材料物理性能测试思考题答案

)（E k →第一章：材料电学性能1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力（电阻率）,人们通常将材料划分为：）（）超导体（）（）导体（）（）半导体（）（）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。

所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。

施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。

自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。

E J →→=σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度）,它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。

（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。

《材料物理性能》思考题第一章热学性能1.1 概述1、材料的热学性能包括热传导、热稳定性、热容和热膨胀等。

2、什么是格波？答；由于晶体中的原子间存在着很强的相互作用，原子的微振动不是孤立的，原子的运动状态（或晶格振动）会在晶体中以波的形式传播，形成“格波”。

3、若三维晶体由N个晶胞组成，每个晶胞中含有S个原子，则晶体中格波数为3NS 个，格波支数为3S 个。

4、受热晶体的温度升高，实质是晶体中热激发出的声子数目的增加。

5、举例说明某一材料热学性能的具体应用。

1.2 热容1、什么是比热容和摩尔热容（区分：定压摩尔热容和定容摩尔热容）？答；比热容(c)：质量为1k g的物质在没有相变和化学反应条件下温度升高1 K所需要的热量。

[ J/(kg·K) ]摩尔热容( Cm )：1 mol物质在没有相变和化学反应条件下温度升高1 K所需要的热量。

[ J/(mol·K) ]3、固体热容的经验定律和经典理论只适用于高温，对低温不适用！4、由德拜模型可知，温度很低时，固体的定容摩尔热容与温度的三次方成正比（德拜T3定律）。

5、金属热容由晶格振动热容和自由电子热容两部分组成。

6、自由电子对热容的贡献在极高温和极低温度下不可忽视，在常温时与晶格振动热容相比微不足道！7、一级相变对热容的影响特征是什么？8、影响无机材料热容的因素有哪些？9、对于隔热材料，需使用低热容（如轻质多孔）隔热砖，便于炉体迅速升温，同时降低热量损耗。

10、什么是热分析法？DTA、DSA和TG分别是哪三种热分析方法的简称？举例说明热分析方法的应用。

答；在程序控制温度下，测量物质的物理性质（如质量、温度、热量、尺寸、力学特性、磁学特性等）与温度关系的一种技术差热分析差示扫描量热法1.3 热膨胀1、什么是线或体膨胀系数？答；温度升高1 K时，物体的长度（体积）的相对增加量。

2、固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中质点平均距离随温度升高而增大。

材料物理性能课后习题答案材料物理性能习题与解答目录1 材料的力学性能 (2)2 材料的热学性能 (12)3 材料的光学性能 (17)4 材料的电导性能 (20)5 材料的磁学性能 (29)6 材料的功能转换性能 (37)1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。

1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表)(0114.0105.310101401000940cmEAlFlEll=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε10909.40⨯0851.01=-=∆=AAllε名义应变1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。

解：根据 可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。

证：1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。

解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：)21(3)1(2μμ-=+=B G E )(130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈⨯=+⨯=+=μ剪切模量)(390)(109.3)7.01(3105.3)21(388MPa Pa E B ≈⨯=-⨯=-=μ体积模量.,.,11212121212121S W VS d V ld A Fdl W W S W VFdl Vl dl A F d S l l l l l l ∝====∝====⎰⎰⎰⎰⎰⎰亦即做功或者：亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量).1()()(0)0()1)(()1()(10//0----==∞=-∞=-=e e e Et t t σσεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。

