南昌大學(xué)材料科學(xué)導(dǎo)論期末試卷試題重點(diǎn)

1、材料科學(xué)導(dǎo)論復(fù)習(xí)題第一章1、重要概念【結(jié)構(gòu)材料】是指具有抵抗外場作用而保持自己的形狀、結(jié)構(gòu)不變的優(yōu)良力學(xué)性能（強(qiáng)度和韌性等），用于結(jié)構(gòu)目的的材料?！竟δ懿牧稀渴蔷哂袃?yōu)良的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)功能及其相互轉(zhuǎn)化的功能，被用于非結(jié)構(gòu)目的的高技術(shù)材料。【結(jié)合鍵】指由原子結(jié)合成分子或固體的方式和結(jié)合力的大小。結(jié)合鍵決定了物質(zhì)的一系列物理、化學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)。【離子鍵】正負(fù)離子間的靜電作用?！竟矁r(jià)鍵】同號電荷聚集在兩個(gè)原子之間，形成共用電子對?！窘饘冁I】在金屬中的自由電子與金屬正離子相互作用所構(gòu)成的鍵合稱為金屬鍵?！練滏I】【強(qiáng)健(一次鍵)】【弱鍵(二次鍵)】【對稱性】若一個(gè)物體（

2、或晶體圖形）當(dāng)對其施行某種規(guī)律的動作以后，它仍然能夠恢復(fù)原狀（即其中點(diǎn)、線、面都與原始的點(diǎn)、線、面完全重合）時(shí)，就把該物體（圖形）所具有的這種特性稱之為“對稱性”?！居行驘o序轉(zhuǎn)變】【對稱破缺】原來具有較高對稱性的系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱因素，其對稱程度自發(fā)降低的現(xiàn)象。2、問答題離子鍵及其晶體特點(diǎn)答：鍵合特點(diǎn)：無飽和性、方向性不明顯、配位數(shù)大、強(qiáng)鍵（一次鍵）離子鍵材料的性能特點(diǎn)：高熔點(diǎn)、高硬度、低塑性、絕緣性能好共價(jià)鍵及其晶體特點(diǎn)答：鍵合特點(diǎn)：方向性明顯，配位數(shù)小，密度小，有飽和性金屬鍵及其晶體特點(diǎn)答：鍵合特點(diǎn)：無方向性無飽和性，強(qiáng)鍵金屬鍵材料性能特點(diǎn)：良好的導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性、正的電阻溫度系數(shù)、良好的強(qiáng)度及

3、塑性、特有的金屬光澤、密度比較大。有序無序轉(zhuǎn)變方式為什么高熔點(diǎn)的元素具有強(qiáng)的一次鍵和低的線膨脹系數(shù)？下圖為A、B兩種材料的鍵能曲線，請比較兩種材料線膨脹系數(shù)的大小，簡要說明理由。第二章1、重要概念【晶體】是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)在三維空間呈周期性重復(fù)排列的固體【非晶體】物質(zhì)的分子（或原子、離子）不呈空間有規(guī)則周期性排列的固體?！究臻g點(diǎn)陣】向空間三維方向伸展的點(diǎn)陣稱為空間點(diǎn)陣【七大晶系】等軸晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、斜方晶系、單斜晶系、三斜晶系【十四種布拉菲點(diǎn)陣】【晶向】通過晶體中原子中心的不同方向的原子列?！揪蜃濉吭优帕星闆r相同在空間位向不同（即不平行）的晶向統(tǒng)稱為晶向族?！揪妗吭诰w學(xué)中，

4、通過晶體中原子中心的平面叫作晶面【晶面族】在立方晶系中，由于原子的排列具有高度的對稱性，往往存在有許多原子排列完全相同但在空間位向不同（即不平行）的晶面，這些晶面總稱為晶面族。其用大括號表示，即abc?！揪骈g距】同一晶面族相鄰兩晶面間的距離?！靖飨蛲浴烤w在不同的方向所測得的性能數(shù)值完全相同【各向異性】晶體的各向異性即沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致晶體在不同方向的物理化學(xué)特性也不同，這就是晶體的各向異性。【四面體間隙】由一個(gè)頂點(diǎn)原子和三個(gè)面心原子圍成，其大小：rB=0.225R，間隙數(shù)量為8個(gè)。【八面體間隙】位于晶胞體中心和每個(gè)棱邊的中點(diǎn)，由 6 個(gè)面心原子

