川大材料物理性能

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资源描述

1电致伸缩:电介质在外电场的作用下,发生尺寸变化即产生应变现象,起应变大小与所加电压的平方成正比。压电效应:在某些晶体特定的方向上加力,则在里的垂直方向上的平面上出现正负束缚电子。电导率:当施加的电场产生电流时电流密度正比于电场强度,其比例常数即电导率。热电性:在金属导体组成的回路中存在温差或通以电流时,会产生热与电的转换效应。电子轨道磁矩:电子绕原子核运动犹如一环形电流,此环形电流也应在其运动中心产生磁矩。原子本征磁矩:及原子的固有磁矩,包括电子轨道磁矩和自旋磁矩。材料的磁性来源于原子磁矩。原子磁矩包括电子轨道磁矩、电子自旋磁矩和原子核磁矩。抗磁性:来源于带你子轨道运动,凡是电子壳层被填满了的物质都属于抗磁性物质。顺磁性:来源于原子的固有磁矩。产生顺磁性的条件是原子的固有磁矩不为零。在如下的集中情况下源自或正离子具有固有磁矩:1.具有奇数个电子的原子或点阵缺陷。2.内壳层未被填满的原子或离子。矫顽力:退磁时M的变化落后于H的变化,为了使M=H所加的反向磁场。磁滞现象:退磁时M的变化落后于H的变化的现象。磁致伸缩:此题在磁场中磁化,形状和尺寸都会发生变化的现象。磁弹性能:物体在磁化时伸长或收缩受到限制,则在物体内部形成应力,从而内部将产生弹性能,即磁弹性能。磁化现象:物体在外加磁场H作用下,能够产生磁化的材料。磁畴:材料内部原子磁矩自发排成同一方向的微区。磁介质:在外加磁场的作用下能够产生磁化的材料。2铁磁性:在较弱的磁场作用下,能够产生很大的磁化强度,单位体积磁化率是很大的正数,且与外磁场成非线性关系的变化。铁、镍、钴及其合金以及土元素铱、镝。亚铁磁性材料:铁氧体铁磁性物质的磁化曲线是非线性的。居里温度:贴此题在温度高于某临界温度后变为顺磁体。此临界温度称为居里温度或居里点。常用Tc表示根据物质的磁化率,可以把物质的磁性大致分为五大类:抗磁体、顺磁体、铁磁体、亚铁磁体、反铁磁体。自发磁化:铁磁物质内部存在很强的分子场,在分子场的作用下,原子磁矩趋于同向平行,即发生自发磁滞饱和。技术磁化:通过外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向的过程。两种方式:1.磁畴壁的迁移2.磁畴的旋转磁畴壁一般不能穿过晶界。相邻磁畴的界限称为磁畴壁,主要分为两种:180°磁畴壁和90°磁畴壁。磁畴壁具有交换能、磁晶各向异性能、磁弹性能。筹壁内部的能量总比筹内的能量高,壁的厚薄和面积的大小都使它具有一定的能量。磁畴的形状、尺寸、筹壁的类型与厚度总称为磁畴结构。同一磁性材料,如果磁畴结构不同则其磁化行为也不同。磁畴结构受到交换能、磁晶各向异性能、磁弹性能磁畴壁能、退磁能的影响。热焓:表征物质从0K上升到tK所需的能量。比热容:单位质量物质上升1K所需要的能量(条件:无相变)物理含义:晶格热振动状态改变所需要吸收或放出的能量热稳定性,材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力。3热熔:物质温度升高1K所需要的能量。热膨胀:固体材料受热以后晶格震动加剧而引起的容积膨胀。热传导:一块材料的温度不均匀或者两个温度不同的物体接触,热量会自动从高温区向低温区传播的现象。声子:点阵波的能量量子。晶格热振动就是热激发声子。内耗:由于固体内部原因而使机械能小号的现象。模量亏损:由于滞弹性而引起弹性模量随应力作用时间的延长而降低的现象。热导率及其影响因素:1.纯金属导热性a.温度:在低温时,热导率随温度升高而不断增大,并达到最大值,随后热导率在一小温度范围内进本保持不变,当温度升高到某一温度后热导率急剧下降,并在熔点处达到最低值。B.晶粒大小:晶粒粗大热导率高,晶粒越细热导率越低。C.立方晶系的热导率与晶向无关,非立方晶系的晶体的热导率表现出各向异性。D杂质:合金中加入杂质元素会提高残余热阻,热系数降低。E.原子结构:通过价电子的排列影响。F.气孔:气孔是热的不良载体。2.