有用【2 】电子数：不是所有的自由电子都能参与导电,在外电场的感化下,只有能量接近费密能的少部分电子,方有可能被激发到空能级上去而参与导电.这种真正参加导电的自由电子数被称为有用电子数.K状况：一般与纯金属一样,冷加工使固溶体电阻升高,退火则降低.但对某些成分中含有过渡族金属的合金,尽管金相剖析和Ｘ射线剖析的成果以为其组织仍是单相的,但在回火中发明合金电阻有反常升高,而在冷加工时发明合金的电阻明显降低,这种合金组织消失的反常状况称为K状况.X射线剖析发明,组元原子在晶体中不平均散布,使原子间距的大小明显波动,所以也把K状况称为“不平均固溶体”.能带：晶体中大量的原子聚集在一路,并且原子之间距离很近,致使离原子核较远的壳层产生交叠,壳层交叠使电子不再局限于某个原子上,有可能转移到相邻原子的类似壳层上去,也可能从相邻原子活动到更远的原子壳层上去,从而使本来处于统一能量状况的电子产生渺小的能量差异,与此相对应的能级扩大为能带.禁带：许可被电子占领的能带称为许可带,许可带之间的规模是不许可电子占领的,此规模称为禁带.价带：原子中最外层的电子称为价电子,与价电子能级相对应的能带称为价带.导带：价带以上能量最低的许可带称为导带.金属材料的根本电阻：幻想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关,可以算作为根本电阻,根本电阻在绝对零度时为零.残余电阻(残剩电阻)：电子在杂质和缺点上的散射产生在出缺点的晶体中,绝对零度下金属呈现残剩电阻.这个电阻反应了金属纯度和不完全性.相对电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是权衡金属纯度的重要指标.残剩电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率.实用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为残剩电阻率.相对电导率：工程顶用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电机能.把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ=0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之比拟的百分数即为该导体材料的相对电导率.马基申定章(马西森定章)：ρ＝ρ’＋ρ(T)在一级近似下,不同散射机制对电阻率的进献可以加法乞降.ρ’：决议于化学缺点和物理缺点而与温度无关的残剩电阻率.ρ(T)：取决于晶格热振动的电阻率(声子电阻率),反应了电子对热振动原子的碰撞.晶格热振动：点阵中的质点(原子.离子)环绕其均衡地位邻近的渺小振动.格波：晶格振动以弹性波的情势在晶格中传播,这种波称为格波,它是多频率振动的组合波.热容：物体温度升高1K时所须要的热量(J/K)表征物体在变温进程中与外界热量交流特点的物理量,直接与物资内部原子和电子无规矩热活动相接洽.比定压热容：压力不变时求出的比热容.比定容热容：体积不变时求出的比热容.热导率：表征物资热传导才能的物理量为热导率.热阻率：界说热导率的倒数为热阻率ω,它可以分化为两部分,晶格热振动形成的热阻(ωp)和杂质缺点形成的热阻(ω0).导温系数或热集中率：它表示在单位温度梯度下.单位时光内经由过程单位横截面积的热量.热导率的单位：W/(m·K)热剖析：经由过程热效应来研讨物资内部物理和化学进程的试验技巧.道理是金属材料产生相变时,伴随热函的突变.反常膨胀：对于铁磁性金属和合金如铁.钴.镍及其某些合金,在正常的膨胀曲线上消失附加的膨胀峰,这些变化称为反常膨胀.个中镍和钴的热膨胀峰向上为正,称为正反常;而铁和铁镍合金具有负反常的膨胀特点.交流能：交流能E ex =－2A σ1σ2cos φ A —交流积分常数.当A ＞0,φ＝0时,E ex 最小,自旋磁矩自觉分列统一偏向,即产生自觉磁化.当A ＜0,φ＝180°时,E ex 也最小,自旋磁矩呈反向平行分列,即产生反铁磁性.交流能是近邻原子间静电互相感化能,各向同性,比其它各项磁自由能大102～104数目级.它使强磁性物资相邻原子磁矩有序分列,即自觉磁化.磁滞损耗：铁磁体在交变磁场感化下,磁场交变一周,B-H 曲线所描写的曲线称磁滞回线.磁滞回线所围成的面积为铁磁体所消费的能量,称为磁滞损耗,平日以热的情势而释放.磁滞损耗Q HdB =⎰ 技巧磁化：技巧磁化的本质是外加磁场对磁畴的感化进程即外加磁场把各个磁畴的磁矩偏向转到外磁场偏向(和)或近似外磁场偏向的进程.技巧磁化的两种实现方法是的磁畴壁迁徙和磁矩的迁移转变.请画出纯金属无相变时电阻率—温度关系曲线,它们分为几个阶段,各阶段电阻产生的机制是什么？为什么高温下电阻率与温度成正比？1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ;2—ρ电-声∝T 5 ( T< <ΘD );3—ρ电-电∝T 2 ( T ≈2K ) 分为三个阶段：(1)温度T > (2/ 3)ΘD 阶段, 电阻率正比于温度,即ρ(T) =αT .电阻产生的机制是电子—声子(离子)散射.(2)温度T< <ΘD 阶段,电阻率与温度成五次方关系, 即ρ∝T 5.电阻产生的机制是电子—声子(离子)散射,(3)在极低温度(T ≈2K)阶段,电阻率与温度成2 次方关系, 即ρ∝T 2 , 电阻产生的机制是电子—电子之间的散射.