5、所圍成,大小rB=0.414R，rB為間隙半徑，R為原子半徑，間隙數(shù)量為4個(gè)?！緹o公度相】在一定的溫度（或壓強(qiáng)）范圍內(nèi)，某些晶體中出現(xiàn)某種局域的原子特性的周期性分布，稱做調(diào)制結(jié)構(gòu)。它的調(diào)制波長和點(diǎn)陣常數(shù)之間，可以有簡單整數(shù)比的關(guān)系，也可以偏離簡單整數(shù)比的關(guān)系。如果有簡單整數(shù)比關(guān)系，便稱做公度，如果偏離簡單整數(shù)比關(guān)系，便稱做無公度。存在公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的相稱做公度相，存在無公度調(diào)制結(jié)構(gòu)的相稱做無公度相。公度相和無公度相之間的轉(zhuǎn)變,叫做公度-無公度相變。【面心立方】原子分布在立方體的八個(gè)角上和六個(gè)面的中心。面中心的原子與該面四個(gè)角上的原子緊靠?！倔w心立方】八個(gè)原子處于立方體的角上，一個(gè)原子處于立方體的

6、中心，角上八個(gè)原子與中心原子緊靠?！久芘帕健吭优帕性谡嬷w的各頂點(diǎn)和上下面的中心，在正六面柱體的中間還有3個(gè)原子?！局旅芏取恐旅芏仁侵妇О性铀俭w積與晶胞體積之比，用K表示，（對一個(gè)晶胞而言）?！揪О訑?shù)】頂點(diǎn)*1/8+面心*1/2+體心*1【密排面】原子密度最大的面【配位數(shù)】配位數(shù)是指晶體結(jié)構(gòu)中與任一原子最近鄰并且等距離的原子數(shù)。2、問答及計(jì)算題晶體與非晶體有什么重要的差別？畫出面心立方金屬晶體中的任一最密排面和最密排方向，寫出其晶面、晶向簇指數(shù)。畫出體心立方晶體結(jié)構(gòu)的基本單胞及間隙，寫出單胞的原 子數(shù)和致密度下圖為立方點(diǎn)陣晶胞，寫出或計(jì)算出下列試題的答案：（1）寫出以O(shè)為起點(diǎn)

7、的OA、OB、OC、OP1、OP4各方向的 晶向指數(shù)。幾何條件：P4P6 = 3 AP4，P6P7 = 3 BP6，P1P7 = 2 CP1。 （2）寫出晶面P2P3P5P7的晶面指數(shù)，并寫出圖中所包含的不通過O點(diǎn)的所有與其同一晶面族的晶面指數(shù)。課堂練習(xí)題等第三章1、重要概念晶體融化的判據(jù)：當(dāng)原子熱振動的均方根位移與原子間距之比值超過一定限度后，晶體即產(chǎn)生熔化。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度：玻璃化過程的體積變化是連續(xù)的，但在體積連續(xù)變化過程中在溫度Tg處斜率產(chǎn)生了明顯的轉(zhuǎn)折，這一轉(zhuǎn)折稱為玻璃化轉(zhuǎn)變，對應(yīng)于過冷液體轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)，對應(yīng)的溫度Tg即為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。玻璃化轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)：玻璃化轉(zhuǎn)變對應(yīng)于液體原子非定域

