天津理工大学材料物理性能学期末总复习

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资源描述

离子导电的影响因素:温度、离子性质、晶格结构、点缺陷离子导体:具有离子导电的固体物质称固体电解质,有些固体电解质的电导率比正常离子化合物电导率高出几个数量级称他们为快离子导体分为三组1、银和铜的卤族和硫族化合物,金属原子在这些化合物键合位置相对随意2、具有β一氧化铝结构的高迁移率的单价阳离子氧化物3、具有氟化钙结构的高浓度缺陷氧化物。本征半导体和杂质半导体的区别:纯洁的半导体成为本证半导体,把由于外部作用而改变半导体的固有性质的半导体成为非本证半导体。超导体的三个特征:1完全导电性:临界温度以下体系电阻为零2:完全抗磁性:磁感应强度B始终为0。3:通量量子化。电极化:在电磁学里,当给电解质施加一个电厂时,由于电介质内部正负电荷的相对位移会产生电偶极子,叫电极化。类氢模型:只由一个原子核和一个电子组成的系流。如何减少反射损失:透过介质表面镀增透膜,讲多次透过的玻璃用折射率与之相近的胶黏起来,以减少空气界面造成损失。能带理论解释电子属性:由电子速度的定义,波失为K的电子和波失为—K的电子,其速度大小相等。方向相反,因此对于满带和未满带,在没有外加电厂的情况下,宏观上不显现出导电性,但在有外电场作用的情况下,波失K会在K空间运动,满带中的这种运动,并不能导电,但未满带会导电,导电中的电子在能带上填充完后,会形成未满带,能够导电,所以是导体。尔绝缘体的电子填充能带后,恰好填满下面的几个能带,而没有未满带。并且最高的满带和最低的空带之间,有很大的带隙,电子不能通过热激发方式跃迁到空带中,因此是不导电的绝缘体。而半导体的能带结果同绝缘体类似,但是其带隙比较窄,满带中的电子会在热激发条件下,少量的电子跳入上面的空带中,因此,随着温度和外加电场的作用,有单向导电体,成为半导体。导体,半导体,绝缘体导电性巨大差异的原因:晶体的周期势场使不同结构的晶体具有不同带结构。荧光和磷光:当激发除去后在10—8s内发出的光成为荧光。磷光由于电子先从补货陷阱内逸出,因此延迟了光子的发射时间。经典的超导体的二流体模型:一种唯象理论模型,解释超导体的零电阻,完全抗磁性和比热容跃迁等性质。一类是超导电子,另一类是正常电子超导电子与晶格震动无相互作用,无能量动量的交换,即不受声子的散射,不携带熵,而正常的电子刚好相反,温度越低,超导电子数密度越大,体系能量越低,越是有序。内耗:一个自由震动的固体,几十与外界完全隔离,他震动的机械能也会主见转化为热能,而使得震动最终停止,如果是强迫震动,则外界必须源源不断的给固体能量,才能维持震动。这种由于固体内部因素使得机械内部因素使得机械能消耗的现象为内耗或阻尼。赛贝克效应:由于不同的金属材料所具有的自由电子密度不同,当两种不同的金属导体接触时在接触面上就会发生电子扩散。设导体A和B的自由电子密度为Na和Nb,且有NaNb,电子扩散的结果使导体A失去电子而带正电,导体B而因获得电子带负电,在接触面形成电场。这个电场阻碍了电子继续扩散,达到动态平衡,在接触区形成一个稳定的电位差,即接触电势:Eab=KBT/elnNA/NB其中EAB(T)为导体AB的结点在温度T时形成接触电势,e为电子电荷,kb为玻尔兹曼常熟,电子的扩散速率与两导体的电子密度有关并和接触去的温度成正比。低温端扩散形成电势差,高温端也扩散形成电势差,但是两者的绝对值是不同的。因此存在温度差所致的电势差。磁滞损耗:是铁磁体等在反复磁化过程中因磁滞现象而消耗的能量。铁磁材料的磁畴形成机理:1磁畴结构是铁磁性(亚铁磁性)材料在正常状态下所具有的一种结构,对应了解体系总体能量的最小值。对于一个磁性材料体系,总能量包括:交换能、各向异性能、磁弹性能、磁畴壁能和退磁场能。2交换能试图使整个晶体磁化到饱和,所有磁矩同一取向,沿易磁化方向,整个体系是一个单畴,这样端面出就有磁极生成,就必然有退磁场,这个退磁场是由分子场磁化这个体系而获得的。