根据公式***2*2212ρμ==m v m v n e L n e ,1μ=L (称为散射系数).对金属来说,温度升高离子热振动的振幅愈大,电子就愈易受到散射,故可以以为μ与温度成正比,则ρ也就与温度成正比(因为式子中其他的量均与温度无关),这就是高温下电阻率与温度成正比的原因.用电阻法研讨金属冷加工时为什么要在低温？根据马西森定律, 冷加工金属的电阻率可写成ρ= ρ′+ρM式中：ρM 表示与温度有关的退火金属电阻率;ρ′是残剩电阻率.试验证实,ρ′与温度无关,换言之,dρ/ dT 与冷加工程度无关.总电阻率ρ愈小,ρ′/ ρ比值愈大,所以ρ′/ ρ的比值随温度降低而增高.显然,低温时用电阻法研讨金属冷加工更为适合. 从导体.半导体.绝缘体材料能带构造剖析其导电机能不同的原因.导体：价带与导带重叠,无禁带.或价带未被电子填满,这种价带本身即为导带.这两种情形下价电子都是自由的, 就像金属具有大量的如许的自由电子,所以具有很强的导电才能.半导体和绝缘体：满价带和空导带之间具有禁带.半导体：禁带宽度小,在热.光等外界前提感化下,价带中的部分电子有可能获得足够的能量而超出禁带到达其上面的空带,形成导带.并且价带中消失了电子留下的空穴.导带中的电子和价带中的空穴在电场的感化下沿相反的偏向定向移动,产生电流.导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时消失的导电方法称为本征导电,其特点是参加导带的电子和空穴浓度相等,这种半导体称为本征半导体.绝缘体：禁带宽度很大,电子很难超出禁带到达其上面的空带,外电场的感化下几乎不产生电流.金属材料电阻产生的本质.当电子波经由过程一个幻想晶体点阵时(0K) , 它将不受散射;只有在晶体点阵完全性遭到损坏的地方, 电子波才受到散射(不相关散射) , 这就是金属产生电阻的根本原因.因为温度引起的离子活动(热振动) 振幅的变化(平日用振幅的均方值表示),以及晶体中异类原子.位错.点缺点等都邑使幻想晶体点阵的周期性遭到损坏.如许,电子波在这些地方产生散射而产生电阻,降低导电性.为什么金属材料的导电性随温度的升高而降低,而非金属材料的导电性随温度的升高而升高？对于金属材料：温度升高,晶格热振动加剧,声子电阻率升高,而残剩电阻率不变,故金属材料的导电性随温度的升高而降低.对于非金属材料：温度升高,材料的电子或载流子活动才能加强,数目也增长,传递电荷的才能加强,导电性加强. 金属材料受力后电阻率的变化.(1)拉力在弹性规模内单向拉伸或扭转应力能进步金属的ρ,并有(2)压力对大多半金属来说,在受压力情形下电阻率降低.0(1)p ρρϕ=+ϕ—压力系数,为负.几乎所有纯元素随温度变化电阻压力系数几乎不变.正常金属元素：电阻率随压力增大而降低;(铁.钴.镍.钯.铂.铱.铜.银.金.锆.铪等)反常金属元素：碱金属.碱土金属.稀土金属和第V 族的半金属,它们有正的电阻压力系数,但随压力升高必定值后系数变号,研讨表明,这种反常现象和压力感化下的相变有关.高压力还能导致物资的金属化,引起导电类型的变化,并且有助于从绝缘体—半导体—金属—超导体的某种改变.固溶.冷加工对金属材料电阻率的影响及原因.形成固溶体时,导电机能降低.即使是在低导电性的金属中溶入高导电性的金属溶质也是如斯,但电阻随成分持续变化而无突变.对于持续固溶体,当组元A 溶入组元B 时,电阻由B 组元的电阻值逐渐增大至极大值后再逐渐减小到A 组元的电阻值.原因：(1)引起晶体点阵畸变,增长了电子的散射,原子半径差越大,固溶体的电阻也越大;0(1)γρρασ=+(2)杂质对幻想晶体的局部损坏;(3)合金化引起能带构造变化,移动费米面(0K时电子最高能级)并改变了电子能态的密度和有用导电电子数;(4)合金化影响弹性常数,使点阵振动的声子谱改变.一般,冷加工引起电阻率增大.室温下测得经相当大的冷加工变形后纯金属(如铁.铜.银.铝)的电阻率, 比未经变形的总共只增长2%～6%.只有金属钨.钼破例, 当冷变形量很大时, 钨电阻可增长30%～60% , 钼增长15%～20%.一般单相固溶体经冷加工后, 电阻可增长10%～20%.而有序固溶体电阻增长100% , 甚至更高.也有相反的情形, 如Ni-Cr,Ni-Cu-Zn,Fe-Cr-Al 等中形成K状况, 则冷加工变形将使合金电阻率降低.原因：冷加工引起金属晶格畸变,增长电子散射几率;同时也会引起金属晶体原子联合键的改变,导致原子间距变化.固溶体的有序化对其电阻率有何影响？为什么？固溶体产生有序时,其电阻率明显降低.固溶体产生有序化时对导电性的影响：(1)使点阵纪律性加强,削减了对电子的散射而使电阻率降低(2)使组元间的互相化学感化加强,使有用电子数削减,从而引起电阻率的升高.上述两种相反的感化中,第一种感化占主导地位,是以有序化一般表现为电阻率降低.有序化程度越高,电阻率就越低.将下列物资按热导率大小排序,并解释来由：(1)铬(2)银(3)Ni-Cr合金(4)石英(5)铁(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英银在五种物资中导电机能最佳,铁次之.合金热导率平日小于纯金属.铬的性质比较接近半导体.石英是绝缘体.导电率：(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.根据魏德曼—弗兰兹定律,热导率与电导率之间消失如下关系：/LTλσ=.所以,(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.