8、性的喪失，原子被凍結(jié)在無序結(jié)構(gòu)中，這就是玻璃化轉(zhuǎn)變的實(shí)質(zhì)，即結(jié)構(gòu)無序的液體變成了結(jié)構(gòu)無序的固體。結(jié)晶曲線示意圖：見書(上)P73頁位置無序的統(tǒng)計(jì)描述：由于非靜態(tài)的長程無序特征，因此對非晶態(tài)的結(jié)構(gòu)描述，一般都是用統(tǒng)計(jì)的方法來描述，即用它的徑向分布函數(shù)來描述。伏龍諾依多面體。利用鏡像分布函數(shù)來描述非晶態(tài)結(jié)構(gòu)信息存在一定局限性。要獲得結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，還得乞助于構(gòu)造模型：無規(guī)密堆模型：將液體是為均勻的，相干的而且基本上是無規(guī)的分子集合，其中并不包含晶態(tài)的區(qū)域，或在低溫下存在大到足夠容納其他分子的空洞，只考慮了球形原子的堆積問題的球桿模型。無規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型：機(jī)構(gòu)的基本單元為4個(gè)氧原子構(gòu)成的四面體，并處于中心處的

9、四價(jià)硅原子鍵合；即相鄰的四面體是拱頂點(diǎn)的，因而無線結(jié)構(gòu)形成后，化學(xué)式保持為SiO2。這樣可以形成一個(gè)無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，無線性的引入使Si-OSi鍵角可以對平均值產(chǎn)生偏離，鍵長也可以相應(yīng)地予以伸縮，還可以沿SiO鍵來旋轉(zhuǎn)四面體的方位。聚合物：由長鏈大分子（又稱高分子）所構(gòu)成的。高分子是由大量一種或幾種較簡單結(jié)構(gòu)單元組成的大型分子,其中每一結(jié)構(gòu)單元都包含幾個(gè)連結(jié)在一起的原子，整個(gè)高分子所含原子數(shù)目一般在幾萬以上，而且這些原子是通過共價(jià)鍵連接起來的。液晶態(tài)：一些物質(zhì)的晶態(tài)結(jié)構(gòu)受熱熔融或被溶劑溶解后，變成具有流動性的液體，分子位置無序，但結(jié)構(gòu)上仍然保持有序排列，即分子取向仍具有長程序，從而在物理性質(zhì)上呈現(xiàn)

10、各向異性，形成一種兼有部分晶和液體性質(zhì)的過渡狀態(tài)，這種中間狀態(tài)稱為液晶態(tài)，具有這種狀態(tài)的物質(zhì)稱為液晶。液晶的組成：形成液晶的有機(jī)分子通常是具有剛性結(jié)構(gòu)的分子，分子量在200500g/mol，長度達(dá)幾十個(gè)埃，長寬比在48之間。液晶的結(jié)構(gòu)單元：可分為四類：1）棒狀分子； 2）盤狀分子； 3）友邦裝貨盤狀分子連接而成的（柔性）長鏈聚合物； 4）有雙親分子自組裝而成的膜。液晶的結(jié)構(gòu)：一：熱致液晶：1、向列相 第四章1、重要概念【合金】兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)冶煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。【相】合金中具有同一聚集狀態(tài),同一結(jié)構(gòu)，以及成分性質(zhì)完全相同的均勻組成部分。【點(diǎn)缺陷

11、】現(xiàn)在我們設(shè)想這樣一種情況：當(dāng)溫度足夠高使得原子的振幅變得很大，以致于能掙脫周圍原子對其的束縛(請讀者考慮為什么振幅大，原子可以脫離平衡位置)。因此，這個(gè)原子就成為“自由的”，它將會在晶體中以多余的原子方式出現(xiàn)？如果沒有正常的格點(diǎn)供該原子“棲身”，那么這個(gè)原子就處在非正常格點(diǎn)上即間隙位置。顯然，這就是我們前面所說的間隙式原子。由于原子掙脫束縛而在原來的格點(diǎn)上留下了空位。這就是點(diǎn)缺陷形成的本質(zhì)?！揪€缺陷】晶體中某處一列或若干列原子有規(guī)律的錯(cuò)排。【面缺陷】一塊晶體常常被一些界面分隔成許多較小的疇區(qū)，疇區(qū)內(nèi)具有較高的原子排列完整性，疇區(qū)之間的界面附近存在著較嚴(yán)重的原子錯(cuò)排。這種發(fā)生于整個(gè)界面上的廣延