合金的热导性:两种金属构成连续无序固溶体时,溶质组元浓度越高,热导率降低越多,且热导率最小值靠近原子浓度50%处,当组元为铁及过渡族金属时,热导率比值比50%处有较大的偏离。当为有序固溶体时,热导率提高,最大值对应有序固溶体化学组分,钢种的合金元素、杂质及组织状态都影响其热导率。热电势的影响因素:1.金属本性(逸出功、自由电子)半导体热电势大鱼金属热电势。2.合金元素形成固溶体合金元素加入电阻率升高,热电势降低。3.相变a.同素异构b.马氏体相变,A-M析出过饱和固溶体,热电势升高,c.亚稳定组织析出,高能态向低能态转,热电势降低。4.塑性变形:金属的变形越大,变形能越大与退火金属形成的热电势差增大。5.外加压力:改变原子震动状态、原子大小和间距。6.外加磁场:既有增大也有减小,视温度范围而定。7.钢的组织:C含量及热处理方式影响钢的组织,对热电势也有一定的影响。4内耗的影响因素:1.点缺陷(间隙原子、置换原子、空位)在晶体中呈完全无规则分部,称为无序状态假设某种点缺陷对其周围原子产生不对称畸变,在外加应力作用下,原子所处位置的能量出现差异,点缺陷将重新分布来偏离无序状态,称为有序化。有序化是他用过原子扩散来进行的,而原子的扩散需要一定的弛豫时间,因而有序变化引起的非弹性变形总是落后于应力。振动时产生内耗2.位错:位错的内耗特征是他强烈的依赖于冷加工程度,退火的纯金属。即使有轻微的变形也可以使其内耗增加数倍。相反,退火可以使金属的内耗显著下降。3.晶界:晶界具有粘滞行为并且在切应力作用下产生弛豫现象,晶界粘滞性流动引起能量消耗。内耗的作用:1.测定钢中的自由碳和氮。2.确定稀土元素在钢中(固溶态)存在方式3.研究钢中氢脆和回火脆性4.高阻尼材料和形状记忆合金的处理时效过程中发生的扩散相变和沉淀时所引起的内耗。6.研究过饱和固溶体的沉淀7.研究金属的疲劳。电阻的影响因素:1.温度:一般规律,金属的温度越高电阻也越大,但是过渡族金属电阻与温度的关系经常出现反常,特别是具有铁磁性的金属在发生磁性转变时温度升高至金属发生同素异形转变时电阻率常出现反常2.压力:拉应力使原子间距增大,电阻增大,压应力使原子间距减小,电阻下降。3.冷加工:引起金属晶格畸变,增加电子散射几率同时也会引起金属晶体原子键的改变,导致原子兼具改变,电阻增大。4.热处理:淬火形成过饱和固溶体,溶质饱和,晶格畸变增加,电阻增大,退火、回火、回复再结晶,使得位错密度降低,晶格畸变减少,电阻降低。5.空位:间隙原子及他们的组合,位错等晶体缺陷是金属的电阻率提高。6.晶粒大小:晶粒越小,晶界越多,而缺陷也越多,电阻越大。7.试样尺寸越小,电子散射越大,电阻越高。8.各向异性,单晶对称性差各晶向导电性不同9.合金元素:a.合金元素以固溶体形式存在,溶剂的晶格发生扭曲畸变电阻率提高过渡族元素反常。B.合金元素有序化时,电阻率下降。C.不均匀固溶体升高电阻,当回火温度超过550°时反常升高的电阻率开始消失d.化合物、中间相:当两种金属的原子形成化合物时,其电阻率比纯金属电阻率要高,中间相的导电性介于固溶体和化合物之间e.多相合金电阻与组分。相的形貌、大小和分布有关。电阻法的应用:通过测量材料电阻率变化来研究材料内部组织结构及缺陷的方法称为电阻法。1.测定固溶体溶解度曲线2.研究合金时效:时效初期电阻率反常升高,这同形成G.P区有关,当固溶体脱5溶析出新相,时效析出第二相,合金电阻率开始下降3.研究马氏体转变:一般形成合金,电阻急剧上升,M消失,电阻下降,所以从电阻变化的特点可以确定热弹马氏体相变的温度范围。4.研究疲劳和裂纹扩展:在疲劳过程中,按时样电阻变化大致可分为四个阶段5.回归现象研究。热膨胀影响因素:1.温度:温度越高,热膨胀系数越大2.合金成分和相变a.固溶:对大多数合金来说如合金形成单一相固溶体,则合金的热膨胀系数一般会在组元的热膨胀之间。B.中间相:金属键、共价键、原子结合力上升,从而热膨胀系数下降.多相合金:类似于机械混合,热膨胀系数取决于相的热膨胀系数,相的比例。D.相变:一级相变伴随着比容的突变,相应的热膨胀系数将有不连续变化,其转变点处热膨胀系数无限大。