为什么说材料热学机能的物理本质都与晶格热振动有关?固体材料的各类热学机能就其物理本质而言,均与构成材料的质点(原子.离子)热振动有关.固体材料由晶体或非晶体构成,点阵中的质点（原子.离子）老是环绕其均衡地位作渺小振动,这种振动称为晶格热振动.材估中质点之间的振动消失的关系和感化.材料内能的本质.热容的物理本质.C p与C v的物理意义是什么？可否经由过程试验测量？C p与C v哪个大,为什么？若温度升高时物体的体积不变,物体接收的热量只用来知足温度升高物体内能的增长,此种前提下的热容称为定容热容(C v).若温度升高时物体的压力不变,物体接收的热量除了用来知足温度升高物体内能的增长外,还对外做功,此种前提下的热容称为定压热容(C p).对于金属,C v不能直接经由过程试验测量,需由试验测得C p,再换算得到C v.C p大于C v,这是因为定压比热容中含有体积膨胀功,2mα-=VP VV Tc cK.故在雷同质量的前提下,Cp更大.材料热容随温度的变化纪律.Ⅰ区：T：0～5K,C v∝TⅡ区： c v∝T3,T达到时,C v＝3R.Ⅲ区： c v＞3R,增长部分主如果自由电子热容的进献.热容经验定律的内容及其与现实相符的情形.若晶体有N个原子,则有3N个自由度.金属原子的热振动既具有动能,又具有位能,两者不断地互相转换,且平均动能与平均位能统计地相等(每个振动自由度平均动能和平均位能都为1/2kT) .所以一摩尔金属的总内能应为U m＝3NkT＝3RT.金属的定容摩尔热容为：热容经验定律杜隆－珀替定律(Dulong-Petit rule)的内容是所有金属的摩尔热容是一个与温度无关的常数,其数值接近于3R.与现实相符的情形是：(1)以为热容与温度无关,与事实不符.(2)以为所有元素热容雷同,构成化合物时,分子热容等于各原子热容之和,与事实不完全相符.(3)低温时.轻元素与事实差别很大.(4)除轻元素外,大部分元素与固体物资在非低温时,与事实十分接近.与现实不相符的原因：假设与前提问题,原子(各类元素.任何温度)平均动能.位能相等,模子过于简化.把原子的振动能量看作是持续的,不相符能量不持续性的量子化前提.热容爱因斯坦模子.德拜模子的前说起其与事实相符情形,不完全相符的原因.爱因斯坦模子(1)前提：晶格中每个原子(离子)都在其格点作振动,各个原子的振动是自力而互不依附,每个原子都具有雷同的四周情形,因而其振动频率v都是雷同的,原子振动的能量是不持续的.量子化的.可把原子的振动看作是谐振子的振动.(2)事实相符情形：在高温时热容和杜隆—珀替定律一致,并和热容曲线相符得较好.值一般在100～300K规模.(3)不完全相符的原因：在低温时,热容与温度之间的关系中消失指数项,不相符试验的C v=T3 关系,即跟着温度的降低,爱因斯坦热容理论值比试验值要更快地降低而趋近于零.原因在于把原子的振动算作是孤立的,并疏忽了振子振动频率的差别.德拜模子(1)前提：在爱因斯坦量子热容理论基本上加以完美的.以为：晶体中各原子间消失着弹性的斥力和吸力,这种力使原子热振动互相受连累而达到相邻原子间调和地振动.波长较长,属于声频波规模(相当于弹性振动波).因为弹性波波长弘远于晶格常数,可近似地把晶体视为持续介质,把弹性波的振动也可近似地视为持续的,其振动频率可持续散布在零到v m之间.(2)事实相符情形：在高温下原子都几乎以最大频率振动,因而使热容接近于一个常数.此时德拜热容理论与经典热容理论.爱因斯坦热容理论一致.在低温时,金属温度升高所接收的热量主如果用来加强晶格的振动,即使得具有高频振动的振子数急剧地增多,C v与T3 成正比.当T=0K时,C v=0.这也完全相符试验纪律.(3)不完全相符的原因：在很接近0K的温度规模,德拜热容理论与试验纪律消失着误差.原因在于德拜理论只斟酌了晶格振动对热容的进献,而未斟酌自由电子对热容的进献.在极低的温度下,因为晶格振动的能量已趋近于零,自由电子的动能便不可被疏忽,它成为对热容的重要进献者.材料热容与温度关系的经验公式.剖析材料热膨胀特点的工程意义.会使釉层脱材料热膨胀系数随温度的变化情形.材料热膨胀的机理.格律乃森定律的内容及原因.格律乃森(Gr üneisen)从晶格振动理论导出金属体膨胀系数与热容间消失的关系式： V r C KV β=式中：γ是格律乃森常数,是表示原子非线性振动的物理量,一般物资γ在1 .5 - 2 .5 间变化;K 是体积模量; V 是体积;C V 是等容热容.从热容理论知, 低温下C V 随温度T 3 变化, 则膨胀系数在低温下也按T 3 纪律变化, 即膨胀系数和热容随温度变化的特点根本一致.体膨胀系数与定容热容成正比,它们有类似的温度依附关系,在低温下随温度升高急剧增大,而到高温则趋势平缓. 固溶和冷加工对材料的λ(热导率)有何影响？为什么？程减小,热哪些身分会影响材料的热导率？若何影响？(1)对于纯金属,影响其电导率身分有：温度.晶粒大小.晶向.杂质.具体地来说：根据导热机制可以推论高电导率的金属就有高的热导率. ①热导率与温度关系：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,热导率在一小段温度规模内根本保持不变;当温度升高到某一温度后,热导率开端急剧降低,并在熔点处达到最低值.但像铋和锑这类金属融化时, 它们的热导率增长一倍,这可能是过渡至液态时,共价键合削弱,而金属键合加强的成果.在德拜温度以上略成直线关系,0(1)r T λλα=+.