12、缺陷被稱作面缺陷【肖特基空位】離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面?！靖ヌm克空位】離位原子進(jìn)入晶體間隙?！竟倘荏w】是一種組元（溶質(zhì)）溶解在另一種組元中（溶劑，一般為金屬中），保持溶劑的點(diǎn)陣類型不變?！净衔铩坑蓛煞N或多種組元按一定比例（一定的成分）構(gòu)成一個(gè)新的點(diǎn)陣，即不是溶劑的點(diǎn)陣也不是溶質(zhì)的點(diǎn)陣?！竟倘荏w特點(diǎn)】溶劑的點(diǎn)陣類型不變，溶質(zhì)原子或是代替部分溶劑原子（置換式固溶體），或是進(jìn)入溶劑組元的間隙（間隙式固溶體）。【置換固溶體】溶質(zhì)原子置換了溶劑點(diǎn)陣中部分溶劑原子。【間隙固溶體】溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙中。【一次固溶體】以純金屬元素為溶劑形成的固溶體?！径喂倘荏w】以化合物為溶劑，組元元

13、素之一為溶質(zhì)而形成的固溶體。【點(diǎn)缺陷平衡濃度】在某一溫度下，晶體自由焓最低時(shí)隨對應(yīng)的點(diǎn)缺陷濃度為點(diǎn)缺陷的平衡濃度。【點(diǎn)缺陷過飽和平衡濃度】給定溫度下，晶體中存在一平衡的點(diǎn)缺陷濃度，通過一些方法，如高溫淬火、輻照或冷加工，使晶體中的點(diǎn)缺陷濃度超過平衡濃度?！旧摹客该骶w中由點(diǎn)缺陷、點(diǎn)缺陷對或點(diǎn)缺陷群捕獲電子或空穴而構(gòu)成的一種缺陷。【超點(diǎn)陣】置換固溶體和間隙固溶體在一定條件下局部或全部成為有序排列，溶質(zhì)原子和溶劑原子分別占據(jù)固定的位置，而且每個(gè)晶胞中溶質(zhì)和溶劑原子之比是一定的，這種有序結(jié)構(gòu)稱為超點(diǎn)陣?！境Ц瘛?、問答及計(jì)算題點(diǎn)缺陷對離子晶體與金屬晶體的導(dǎo)電性影響有何差別？置換固溶體和間隙固溶體

14、有什么差別它們的形成條件如何為什么說點(diǎn)缺陷是熱力學(xué)平衡缺陷如何獲得過飽和點(diǎn)缺陷 固溶體如何分類？答：1、按溶質(zhì)原子在點(diǎn)陣中所占位置分為：置換固溶體和間隙固溶體；2、按固溶體溶解度大小分為：有限固溶體和無限固溶體；3、按溶質(zhì)原子在溶劑中的分布特點(diǎn)分為：有序固溶體和無序固溶體；4、按基體類型分為：一次固溶體和二次固溶體。弗蘭克空位和肖特基空位的差別答：肖脫基（Schottky）空位: 離位原子進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面。弗蘭克爾（Frenkel）缺陷:離位原子進(jìn)入晶體間隙。在Fe中形成1mol空位的能量為104.675 kJ，計(jì)算從20升溫至850時(shí)空數(shù)目增加多少倍（玻爾茲曼常數(shù)為：1.38&

15、#215;10-23J/K）（6.2×1013）答：根據(jù)空位在T溫度時(shí)的平衡濃度公式C=Ae-EkT，代入數(shù)據(jù)得， C2/C1=exp(-E/k)(1/T2-1/T1)=6.2×1013某晶體中形成一個(gè)空位所需要的激活能為0.32×1018J。在800時(shí)，1×104個(gè)原子中有一個(gè)空位，在何溫度時(shí)，103個(gè)原子中含有一個(gè)空位？（T=1201K）答：11×104 =Aexp（-0.32×10-181.38×10-23 ×1073）·······

