析轉(zhuǎn)變、過飽和固溶體的分解及其新相長大都是上坡擴散過程² 晶體內(nèi)部具有內(nèi)應力場，則也能產(chǎn)生

21、上坡擴散第七章 相圖Ø 相律Ø 相律的應用Ø 杠桿定律Ø 相圖分析Ø 共晶相圖第八章 金屬和陶瓷的力學性能Ø 金屬中的應力與應變² 應力:=F/A0 單位MPa² 應變:=l-l0l0=l/l 單位1² 切應力：=S/A² 切應變：=ah=tan² =GØ 材料的力學性能指標² 彈性模量在彈性形變范圍內(nèi)，應力與應變呈線性關系，由胡克定律得 彈性模量 E=/。彈性模量E與金屬原子件的結(jié)合強度有關，彈性模量越高剛性越大，不容易彎曲。e.g.E鋼=207GPa，E鋁= 6

22、976 GPa² 規(guī)定非比例伸長應力產(chǎn)生一定量的塑性形變（通常為0.2%）所對應的應力，符號p0.2。工程結(jié)構(gòu)設計中的重要數(shù)據(jù)。在應力應變圖中，從0.002m/m應變處做一直線平行與應力應變曲線的彈性變形部分，此直線與應力應變曲線的交點所對應的應力即為p0.2² 抗拉強度應力-應變曲線上所能達到的最大應力。² 斷后伸長率金屬延性的一種度量，也是代表金屬質(zhì)量的一個指標。測定斷后伸長率時，可將拉斷的試樣在端口出對緊，用卡尺測量標距的最終長度，然后用此式= (l - l0) / l0，算出斷后伸長率。² 斷面收縮率同樣是金屬延性的一種度量，也是代表金屬質(zhì)量的一

23、個指標用卡尺試樣的原始直徑和拉斷后在斷口處的直徑，用= (A0 - Af) / A0，算得斷面收縮率Ø 陶瓷材料的力學性能特點與變形機制² 陶瓷以離子鍵和共價鍵結(jié)合，耐高溫、磨損、腐蝕，是極具潛力高溫結(jié)構(gòu)材料，但通常硬而脆。少數(shù)陶瓷b172 MPa。抗壓不抗拉，壓= 510 拉。² 共價鍵鍵合的陶瓷n 原子間鍵合具有特定方向性，包括成對電子間的電荷交換。n 當外力使電子對鍵合的分離不能再恢復，晶體發(fā)生脆性斷裂。n 單晶體和多晶體都很脆。² 離子鍵鍵合的陶瓷n 以滑移的方式進行變形時，相鄰例子之間會產(chǎn)生吸力或斥力作用，阻礙或促進滑移面的分離。n 一些離子鍵

24、單晶體(MgO, NaO)，可供選擇的滑移系較多，室溫下可進行較多的塑性變形。n 多晶體陶瓷，滑移系統(tǒng)較少而難以實現(xiàn)協(xié)調(diào)地改變形狀，而在晶界形成裂紋，導致脆性斷裂。第十章 材料的電性能Ø 一些物理量及單位² 電導率S/m² 電阻率·m² 遷移率m2/(vs)² 禁帶寬度Ege·V或J² 極化率Ø 電子能帶結(jié)構(gòu)² 概念n 能帶：一個能級分裂后，密集能級的能量范圍n 價帶：價電子能級分裂成的能帶。n 空帶：與各原子的激發(fā)能級相應的能帶在未被激發(fā)的正常情況下沒有電子填入。由于受激電子在空帶中向較高能級

25、轉(zhuǎn)移時能表現(xiàn)出導電性，所以又稱導帶。n 禁帶：兩個能帶之間的能量間隔。n 費密能級：在0K時，價帶中被電子占據(jù)的最高能級。費密能級以上都是空能級。² 導體的電子能帶結(jié)構(gòu)n IA族和IB族：如Na 鈉原子3s能級分裂為N個能級，3s能帶，且3s 能帶一半充滿，因此只需很小能量就可以把能量較高的電子激發(fā)到空能級上去，成為自由電子。所以IA和IB族單價原子（Li ，Na，K，Cu，Ag，Au等）都是良導體n II A族與II B 族：如Mg 鎂原子的3S能帶是完全充滿的，但由于3s能帶與空的3p能帶發(fā)生交疊，產(chǎn)生了一個僅部分充滿的3sp能帶，所以仍是良導體；II A族與II B 族金屬都具

26、有這類能帶結(jié)構(gòu)，所以都具有一定的導電性；能帶之間交疊程度越高，則導電性越好。n 金屬鋁中，由于全充滿的3s能帶與部分充滿的3p能帶交疊，因此也是良導體。² 半導體和絕緣體的電子能帶結(jié)構(gòu)n 價電子被共價鍵或離子鍵束縛在鍵合原子上；能量較低的價帶與能量較高的導帶在原子平衡間距處沒有交疊，即價帶與導帶之間被能量間隙為Eg的禁帶所隔開。n 要使價帶中的一個價電子參與導電，首先必須要有足夠的能量激發(fā)它，使之越過禁帶進入導帶，即E Eg n 絕緣體的禁帶寬度為5 10 eV，需要上千伏的強電場才能激發(fā)原子中的價電子越過禁帶，因此通常條件下，絕緣體內(nèi)自由電子的數(shù)目寥寥無幾，表現(xiàn)出電導率很低n 半導