在德拜温度以下,某些金属的热导率遵守格留涅申定律而变化,-3T λα=铁磁性金属或合金的热导率与温度曲线在居里点时有转折.②晶粒大小的影响：一般情形是晶粒粗大,热导率高;晶粒愈细,热导率愈低.③立方晶系的热导率与晶向无关.非立方晶系晶体热导率表现出各向异性.④所含杂质强烈影响热导率.当参加少量杂质时,组元的热导率降低很激烈,但跟着浓度的增长对热导率的影响要小得多.(2)对于合金两种金属构成持续无序固溶体时, 溶质组元浓度愈高, 热导率降低愈多, 并且热导率最小值接近原子浓度50%处.当组元为铁及过渡族金属时,热导率最小值比50%处有较大的偏离.当为有序固溶体时,热导率进步,最大值对应于有序固溶体化学组分.(3)对于无机非金属材料比较而言, 金属材料热导率的影响身分比较单一,而无机非金属材料就庞杂一点.是以,金属材料热导率的影响身分对无机非金属材料都同样的有感化,只是因为陶瓷材料相构造庞杂一点,包括玻璃相和必定孔隙率.①化学构成的影响：对于无机非金属材料来说,材料构造的相对原子质量愈小,密度愈小,弹性模量愈大, 德拜温度愈高, 则热导率愈大, 所以轻元素的固体和联合能大的固体热导率较大,固溶体的情形与金属固溶体的变化趋势类似,和金属固溶体类似,杂质浓度很低时, 杂质降低热导率效应十分明显;杂质浓度增高时,杂质效应削弱,在低温下杂质效应将会更明显. ②晶体构造的影响：晶体构造愈庞杂,晶格振动的非线性程度愈大,其散射程度愈大,是以声子平均自由程较小,所以热导率便低了.③晶粒大小和各向异性的影响：与对金属的热导率影响雷同.同样化学构成的多晶体的热导率总比单晶小.④非晶体的热导率：非晶体的热导率在所有温度下都比晶体小.玻璃是无机的非晶体材料,其热导率变化有其特别性. ⑤疏散相的影响：常见复相陶瓷的典范微不雅构造是疏散相平均地疏散在持续相中.热导率可以按下式盘算：式中：κc .κd 分离为持续相和疏散相的热导率;φd 为疏散相的体积分数.⑥气孔率的影响：无机材料常含有气孔,气孔对热导率的影响较庞杂.假如温度不是很高,且气孔率不大,尺寸很小,散布又平均,可以以为此时的气孔是复相陶瓷的疏散相, 此时热导率可以按上式处理.只是因为与固相比拟,其热导率很小,可以近似以为零, 且κc /κd 很大,此时κ≈κs ( 1-φ气孔).式中：κs 为陶瓷固相热导率;φ气孔为气孔的体积分数.斟酌气孔的辐射传热时,按下式盘算：式中：P 为气孔面积分数;PL 是气孔的长度分数;ε为辐射面的热发射率;G 是几何因子;纵向长条气孔G=1,横向圆柱形气孔G =π/4, 球形气孔G = 2/ 3;d 是气孔最大尺寸.(5)对于本征半导体在本征半导体中,导带中电子和价带中的空穴随温度升高而增长,这导致热导率随温度升高而升高.可以采取哪些措施进步材料的磁导率？其理论根据是什么？(1)清除材估中的杂质;(2)把晶粒培养到足够大并呈等轴状;(3)形成再结晶织构;(4)采用磁场中退火.(1)的理论根据是如当杂质固溶在材估中会造成点阵扭曲,当杂质呈搀杂物消失时则使畴壁穿孔,这都邑给畴壁迁徙造成阻力,导致磁导率降低,矫顽力上升.(2)的理论根据是晶粒足够大,使得晶界削减,畴壁迁徙变得加倍轻易.(3)的理论根据是再结晶织构具有偏向性,在该偏向的磁导率会明显增大.(4)的理论根据是在沿轴向的磁场中迟缓冷却时,磁畴将在室温磁化时沿应伸长(在正磁致伸缩情形下)的偏向预先伸长,如许经由磁场中退火的样品,其磁致伸缩将不妨害磁化,样品的磁化将变得加倍轻易,从而在该偏向会有高的磁导率.铁磁性物资中的互相感化能有哪些？各有什么特色？个中哪种能量最大？铁磁性物资中的互相感化能有：磁晶各向异机能.磁弹机能.交流感化能.退磁能.磁晶各向异机能是指沿不同晶轴偏向的能量差.其特色是在易磁化轴上,磁晶各向异机能最小.物体在磁化时要伸长(或压缩),假如受到限制,不能伸长(或缩短),则在物体内部产生压应力(或拉应力),物体内部将产生的磁弹机能.其特色是物体内部缺点.杂质等都可能增长其磁弹机能.交流感化能是指近邻原子间静电互相感化能,其特色是各向同性,比其它各项磁自由能大102～104数目级.它使强磁性物资相邻原子磁矩有序分列,即自觉磁化.而其它各项磁自由能退磁能是指退磁场与铁磁体的互相感化能.其特色是退磁能与材料的退磁因子N,磁化强度M的平方成正比.N值.M2越大,退磁能越大.总的来说,磁晶各向异机能.磁弹机能.退磁能不改变其自觉磁化的本质,而仅改变其磁畴构造.个中,交流感化能的能量最大.物资抗磁性产生的本源是什么？为什么任何物资在磁场中都产生抗磁性？理论研讨证实, 抗磁性起源于电子轨道活动, 故可以说任何物资在外磁场感化下均应有抗磁性效应.但只有原子的电子壳层完全填满了电子的物资, 抗磁性才能表现出来, 不然抗磁性就被别的磁性掩饰了.无外H的时刻：电子壳层已填满的原子总磁矩为0.有外H感化时：即使总磁矩为0的原子,也会产生磁矩.不管循轨活动的偏向是绕H轴向顺时针照样逆时针,电子的循轨活动在外H感化下都邑产生抗磁矩,即产生的附加磁矩老是与外H偏向相反,这就是物资产生抗磁性的原因.物资顺磁性产生的本源是什么？物资的顺磁性是若何产生的？物资顺磁性产生的本源是：原子(离子)的固有磁矩.无外H的时刻：因为热活动的影响,固有磁矩的取向为无序的,宏不雅上无磁性.外H感化下：固有磁矩与H感化,有较高的静磁能,为降低静磁能,固有磁矩改变与H的夹角,趋于排向外H偏向,表现为正向磁化.在常平和H不是很高的情形下,M与H成正比,磁化要战胜热活动的干扰,磁矩难以有序分列,故顺磁化进行十分艰苦,磁化率较小.。