16、83;···（1） 11×103=Aexp（-0.32×10-181.38×10-23×T）··················（2）由（1）、（2）得 T=1201K第五章1、重要概念【位錯(cuò)】晶體中某處一列或若干列原子有規(guī)律的錯(cuò)排?！救形诲e(cuò)】晶體在大于屈服值的切應(yīng)力t作用下，以ABCD面為滑移面發(fā)生滑移。EF是晶體已滑移部分和未滑移部分的交線，猶

17、如砍入晶體的一把刀的刀刃，即刃位錯(cuò)（或棱位錯(cuò)）?！韭菸诲e(cuò)】晶體在外加切應(yīng)力t作用下，沿ABCD面滑移，圖中BC線為已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的分界處。在BC與aa線之間上下兩層原子發(fā)生了錯(cuò)排現(xiàn)象，連接紊亂區(qū)原子，會畫出一螺旋路徑，該路徑所包圍的管狀原子畸變區(qū)就是螺型位錯(cuò)。【混合位錯(cuò)】在外力t作用下，兩部分之間發(fā)生相對滑移，在晶體內(nèi)部已滑移和未滑移部分的交線既不垂直也不平行滑移方向（柏氏矢量b），這樣的位錯(cuò)稱為混合位錯(cuò)?！九室啤恐冈跓崛毕莸淖饔孟拢诲e(cuò)在垂直滑移方向的運(yùn)動，結(jié)果導(dǎo)致空位或間隙原子的增值或減少?！净啤课诲e(cuò)在外力作用下，在滑移面上的運(yùn)動，結(jié)果導(dǎo)致永久形變。【位錯(cuò)線能量與柏式矢量關(guān)系】柏氏矢

18、量的守恒性：對一條位錯(cuò)線而言，其柏氏矢量是固定不變的，此即位錯(cuò)的柏氏矢量的守恒性。推論： 1.一條位錯(cuò)線只有一個(gè)柏氏矢量。 2.如果幾條位錯(cuò)線在晶體內(nèi)部相交（交點(diǎn)稱為節(jié)點(diǎn)），則指向節(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)的柏氏矢量之和，必然等于離開節(jié)點(diǎn)的各位錯(cuò)的柏氏矢量之和。【派-納力】位錯(cuò)移動受到一阻力點(diǎn)陣阻力,又叫派納力。【不全位錯(cuò)】b小于滑移方向的原子間距的位錯(cuò)。面心立方晶體中，存在兩種不全位錯(cuò)：肖克萊不全位錯(cuò)和弗蘭克不全位錯(cuò)?！救诲e(cuò)】單位位錯(cuò)（全位錯(cuò)）b為沿滑移方向的原子間距的整數(shù)倍的位錯(cuò)?！疚诲e(cuò)反應(yīng)條件】其一，必須滿足伯氏矢量的守恒性； b前 b后 其二，必須滿足能量條件。 b2前> b2后【Cottr

19、ell氣團(tuán)】通常把圍繞位錯(cuò)而形成的溶質(zhì)原子聚集物，稱為“科垂耳氣團(tuán)”（Cottrell Atmosphere），這種氣團(tuán)阻礙位錯(cuò)運(yùn)動，產(chǎn)生強(qiáng)化。用柯氏氣團(tuán)可解釋合金中出現(xiàn)的應(yīng)變時(shí)效和屈服點(diǎn)現(xiàn)象。2、問 答及計(jì)算題判斷位錯(cuò)反應(yīng)1/21111/8110+1/4112+1/8 110 能否進(jìn)行，為什么？為什么晶體滑移面和滑移方向都是密排面和密排方向？課堂練習(xí)第六章1、重要概念【小角度晶界】晶界兩側(cè)晶粒的位相差很小(<10 °），小角度晶界基本上由位錯(cuò)組成。其結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)列，又分為對稱傾側(cè)晶界和扭轉(zhuǎn)晶界?！敬蠼嵌染Ы纭烤Ы鐑蓚?cè)晶粒的位相差很小(>10 °）一半多晶體各晶粒

