材料物理性能期末复习考点
材料物理性能总复习
奈曼-柯普定律
化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。
杜隆珀替定律
恒压下元素的原子热容等于25J/(K.mol)。
经典热容理论：模型过于简单，不能解释低温下热容减小的现象
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2、经典热容理论
• 爱因斯坦热容理论假设：每个原子皆为一个独立的振子，原子之间彼此无关。
高温部分符合较好，但低温部分的理论值比实验值下降得过快。
磁性是一切物质的基本属性，从微观粒子到宏观物体以至于宇宙间的天体都存在着磁的现象。 磁性是磁性材料的一种使用性能，磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能。
材料的磁学性能
01
02
1、基本磁参量的概念与定义以及影响因素
磁矩
磁化强度
磁导率
方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流与封闭环形面积的乘积IΔS，与电流I和封闭环形面积ΔS成正比
6、半导体的载流子浓度、迁移率及其电阻率 本征半导体 本征载流子浓度与温度T和禁带宽度Eg 有关： 随温度增加，载流子浓度增加； 禁带宽度大时，载流子浓度小； μn 和μp 分别表示在单位场强下自由电子和空穴的平均漂移速度（cm/s），称为迁移率。 杂质半导体 多子导电
温 度 升 高
半导体载流子浓度、迁移率及其电阻率与温度的关系
n -- 单位体积内载流子数目 q -- 为每一载流子携带的电荷量
E -- 为外电场电场强度
μ为载流子的迁移率，其含义为单位电场下载流子的平均漂移速度。
J -- 为电流密度
2、导电性本质因素
决定材料导电性好坏的本质因素有两个：
载流子浓度
载流子迁移率
温度、压力等外界条件，以及键合、成分等材料因素都对载流子数目和载流子迁移率有影响。任何提高载流子浓度或载流子迁移率的因素，都能提高电导率，降低电阻率。
材料物理性能复习资料整理
材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化，称为形变。
材料承受外力作用、抵抗变形的能力及其破坏规律，称为材料的力学性能或机械性能。
材料在单位面积上所受的附加内力称为应力。
法向应力导致材料伸长或缩短，而剪切应力引起材料的切向畸变。
应变是用来表征材料在受力时内部各质点之间的相对位移。
对于各向同性材料，有三种基本类型的应变：拉伸应变ε，剪切应变γ和压缩应变Δ。
若材料受力前的面积为A0，则σ0=F/A0称为名义应力。
若材料受力后面积为A，则σT=F/A称为真实应力。
对于理想的弹性材料，在应力作用下会发生弹性形变，其应力与应变关系服从胡克（Hook）定律（σ=Eε）。
E是弹性模量，又称为弹性刚度。
弹性模量是材料发生单位应变时的应力，它表征材料抵抗形变能力（即刚度）的大小。
E越大，越不容易变形，表示材料刚度越大。
弹性模量是原子间结合强度的标志之一。
泊松比：在拉伸试验时，材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值。
粘性形变是指粘性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变，该形变随时间增加而增大。
材料在外应力去除后仍保持部分应变的特性称为塑性。
材料发生塑性形变而不发生断裂的能力称为延展性。
在足够大的剪切应力τ作用下或温度T较高时，材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。
滑移和孪晶：晶体塑性形变两种基本形式。
蠕变是在恒定的应力σ作用下材料的应变ε随时间增加而逐渐增大的现象。
位错蠕变理论：在低温下受到阻碍而难以发生运动的位错，在高温下由于热运动增大了原子的能量，使得位错能克服阻碍发生运动而导致材料的蠕变。
扩散蠕变理论：材料在高温下的蠕变现象与晶体中的扩散现象类似，蠕变过程是在应力作用下空位沿应力作用方向（或晶粒沿相反方向）扩散的一种形式。
晶界蠕变理论：多晶陶瓷材料由于存在大量晶界，当晶界位相差大时，可把晶界看成是非晶体，在温度较高时，晶界粘度迅速下降，应力使得晶界发生粘性流动而导致蠕变。
大学《材料物理性能》复习核心知识点、习题库及期末考试试题答案解析
大学《材料物理性能》复习核心知识点、习题库及期末考试试题答案解析目录《材料物理性能》习题库（填空、判断、选择、简答计算题） (1)《材料物理性能》复习核心知识点 (15)清华大学《材料物理性能》期末考试试题及答案解析 (25)上海交通大学《材料物理性能》期末考试试题 (31)《材料物理性能》习题库（填空、判断、选择、简答计算题）一、填空1．相对无序的固溶体合金，有序化后，固溶体合金的电阻率将。