材料物理思考题1、表面张力的定义。

答：在两相(特别是气-液)界面上，由于分子引力不均衡而产生指向液体方向并与表面相切的力称为表面张力。

2、简述影响聚合物表面张力的因素，举例说明减少聚合物表面张力的方法。

答：(1)温度的影响。

温度升高，表面张力下降。

(2)化学结构。

表面张力大小主要取决于聚合物分子中的链节单元结构。

通常，非极性聚合物较极性聚合物的表面张力值低。

(3)分子量及其分布。

聚合物中分子量小的部分会使其表面张力减小，尤其使它们有浓集于聚合物表面的趋势，从而引起表面张力下降。

(4)高分子物态转变的影响。

当聚合物从玻璃态转变为橡胶态时表面张力呈现连续性变化，结晶－熔融转变过程中表面张力呈不连续性变化。

随表面结晶度的提高，表面张力也不断增大。

(5)在共聚物中，表面能低的共聚组分具有吸附于表面的倾向。

(6)共混。

共混物的表面张力随其相容性的减小而增加。

(7)添加剂。

低表面能添加剂具有降低聚合物表面张力的作用。

举例：可以通过适当升高温度减少聚合物表面张力；将聚合物熔体控制在不同成核活性表面冷却，控制表面结晶度较低可得到较低表面张力的聚合物。

3、解释聚合物表面组成、形态与内部不同的原因。

答：固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。

固体表面是不均匀的，而同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质。

正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降，导致不同的部位吸附和催化的活性不同，聚合物表面组成、形态与内部不同4、两相共混体系分散相粒子的粒径主要是由什么因素决定的。