20、之間的晶界屬于大角度晶界。其結(jié)構(gòu)為幾個(gè)原子范圍內(nèi)的原的混亂排列，可視為一個(gè)過渡區(qū)?！緦\晶】孿晶面兩側(cè)原子排列的規(guī)則不同 ，所以孿晶面也是一種面缺陷 。經(jīng)孿晶變形后形成的新取向的晶體部分稱為孿晶。【相界】兩種不同相的分界面?！竟哺窠缑妗拷缑尜|(zhì)點(diǎn)同時(shí)處于兩點(diǎn)陣的結(jié)點(diǎn)上，將構(gòu)成共格界面【半共格界面】半共格界面的界面能可以近似地認(rèn)為由兩部分組成：一項(xiàng)是共格界面的化學(xué)項(xiàng)化學(xué)，另一項(xiàng)是結(jié)構(gòu)項(xiàng)結(jié)構(gòu)，它是由失配位錯(cuò)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭曲而引起的額外能量，【非共格界面】一般的說，兩種任意取向的晶體沿任意面結(jié)合時(shí)就可能得到非共格界面【反相疇界】 第八章1重要概念：波粒二象性：與一個(gè)動量為P、能量為E的

21、粒子相聯(lián)系的單色場的波長或頻率通過普朗克常量相聯(lián)系：=h/p,=E/h.海森伯不確定原理：xph。玻色子：粒子不受泡利不相容原理的約束，因此系統(tǒng)對于能夠處于相同量子態(tài)Ei的粒子數(shù)目沒有限制，描寫粒子系統(tǒng)的波函數(shù)必然是對稱的，滿足這些要求的粒子稱為玻色子。費(fèi)米子：粒遵從泡利不相容原理，因而不能有2個(gè)粒子處于同一量子態(tài)Ei，系統(tǒng)的波函數(shù)必然是反對稱的，滿足這些要求的粒子稱為費(fèi)米子。波爾茲曼統(tǒng)計(jì)：a=1/e(E-)/ kT愛因斯坦統(tǒng)計(jì)：a=1/（e(E-)/ kT-1）金屬自由電子：根據(jù)特魯?shù)?索末菲的自由電子模型，價(jià)電子完全公有化，構(gòu)成了金屬中導(dǎo)電的自由電子。能帶:N個(gè)近自由電子在周期性勢場中運(yùn)動

22、，每一個(gè)原子態(tài)的能及都分裂成N個(gè)相距很近的能及，每一個(gè)能級都離域與晶體的所有原子，當(dāng)N非常大時(shí)，各能級相距非常近，因此可以說它們形成一連續(xù)的能帶。金屬導(dǎo)體：金屬能帶結(jié)構(gòu)特征為：最高占有帶（價(jià)帶）僅部分充滿，在能帶的費(fèi)米能級附近的某些電子，在熱激發(fā)或外電場作用下，能夠獲得附加的能量，而過度到該能帶內(nèi)的許多鄰近的空能態(tài)中的任何一個(gè)，而不違背不相容原理。絕緣體：能帶結(jié)構(gòu)一個(gè)布里淵區(qū)（價(jià)帶）是填滿的，并且不與下一個(gè)全空的布里淵區(qū)（導(dǎo)帶）重疊，由于價(jià)帶的所有能級全部被占有，電子的能量被凍結(jié)，在價(jià)帶中只有很少的電子具有足夠的熱能被激發(fā)到上面的空帶上去，在一般外電場下，不能加速價(jià)帶中的電子。半導(dǎo)體：能帶結(jié)構(gòu)

23、和絕緣體類似，但在原子平衡間距處，價(jià)帶和導(dǎo)帶間的間隙要小得多，使得把價(jià)帶中最上面的電子激發(fā)到導(dǎo)帶中去要容易的多。聲子：能量為h/的晶格震動的簡正模能量量子，稱為聲子。 第九章經(jīng)典點(diǎn)導(dǎo)論：電導(dǎo)率因數(shù)：=q2vf2N(EF)0/3,材料的電導(dǎo)率正比于費(fèi)米面處單位能量間隔的電子數(shù)N（EF）.不同的材料有不同的電導(dǎo)率。熱點(diǎn)效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)（應(yīng)用：熱電偶），帕爾貼效應(yīng)（應(yīng)用：制冷和制熱）N型半導(dǎo)體：摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體為n型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體:摻有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體為p型半導(dǎo)體半導(dǎo)體能帶：在硅原子的外層電子態(tài)結(jié)構(gòu)中有2個(gè)3s態(tài)和6個(gè)3p態(tài)，隨著原子間距離的縮短，雜化了s、p態(tài)能帶發(fā)生交疊，且又分裂成2個(gè)能帶