耳机相变处热膨胀系数曲线上有拐点。3.晶体缺陷:淬火形成的过饱和的溶质原子,辐照,空位或者线缺陷浓度升高引起提及增大,元之间结合力受影响,热膨胀系数上升。4.晶体各向异性:对于结构对称较低的金属或者合金其热膨胀系数有各向异性。5.铁磁性转变:对于铁磁性金属或者某些合金,在正常的热膨胀系数趋向上出现附加的热膨胀峰,即反常热膨胀6.热循环;循环次数越高,热膨胀曲线形状几乎不变,但回路变小,甚至消失。若在更高的温度下加热,应力下降,回路恢复。热电性的应用:1.研究合金时效AL-4Mg-8Zn冷时效,在50°以下时效,主要形成G.P区,G.P区偏聚电阻升高。Mg、Zn聚合,基体合金元素贫化。热时效,50-275°时效析出第二相,固溶体降低,电阻降低。2.马氏体回火:淬火马氏体比退火态的相同材料热点值负值更大,过饱和碳浓度变化导致热电性的变化3.热电性测温4.温差发电5.电制冷铁磁性产生的条件:1.原子内部要有为添满的电子壳层。2.rab/r之比>3,使交换积分A大于0.影响磁畴壁迁移的因素:1.铁磁材料中的夹杂物、第二相、空隙的数量及分布。2.内应力起伏大小和分布,起伏越大分部越不均匀,对磁畴壁的迁移阻力越大。3.磁晶各向异性能的大小:降低磁晶各向异性能可提高磁导率4.磁致伸缩性能和磁弹性能:较小的磁致伸缩和磁弹性能可能增加磁导率。影响合金铁磁性和亚铁磁性的因素:1.温度:高于居里温度,饱和磁化强度Ms降为0,铁磁性消失,材料变成顺磁性材料,亚铁磁性是由不同相磁矩方向的磁结构构成,当温度增加时,每种磁机构对温6度反应不会完全相同,在低于居里温度条件下,各类铁磁和亚铁磁性均随温度升高而降低,直到居里温度附近,有一个急剧下降2、加工硬化引起晶体点阵扭曲,晶粒破碎,内应力增加,所以会引起与组织有关的磁性改变。再结晶退火与加工硬化的作用相反,晶粒越细晶界越多对磁化阻力越大。3.合金因素:绝大多数合金元素都将降低饱和磁化强度,只有co例外间隙固溶体要比替换固溶体磁性差,合金中析出第二相以及他的形状大喜爱哦、分布对于组织敏感的各此项能影响极其显著。热处理组织变化。其次性能也发生变化,含碳量升高。Ms点下降因为fe3c是弱铁磁相,同一含碳量的钢,淬火太的ms低,因为残余奥氏体为非铁磁相,形成多相合金,若各相都是铁磁相,则合金的总磁化强度将由组成相的饱和磁化强度线性组合4.应力:应力与朗格大异号不利于磁化。M下降。顺磁抗磁的影响因素:1.温度:顺磁,一般遵循居里定律,但温度对抗磁性无影响。2.同素异构,晶格类型变化,原字间距变化,电子运动i状态的发生变化。3.加工硬化:原子间距变化,退火与加工硬化作用相反。4.晶粒细化:高度细化,可实现抗磁性向顺磁性的转变。5.合金元素:形成固溶体,磁化率沿着两组元呈平滑曲线无突变形成中间相,磁化率发生突变,加入高价sb抗磁质,抗磁性大大增加,加入强顺磁元素pd,抗磁性大大减弱,经高度加工硬化后的铜可由抗磁性变为顺磁性6.固溶体有序化:原子间结合力发生变化,引起原子间距离变化和弹性变化。弹性模量的影响因素:1.原子结构:价电子数增加,原子半径减小,弹性模量增大。(非过渡族元素),过渡族元素的E都很大,同一元素不同的晶型致密度上升E上升,非过渡族,同一周期,原子序数上升,价电子数上升原子半径下降,E上升。同一组元素:原子序数上升,原子半径上升,E下降2.温度T升高,原子间距增大,E下降3.相变:相变导致金属与合金的弹性模量出现反常变化。4.合金:a固态完全互溶,二元固溶体的E作为原子浓度的函数几乎呈直线变化,在固溶体中具有过渡族金属时,对直线规律出现偏高。溶质对合金元素的影响有两个:a.溶质原子加入造成晶格畸变是合金E下降。B。溶质原子可能阻碍位错线的弯曲和运动减弱点阵畸变对E的影响,所以当溶质和溶剂原子间的结合力大大增加,E增加。5.晶体结构:E是依照晶体的方向而改变的,不同晶相,密度不同,E不同。热分析应用:1.建立合金状态图2.测定钢的转变曲线3.研究一铺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