答：（1）聚合物两相体系的熔体密度（特别是粘度比值）以及熔体弹性；（2）聚合物两相体系的界面能或表面张力；（3）聚合物两相体系的组分含量配比以及物料的初始状态；（4）流动场的形式（剪切流动,拉伸流动）和强度（如剪切速率）；（5）共混时间（具体的共混时间的共混物料在混合设备各个区段的停留时间）；5、什么是粉体活性。

第一章 单向静拉伸力学性能一、 解释下列名词。

1弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

2．滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。

3．循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。

4．包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

5．解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。

6．塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。

韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

7.解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b 的台阶。

8.河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。

是解理台阶的一种标志。

9.解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。

10.穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。

沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。

11.韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变12.弹性极限：试样加载后再卸裁，以不出现残留的永久变形为标准，材料能够完全弹性恢复的最高应力。

13.比例极限：应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。

14.解理断裂：沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。

晶体学平面－－解理面，一般是低指数、表面能低的晶面。

15.解理面：在解理断裂中具有低指数，表面能低的晶体学平面。

16.静力韧度：材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。

《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。

1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=AA l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1 / 101-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。

解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。

材料物理性能思考题第一章：材料电学性能1如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？2 经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？3 自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？4 根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k空间、等幅平面波和能级密度函数。

5 自由电子近似下的等能面为什么是球面？倒易空间的倒易节点数与不含自旋的能态数是何关系？为什么自由电子的波矢量是一个倒易矢量？6 自由电子在允许能级的分布遵循何种分布规律？何为费米面和费米能级？何为有效电子？价电子与有效电子有何关系？如何根据价电子浓度确定原子的费米半径？7 自由电子的平均能量与温度有何种关系？温度如何影响费米能级？根据自由电子近似下的量子导电理论，试分析温度如何影响材料的导电性。

8 自由电子近似下的量子导电理论与经典导电理论在欧姆定律的微观解释方面有何异同点？9 何为能带理论？它与近自由电子近似和紧束缚近似下的量子导电理论有何关系？10 孤立原子相互靠近时，为什么会发生能级分裂和形成能带？禁带的形成规律是什么？何为材料的能带结构？11 在布里渊区的界面附近，费米面和能级密度函数有何变化规律？哪些条件下会发生禁带重叠或禁带消失现象？试分析禁带的产生原因。

12 在能带理论中，自由电子的能量和运动行为与自由电子近似下有何不同？13 自由电子的能态或能量与其运动速度和加速度有何关系？何为电子的有效质量？其物理本质是什么？14 试分析、阐述导体、半导体（本征、掺杂）和绝缘体的能带结构特点。

15 能带论对欧姆定律的微观解释与自由电子近似下的量子导电理论有何异同点？16 解释原胞、基矢、基元和布里渊区的含义17 试指出影响材料导电性的内外因素和影响规律，并分析其原因。

18 材料电阻的测试方法由哪几种？各有何特点？19 简述用电阻法测绘固溶度曲线的原理和方法。

1材料的力学性能1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3。

5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?解：1—3一材料在室温时的杨氏模量为3。

5×108 N/m 2，泊松比为0。

35,计算其剪切模量和体积模量.解：根据可知：1—5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 （E = 380 GPa ）和5%的玻璃相（E = 84 GPa ），试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa ，V 1=0.95，V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0。

05代入经验计算公式E=E 0（1—1。

9P+0.9P 2）可得,其上、下限弹性模量分别变为331。

3 GPa 和293。

1 GPa.1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F,若其临界抗剪强度τf 为135 MPa ，求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力.)(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l E l l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε)21(3)1(2μμ-=+=B G E )(130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈⨯=+⨯=+=μ剪切模量)(390)(109.3)7.01(3105.3)21(388MPa Pa E B ≈⨯=-⨯=-=μ体积模量)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量解：1-17 求融熔石英的结合强度，设估计的表面能力为1。

75J/m 2； Si —O 的平衡原子间距为1。

材料物理性能习题与解答吴其胜盐城工学院材料工程学院2007，3目录1 材料的力学性能 (2)2 材料的热学性能 (12)3 材料的光学性能 (17)4 材料的电导性能 (20)5 材料的磁学性能 (29)6 材料的功能转换性能 (37)1材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。

1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm 3 直径d/mm 圆面积S/mm 2 拉伸前 1227.2 2.5 4.909 拉伸后1227.22.44.524 1cm 10cm40cmLoad Load)(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l lε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。