24、。每個(gè)硅原子有4個(gè)價(jià)電子，這些價(jià)電子正好填滿下面一個(gè)能帶，該能帶稱為價(jià)帶或滿帶，上面的一個(gè)能帶完全空著，稱為導(dǎo)帶，價(jià)帶和導(dǎo)帶由禁帶隔開，其能隙為Eg。遷移率：載流子在單位電場作用下的漂移速度稱為載流子的遷移率，只取正值，他描述了載流子的導(dǎo)電能力=|v/E|.散射：霍爾效應(yīng):將一半導(dǎo)體放在磁場中，磁場沿Z方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度為BZ,如在半導(dǎo)體中沿x方向通以電流，電流密度為Jx，則沿y方向?qū)a(chǎn)生一電廠，這稱為霍爾效應(yīng)?；魻栂禂?shù)：霍爾電場場強(qiáng)為Ey=RJXBZ,比例系數(shù)R稱為霍爾系數(shù)PN結(jié)：當(dāng)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體接觸在一起是便形成了p-n結(jié)。光電導(dǎo)：當(dāng)光子能量大于禁帶寬度的光照射在半導(dǎo)體材料上時(shí)，價(jià)帶

25、電子吸收光子能量躍遷到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生電子-空穴對，光生載流子是由光注入產(chǎn)生的非平衡載流子，光生載流子的產(chǎn)生使材料的電導(dǎo)率升高。光伏效應(yīng)：當(dāng)光子能量大于禁帶寬度的光照射到p-n結(jié)時(shí)，同樣也會產(chǎn)生光生電子空穴。由于p-n結(jié)空間電荷層有自建電場存在，在該電場的作用下，光生電子被掃向n型區(qū)一邊，光生空穴被掃向p型區(qū)一邊，如此便產(chǎn)生光生電動勢，這被稱為光伏效應(yīng)。導(dǎo)電聚合物：孤子：反式聚乙炔有兩個(gè)能量最低的二聚化狀態(tài)A相和B相，這2個(gè)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)對稱，能量相同，如果A相和B相在同一反式聚乙炔分子鏈上共存，2者之間就會形成疇壁，疇壁處蛋、雙鍵交替的結(jié)構(gòu)被破壞，此疇壁被稱為孤子第十章1、重要概念【磁性來源】物理

26、學(xué)原理：任何帶電體的運(yùn)動都必然在周圍的空間產(chǎn)生磁場。電動力學(xué)定律：一個(gè)環(huán)形電流還應(yīng)該具有一定的磁矩，即它在磁場中行為像個(gè)磁性偶極子?！敬判苑诸悺课镔|(zhì)的磁性大體可分為五類：抗磁性、順磁性、反鐵磁性、鐵磁性和亞鐵磁性。前三種為弱磁性、后兩種為強(qiáng)磁性。【鐵磁性轉(zhuǎn)變】【居里點(diǎn)】當(dāng)溫度升高到居里點(diǎn)時(shí)，劇烈的熱運(yùn)動使磁疇全部瓦解，這時(shí)鐵磁質(zhì)就成為一般的順磁質(zhì)了?！痉磋F磁轉(zhuǎn)變】【Neel點(diǎn)】磁狀態(tài)轉(zhuǎn)變的一個(gè)溫度點(diǎn)，在此點(diǎn)之下物質(zhì)是反鐵磁性的，在此點(diǎn)之上則是順磁性的【磁化率】磁化強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的比值定義為磁化率：=M/H【飽和磁化強(qiáng)度】在強(qiáng)磁性物質(zhì)中，原子間的交換作用使得原子磁矩保持有秩序地排列，即產(chǎn)生謂自發(fā)