27、體的禁帶寬度比較窄，為0.23 eV，單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為10161019個/m3。Ø 金屬的電阻² 晶體缺陷（熱振動、雜質(zhì)原子、空位、間隙原子和位錯等）對電子運動的散射，即電阻。² 電子散射幾率越高，則遷移率越低，電阻率就越高。而金屬晶體缺陷的濃度與原子熱振動（溫度）、雜質(zhì)和塑性形變量有關。² Matthiessen定律：總=t+i+dn 溫度：溫度越高，金屬電阻率就越高。以上，電阻率隨溫度線性變化。n 雜質(zhì)：雜質(zhì)原子改變了金屬正常晶體結(jié)構(gòu)，引起對電子遷移的額外散射，使電阻率提高。n 塑性形變：隨塑性形變量的增加，位錯增多，從而電阻率增高第十一章材料

28、的磁性質(zhì)Ø 一些物理量及單位：² 磁感應強度BT或Wb/m2；² 磁場強度HA/m² 磁化強度MA/m；² 磁導率H/m；相對磁導率r1；² 磁化率1；Ø 磁滯回線：磁滯回線硬磁與軟磁磁滯回線Ø 硬磁材料和軟磁材料在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別：² 軟磁材料軟磁材料中非磁性顆粒和空洞之類阻礙磁疇運動的結(jié)構(gòu)缺陷很少。因此表現(xiàn)出具有較高磁導率、較高飽和磁感應強度、較小的矯頑力和較低的磁滯損耗，易磁化，又易退磁化的特點² 硬磁材料硬磁材料中有較多晶體缺陷或析出等阻礙磁疇運動的結(jié)構(gòu)，因此表現(xiàn)出具有較大矯頑力、高的剩磁、

29、又寬又高的磁滯回線、較高的最大磁能積，難以磁化又難以退磁化的特點。第十二章材料的熱性質(zhì)Ø 一些物理量及單位：² 摩爾熱容CmJ/（mol·K）² 比熱容CJ/(kg·K)² 線膨脹系數(shù)lK-1；體膨脹系數(shù)vK-1；² 熱導率W/(m·K)Ø 金屬、陶瓷與高聚物在熱容、熱膨脹系數(shù)、熱導率方面的差異：² 熱容：n 由化合物熱容的柯普定律：由多原子分子組成的晶體，其摩爾熱容為組成分子的各原子摩爾熱容之和。n 金屬是單原子晶體，陶瓷是多原子晶體，高聚物是更多原子的分子晶體，所以有Cv，m金屬<Cv

30、，m陶瓷<Cv，m高聚物。² 熱膨脹系數(shù)：n 熱膨脹系數(shù)與原子間鍵能有一定關系，原子間鍵能越大，則使能深谷越是窄而深。因此溫度增加一定值時，原子間距的增量就越小，即膨脹系數(shù)越小。n 金屬、陶瓷、高聚物中原子間的結(jié)合力分別為金屬鍵、離子鍵和共價鍵及范德華力。其中離子鍵的結(jié)合力最強，范德華力最弱。所以熱膨脹系數(shù)：陶瓷<金屬<高聚物。² 熱導率：固體熱能傳遞的載流子是聲子和自由電子。n 純金屬主要靠自由電子導熱，導熱效率高，熱導率大（約為20400W / (mK)）n 陶瓷與高聚物主要以聲子導熱，聲子易受晶格缺陷的散射，其熱傳導效率遠低于自由電子。n 陶瓷熱導率

31、為250 W/(mK) 。陶瓷材料升溫時，聲子受到的散射越來越嚴重，因而熱導率下降n 高聚物熱導率最低，約為0.3W/(mK)。原子排列有序程度較高的部分，結(jié)晶高聚物的熱導率比無定形高聚物的高一些第十三章 材料的光學性能Ø 金屬的光學性質(zhì)² 金屬對可見光不透明：金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)中，費密能級以上存在許多空能級。因此，當金屬受到光線照射時，容易入射光線的光子能量，將價帶中的電子激發(fā)到費密能級以上的空能級中去；而且由于費密能級以上有許多空能級，各種不同頻率的可見光即具有各種不同能量（E）的光子都能被吸收，所以金屬對于所有的低頻電磁波都是不透明的。² 金屬的顏色：大部分

32、被金屬材料吸收的光又會從表面上以同樣波長的光被發(fā)射出來，表現(xiàn)為反射光。肉眼看到的金屬的顏色不是取決與吸收光的波長，而是取決于反射光的波長。在白光照射下表現(xiàn)為銀色的金屬（如銀、鋁），表面反射出來的光是由各種波長的可見光組合成的混合光；呈現(xiàn)其他顏色的金屬，表面反射出來的可見光以某種波長的可見光為主要成分。Ø 非金屬的光學性質(zhì)² 吸收的三種機理：n 電子極化。n 電子因吸收光子能量而受激越過禁帶。當光子能量大于禁帶能量Eg時，即h>Eg或hc>Eg才能以該機理引起吸收.已知可見光max=0.7m; min=0.4m; c=3×108m/s; h=4.13