2．马基申定则指出，金属材料的电阻来源于两个部分，其中一个部分对应于声子散射与电子散射，此部分是与温度的金属基本电阻，另一部分来源于与化学缺陷和物理缺陷而与温度的残余电阻。
3．某材料的能带结构是允带内的能级未被填满，则该材料属于。
4．离子晶体的导电性主要是离子电导，离子电导可分为两大类，其中第一类源于离子点阵中基本离子的运动，称为或，第二类是结合力比较弱的离子运动造成的，这些离子主要是，因而称为。
在低温下，离子晶体的电导主要由决定。
5．绝缘体又叫电介质，按其内部正负电荷的分布状况又可分为，，与。
6．半导体的导电性随温度变化的规律与金属，。
在讨论时要考虑两种散射机制，即与。
7．超导体的三个基本特性包括、与。
金属的电阻8．在弹性范围内，单向拉应力会使金属的电阻率；单向压应力会使率。
9．某合金是等轴晶粒组成的两相机械混合物，并且两相的电导率相近。
其中一相电导率为σ1，所占体积分数为φ，另一相电导率为σ2，则该合金的电导率σ = 。
10．用双臂电桥法测定金属电阻率时，测量精度不仅与电阻的测量有关，还与试样的的测量精度有关，因而必须考虑的影响所造成的误差。
11．适合测量绝缘体电阻的方法是。
12．适合测量半导体电阻的方法是。
13．原子磁矩包括、与三个部分。
14．材料的顺磁性来源于。
15．抗磁体和顺磁体都属于弱磁体，可以使用测量磁化率。
16．随着温度的增加，铁磁体的饱和磁化强度。
17．弹性的铁磁性反常是由于铁磁体中的存在引起所造成的。
材料科学与工程材料物理期末考试复习重点及答案
材料物理第四章材料强化比较材料强化的方法加工硬化适用材料：位错能够滑移的塑性材料原理：塑性变形时由于位错增殖，提高材料密度，使位错间相互作用力增大，使对位错进行滑移的阻力也增大，起到强化作用加工技术：冷加工（低温下使金属发生形变），轧制、锻造、冲压、拉拔等。
冷加工既经济又方便，可用退火消除冷加工产生塑性变形；通过控制变形量控制加工硬化的程度。
（通过每次增加一点应力以使金属发生塑性形变从而提高到屈服强度的方式，高温下失去强化效果）随变形强度↑→强硬度↑→塑韧性↓的现象性能变化：抗张强度、屈服强度和硬度有所增加，但是塑性和金属形变的总的性能下降，同时物理性能如电导率、密度等也都有所下降。
固溶强化通过形成固溶体合金，可是实现固溶强化的目的。
（高温不明显损害固溶强化效果）原理：溶质原子进入溶剂，造成晶格畸变，从而使位错滑移困难，基体的变形抗力随之提高（有些固溶体会出现明显的屈服点和应变时效现象）。
效果：溶质、溶剂原子尺寸差别越大，固溶强化效果越好（差别大的尺寸的溶质原子进入溶剂后，造成晶格畸变大，位错滑移越困难）；添加的合金元素越多，固溶强化效果越好。
加工技术：形成固溶体合金性能变化：合金的屈服强度、抗拉强度、硬度等会超过纯金属；几乎所有合金的塑性都低于纯金属，铜锌合金除外；合金的电导率大大低于纯金属；改善合金的抗蠕变性能。
弥散强化将多相组织混合在一起所获得的材料强化效应。
（特别适应高温材料）原理：添加合金元素的量大于固溶度，析出新相形成两相合金，两相界面上的原子排列无晶格完整性，阻碍位错的滑移，从而实现材料强化。
加工技术：通过使金属间化合物在塑性基体中弥散分布或共晶反应能够获得弥散强化的材料。
固态相变强化通过控制固态相变来强化材料的方法，可以多次采用；而通过控制凝固过程实现材料强化的方法，只能在材料冶炼制备中采用一次。
原理：通过控制第二相或析出物的析出获得所需的强化性能。
加工技术：利用时效强化、共析反应或非平衡态的马氏体相变等固态相变来强化材料。
材料物理性能-复习资料
第二章材料热学性能热容：热容是分子或原子热运动能量随温度而变化物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加能量。
不同温度下，物体热容不一定一样，所以在温度T时物体热容为：物理意义：吸收热量用来使点阵振动能量升高，改变点阵运动状态，或者还有可能产生对外做功；或加剧电子运动。
晶态固体热容经历定律：一是元素热容定律—杜隆-珀替定律：恒压下元素原子热容为25J/〔K•mol〕；二是化合物热容定律—奈曼-柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之与。
不同材料热容：1.金属材料热容：由点阵振动与自由电子运动两局部组成，即式中与分别代表点阵振动与自由电子运动热容；α与γ分别为点阵振动与自由电子运动热容系数。
合金摩尔热容等于组成各元素原子热容与其质量百分比乘积之与，符合奈曼-柯普定律：式中，n i与c i分别为合金相中元素i原子数、摩尔热容。
2.无机材料热容：〔1〕对于绝大多数氧化物、碳化物，热容都是从低温时一个低数值增加到1273K 左右近似于25J/(K·mol)数值。