27、磁化。原子磁矩方向排列規(guī)律一致的自發(fā)磁化區(qū)域叫做磁疇。該區(qū)域的磁化強(qiáng)度稱為自發(fā)磁化強(qiáng)度，它也是宏觀物質(zhì)的極限磁化強(qiáng)度，即飽和磁化強(qiáng)度，通常用符號Ms表示?！緩?qiáng)磁材料的本征性能】【弱磁體】自發(fā)磁化強(qiáng)度為零。但在外磁場作用下仍具有相當(dāng)于強(qiáng)順磁性物質(zhì)的磁化率的磁材料?！居?硬)磁材料】矯頑力較大，磁滯回線胖而大，剩磁也大的材料（單疇型永磁“AlNiCo“、永磁鐵氧體、稀土永磁、碳鋼、鎢鋼等）【軟磁材料】高磁導(dǎo)率、矯頑力很小，磁滯回線比較瘦小，磁滯損耗較小的材料（硅鋼、坡莫合金、純鐵、鐵鈷合金、非晶軟磁合金、軟磁鐵氧體等）?！敬庞行颉俊敬艤鼐€】當(dāng)鐵磁質(zhì)達(dá)到磁飽和狀態(tài)后，如果減小磁化場H，介質(zhì)的磁化強(qiáng)

28、度M（或磁感應(yīng)強(qiáng)度B）并不沿著起始磁化曲線減小，M（或B）的變化滯后于H的變化。這種現(xiàn)象叫磁滯。 在磁場中，鐵磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的關(guān)系可用曲線來表示，當(dāng)磁化磁場作周期的變化時(shí)，鐵磁體中的磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的關(guān)系是一條閉合線，這條閉合線叫做磁滯回線第十四章1、 重要概念【彈性】金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形,當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)到原來形狀及尺寸的性能?！緩椥詷O限】【塑性】材料受力，應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后，仍能繼續(xù)變形而不發(fā)生斷裂的性質(zhì)。 【韌性】材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力?！敬嘈浴俊締尉w滑移的臨界切應(yīng)力公式】【蠕變】金屬或非金屬晶體在恒應(yīng)力作用下，除發(fā)生瞬時(shí)形變外，還要發(fā)生緩慢而持

29、續(xù)的形變，這種形變量隨著時(shí)間的延長而逐漸增加的現(xiàn)象?！净葡怠炕泼婧突葡虻慕M合。 滑移系越多，材料的塑性越好?！敬嘈詳嗔选刻岣咔?qiáng)度，機(jī)件不易產(chǎn)生塑性變形；但過高，又不利于某些應(yīng)力集中部位的應(yīng)力重新分布，這種斷裂為脆性斷裂。（1）斷裂特點(diǎn)：斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，無明顯前兆；斷口與正應(yīng)力垂直。（2）斷口特征：平齊光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀；人字紋花樣的放射方向與裂紋擴(kuò)展方向平行?！狙有詳嗔选俊炯庸び不拷饘俳?jīng)冷加工變形后，其強(qiáng)度、硬度增加、塑 性降低。意義：（1）應(yīng)變硬化和塑性變形適當(dāng)配合，可使金屬進(jìn)行均勻塑性形變。（2）使構(gòu)件具有一定的抗偶然過載能力。（3）強(qiáng)化金屬，提高力學(xué)性能。（4）提高低碳鋼的切削加工性能?！咎沾稍鲰g】陶瓷的主要增韌機(jī)制有相變增韌和微裂紋增韌?！炯?xì)晶強(qiáng)化】多晶體金屬的晶粒通常是大角度晶界，相鄰取向不同的的晶粒受力發(fā)生塑性變形時(shí)，部分晶粒內(nèi)部的位錯(cuò)先開動，并沿一定晶體學(xué)平面滑移和增殖，位錯(cuò)在晶界前被阻擋，當(dāng)晶