3退磁场能在能在体系受分子场的磁化过程中,也就是交换能和各向异性能减小的过程。磁畴如何形成?交换能使整个晶体自发磁化到饱和,磁化方向沿着易磁化方向,使交换能和磁晶各向异性能均达到最小值,但其端面一定产生磁极,有退磁场能,退磁场能上升,磁化已经形成的自发磁化,两个矛盾相互作用使大磁畴分割成小磁畴,减小磁能是分畴的基本动力。但磁畴后,畴壁能增加,故不能无限分畴,随着畴数增加,退磁能降低,畴壁能上升,当两者之和为最小时,分畴停止。内耗产生机制?点阵中原子有序排列引起的内耗,与位错有关的内耗,与晶界有关的内耗。铁磁性反常?(&E效应)未被磁化的铁磁材料,在居里温度以下的弹性模量比不饱和状态的弹性模量低。铁磁反常原因?未被磁化的铁磁材料,由于自身存在自发磁化,他们各个磁畴的取向排列是封闭的,当这种材料在外力作用下发生弹性形变,还将引起磁畴的磁型转化,产生相应的磁致伸缩。材料的热膨胀本质:归结于点阵结构中的质点间平均距离随温度增加而增加,作用力非线性的与位移正比的是简谐振动F=-KX影响热膨胀因素:温度、合金成分、晶体缺陷、晶体各向异性、铁磁性转变导热的微观机制:主要靠晶格震动的声子和自由电子运动实现的固体组成质点只能在平衡位置做微小振动无机非金属导热机制:为声子导热理想气体导热率:K=3/1CVL热导率影响因素:(纯金属)1温度2晶粒大小3立方晶系导热率与晶向无关。非立方晶系晶体热导率表现出各向异性(非金属)1温度影响2化学组成影响3晶体结构影响4晶粒大小和各异性影响5非晶体热导率波尔贴效应:当两种金属组成一个回路并有电流在回路中通过时,将使两种金属的其中一接头处放热,另一个接头处吸热当电流倒转时,则吸放热接头改变,这种效应叫波尔贴效应。Qab=IIabI式中:Qab为接头处吸收波尔贴的速率;IIab为金属A和B相对于波尔贴系数;I为通过的电流强度。通常规定你,电流由A流向B时,有热的吸收,表示为IIAB=IIA-IIB热电性应用:1分析金属材料组织结构的转变2利用塞贝克效应测温3利用塞贝克效应实现温差发电4利用波尔贴效应制冷拉应力来源:1热胀冷缩受到限制产生热应力2温度梯度3多项复合材料因膨胀系数不同材料导热率测量方法:1稳态测试2动态测试物质磁性分为:1抗磁性:没有原子磁矩AG、CU、HG2顺磁性:有原子磁矩无交换作用奥氏体、不锈钢3铁磁性:有有相互交换作用FE、GU、NI4亚铁磁性:有有间接交换作用FE3O45反铁磁性:有直接交换作用氧化锰原子磁矩:电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原子核磁矩技术磁化本质:外加磁场对磁畴的作用过程1磁畴壁迁移2磁畴旋转能量损耗:磁滞、涡流、剩余损耗弹性模量与其他物理量的关系:元素周期、德拜温度特征、熔点弹性模量影响因素:1温度2相变3固溶体4晶体结构滞弹性:1弹性后效2应力弛豫3模量亏损电导率除依赖温度外,还需要与压力,冷加工和缺陷,尺寸,晶向等因素有关。电子波被散射是导体具有电阻的起源,散射机制主要包含两部分:晶格散射,杂质散射。在低温时杂质散射占有主导地位。仅由于材料热膨胀或收缩引起的内应力成为热应力,主要来源于:热胀冷缩受限,温度梯度,复相材料中各相膨胀系数不同。低温超导电性只能在临界温度、临界电流密度、临界磁场强度,以下存在。一个未被磁化到饱和的铁磁性材料,他的应力和应变关系是反常的,形变量有两个部分组成:正常形变、由磁致伸缩效应引起的形变。在本征半导体锗中掺入少量的嫁以后,则此杂质半导体多为:空穴对于各向同性物体,单向拉伸试验表明。在弹性限度内应力和应变之间具有线性关系_这就是胡克定律自由空间中单个铁原子具有的总自旋磁矩是:4uB抗磁性性包括两种类型:正常抗磁性,反常抗磁性

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