温度进一步增加，热容根本无变化。
〔也即它们符合热容定律〕〔2〕对材料构造不敏感，但单位体积热容却与气孔率有关。
气孔率越高，热容越小。
相变可分为一级相变与二级相变。
一级相变：体积发生突变，有相变潜热，例如，铁a-r转变、珠光体相变、马氏体转变等；二级相变：无体积发生突变、无相变潜热，它在一定温度范围逐步完成。
例如，铁磁顺磁转变、有序-无序转变等，它们焓无突变，仅在靠近转变点狭窄温度区间内有明显增大，导致热容急剧增大，达转变点时，焓达最大值。
3.高分子材料热容：高聚物多为局部结晶或无定形构造，热容不一定符合理论式。
一般，高聚物比热容比金属与无机材料大，高分子材料比热容由化学构造决定，它存在链段、链节、侧基等，当温度升高时，链段振动加剧，而高聚物是长链，使之改变运动状态较困难，因而，需提供更多能量。
传导机制〔1〕金属中热传导是以自由电子导热为主，合金热传导以自由电子导热与声子导热为主；金属材料热导率很大。
材料物理性能复习重点
1.热容：热容是使材料温度升高1K所需的热量。
公式为C=ΔQ/ΔT=dQ/dT (J/K)；它反映材料从周围环境中吸收热量的能力，与材料的质量、组成、过程、温度有关。
在加热过程中过程不同分为定容热容和定压热容。
2.比热容：质量为1kg的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K所需的热量称为比热容每个物质中有两种比热容，其中c p＞c v，c v不能直接测得。
3.摩尔热容：1mol的物质在没有相变或化学反应条件下升高1K所需的能量称为摩尔热容，用Cm表示，单位为J/(mol·K)4.热容的微观物理本质：材料的各种性能（包括热容）的物理本质均与晶格热振动有关。
5.热容的实验规律：1.对于金属:2.对于无机材料（了解）1.符合德拜热容理论，但是德拜温度不同，它取决于键的强度、材料的弹性模量、熔点等。
2.对于绝大多数氧化物，碳化物，摩尔热容都是从低温时一个最低值增到到1273K左右近似于3R，温度进一步升高，摩尔热容基本没有任何变化。
3.相变时会发生摩尔热容的突变4.固体材料单位体积热容与气孔率有关，多孔材料质量越小，热容越小。
因此提高轻质隔热砖的温度所需要的热量远低于致密度的耐火砖所需的热量。
6.经典理论传统理论不能解决低温下Cv的变化，低温下热容随温度的下降而降低而下降，当温度接近0K时热容趋向于07.量子理论1.爱因斯坦模型三个假设：1.谐振子能量量子化2.每个原子是一个独立的谐振子3.所有原子都以相同的频率振动。
爱因斯坦温度：爱因斯坦模型在T >> θE 时，Cv，m=3R,与实验相符合，在低温下，T当T << θE时Cv，m比实验更快趋于0，在T趋于0时，Cv,m也趋于零。
爱因斯坦模型不足之处在于：爱因斯坦模型假定原子振动不相关，且以相同频率振动，而实际晶体中，各原子的振动不是彼此独立地以同样的频率振动，而是原子间有耦合作用，点阵波的频率也有差异。
温度低尤为明显2.德拜模型德拜在爱因斯坦的基础上，考虑了晶体间的相互作用力，原子间的作用力遵从胡克定律，固体热容应是原子的各种频率振动贡献的总和。
材料物理性能期末复习考点教学内容
材料物理性能期末复习考点一名词解释1.声频支振动：震动着的质点中所包含的频率甚低的格波，质点彼此之间的相位差不大，格波类似于弹性体中的应变波，称声频支振动。
2.光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间的相位差很大，临近质点的运动几乎相反，频率往往在红外光区，称光频支振动。
3.格波：材料中一个质点的振动会影响到其临近质点的振动，相邻质点间的振，动会形成一定的相位差，使得晶格振动以波的形式在整个材料内传播的波。
4.热容：材料在温度升高和降低时要时吸收或放出热量，在没有相变和化学反应的条件下，材料温度升高1K时所吸收的热量。
5.一级相变：相变在某一温度点上完成，除体积变化外，还同时吸收和放出潜热的相变。
6.二级相变：在一定温度区间内逐步完成的，热焓无突变，仅是在靠近相变点的狭窄区域内变化加剧，其热熔在转变温度附近也发生剧烈变化，但为有限值的相变。
7.热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。
8.热膨胀分析：利用试样体积变化研究材料内部组织的变化规律的方法。
9.热传导：当材料相邻部分间存在温度差时，热量将从温度高的区域自动流向温度低的区域的现象。
10.热稳定性（抗热震性）：材料称受温度的急剧变化而不致破坏的能力。
11.热应力：由于材料的热胀冷缩而引起的内应力。
12.材料的导电性：在电场作用下，材料中的带电粒子发生定向移动从而产生宏观电流13.载流子：材料中参与传导电流的带电粒子称为载流子14.精密电阻合金：需要电阻率温度系数TRC或者α数值很小的合金，工程上称其为精密电阻合金15.本征半导体：半导体材料中所有价电子都参与成键，并且所有键都处于饱和（原子外电子层填满）状态，这类半导体称为本征半导体。
16. n型半导体:掺杂半导体中或者所有结合键处被价电子填满后仍有部分富余的价电子的这类半导体。
17. p型半导体：在所有价电子都成键后仍有些结合键上缺少价电子，而出现一些空穴的一类半导体。
18.光致电导：半导体材料材料受到适当波长的电磁波辐射时，导电性会大幅升高的现象。
材料物理性能期末复习重点-田莳
1.微观粒子的波粒二象性在量子力学里，微观粒子在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。
这种量子行为称为波粒二象性。
2.波函数及其物理意义微观粒子具有波动性，是一种具有统计规律的几率波，它决定电子在空间某处出现的几率，在t时刻，几率波应是空间位置（x,y,z,t)的函数。
此函数称波函数。
其模的平方代表粒子在该处出现的概率。
表示t时刻、（x、y、z）处、单位体积内发现粒子的几率。
3.自由电子的能级密度能级密度即状态密度。
dN为E到E+dE范围内总的状态数。
代表单位能量范围内所能容纳的电子数。
4.费米能级在0K时，能量小于或等于费米能的能级全部被电子占满，能量大于费米能级的全部为空。
故费米能是0K时金属基态系统电子所占有的能级最高的能量。
5.晶体能带理论假定固体中原子核不动，并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动，称单电子近似。
用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论，称能带理论。
6.导体，绝缘体，半导体的能带结构根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。
从下图可以看出，导体中导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，因而导电电子的浓度很大。
在绝缘体中价带和导期隔着一个宽的禁带Eg，电子由价带到导带需要外界供给能量，使电子激发，实现电子由价带到导带的跃迁，因而通常导带中导电电子浓度很小。
半导体和绝缘体有相类似的能带结构，只是半导体的禁带较窄(Eg小)，电子跃迁比较容易1.电导率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。
当施加电压于导体的两端时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为，因而产生电流。
电导率是以欧姆定律定义为电流密度和电场强度的比率：κ=1/ρ2.金属—电阻率与温度的关系金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大，电子就愈易受到散射，当电子波通过一个理想品体点阵时(0K)，它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子被才受到散射(不相干散射)，这就是金属产生电阻的根本原因。
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材料物理性能期末复习考点
1.力学性能
-弹性模量：描述材料在受力后能恢复原状的能力。
-抗拉强度和屈服强度：材料在受拉力作用下能够承受的最大应力。
-强度和硬度：表示材料对外界力量的抵抗能力。
-延展性和韧性：描述材料在受力下发生塑性变形时的能力。
-蠕变：材料在长期静态载荷下发生塑性变形的现象。
2.电学性能
-电导率：描述材料导电的能力。
-电阻率：描述材料导电困难程度的量。
-介电常数和介电损耗：材料在电场中储存和散失电能的能力。
-铁电性和压电性：描述材料在外加电场或机械压力下产生极化效应的能力。
-半导体性能：半导体材料的导电性能受温度、光照等因素的影响。
3.热学性能
-热导率：描述材料传热能力的指标。
-线热膨胀系数：描述材料在温度变化下线膨胀或收缩的程度。
-热膨胀系数：描述材料在温度变化下体积膨胀或收缩的程度。
-比热容：描述单位质量材料在温度变化下吸收或释放热能的能力。
-崩裂温度：材料在受热时失去结构稳定性的温度。
4.光学性能
-折射率：描述光在材料中传播速度的比值。
-透射率和反射率：描述光在材料中透过或反射的比例。
-吸收率：光在材料中被吸收而转化为热能的比例。
-发光性能：描述材料能否发光以及发光的颜色和亮度。
-线性和非线性光学效应：描述材料在光场中的响应特性。
以上是材料物理性能期末复习的一些考点，希望能帮助到你。
但需要注意的是，这只是一部分重点，你还需要结合教材和课堂笔记，全面复习和理解这些概念和原理。
祝你考试顺利！。