解：根据可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。

证：1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。

灵验电子数：没有是所有的自由电子皆能介进导电，正在中电场的效率下，惟有能量靠近费稀能的少部分电子，圆有大概被激励到空能级上去而介进导电.那种真真介进导电的自由电子数被称为灵验电子数.之阳早格格创做K状态：普遍与杂金属一般，热加工使固溶体电阻降下，退火则落矮.但是对付某些身分中含有过度族金属的合金，纵然金相领会战Ｘ射线领会的截止认为其构制仍是单相的，但是正在回火中创制合金电阻有反常降下，而正在热加工时创制合金的电阻明隐落矮，那种合金构制出现的反常状态称为K状态.X射线领会创制，组元本子正在晶体中没有匀称分集，使本子间距的大小隐著动摇，所以也把K状态称为“没有匀称固溶体”.能戴：晶体中洪量的本子集中正在所有，而且本子之间距离很近，以致离本子核较近的壳层爆收接叠，壳层接叠使电子没有再限制于某个本子上，有大概变化到相邻本子的相似壳层上去，也大概从相邻本子疏通到更近的本子壳层上去，进而使本本处于共一能量状态的电子爆收微强的能量好别，与此相对付应的能级扩展为能戴.禁戴：允许被电子吞噬的能戴称为允许戴，允许戴之间的范畴是没有允许电子吞噬的，此范畴称为禁戴.价戴：本子中最中层的电子称为价电子，与价电子能级相对付应的能戴称为价戴.导戴：价戴以上能量最矮的允许戴称为导戴.金属资料的基础电阻：理念金属的电阻只与电子集射战声子集射二种体制有关，不妨瞅成为基础电阻，基础电阻正在千万于整度时为整.残存电阻(结余电阻)：电子正在杂量战缺陷上的集射爆收正在有缺陷的晶体中，千万于整度下金属浮现结余电阻.那个电阻反映了金属杂度战没有完备性.相对付电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属杂度的要害指标.结余电阻率ρ’：金属正在千万于整度时的电阻率.真用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为结余电阻率.相对付电导率：工程中用相对付电导率( IACS%) 表征导体资料的导电本能.把国际尺度硬杂铜(正在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率动做100% , 其余导体资料的电导率与之相比的百分数即为该导体资料的相对付电导率.马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)正在一级近似下，分歧集射体制对付电阻率的孝敬不妨加法供战.ρ’：决断于化教缺陷战物理缺陷而与温度无关的结余电阻率.ρ(T)：与决于晶格热振荡的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对付热振荡本子的碰碰.晶格热振荡：面阵中的量面(本子、离子)盘绕其仄稳位子附近的微强振荡.格波：晶格振荡以弹性波的形式正在晶格中传播，那种波称为格波，它是多频次振荡的推拢波.热容：物体温度降下1K时所需要的热量(J/K)表征物体正在变温历程中与中界热量接换个性的物理量，间接与物量里里本子战电子无准则热疏通相通联.比定压热容：压力没有变时供出的比热容.比定容热容：体积没有变时供出的比热容.热导率：表征物量热传导本领的物理量为热导率.热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它不妨领会为二部分，晶格热振荡产死的热阻(ωp)战杂量缺陷产死的热阻(ω0).导温系数或者热扩集率：它表示正在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截里积的热量.热导率的单位：W/(m·K)热领会：通过热效力去钻研物量里里物理战化教历程的真验技能.本理是金属资料爆收相变时，伴伴热函的突变.反常伸展：对付于铁磁性金属战合金如铁、钴、镍及其某些合金，正在仄常的伸展直线上出现附加的伸展峰，那些变更称为反常伸展.其中镍战钴的热伸展峰进与为正，称为正反常；而铁战铁镍合金具备背反常的伸展个性.接换能：接换能E ex=－2Aσ1σ2cosφ A—接换积分常数.当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自收排列共一目标，即爆收自收磁化.当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反背仄止排列，即爆收反铁磁性.接换能是近邻本子间静电相互效率能，各背共性，比其余各项磁自由能大102～104数量级.它使强磁性物量相邻本子磁矩有序排列，即自收磁化.磁滞耗费：铁磁体正在接变磁场效率下，磁场接变一周，B-H直线所描画的直线称磁滞回线.费，常常以热的形式而释搁.技能磁化：技能磁化的真量是中加磁场对付磁畴的效率历程即中加磁场把各个磁畴的磁矩目标转到中磁场目标(战)或者近似中磁场目标的历程.技能磁化的二种真止办法是的磁畴壁迁移战磁矩的转化.请画出杂金属无相变时电阻率—温度关系直线，它们分为几个阶段，各阶段电阻爆收的体制是什么？为什么下温下电阻率与温度成正比？1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ；2—ρ电-声∝T 5 ( T< <ΘD )；3—ρ电-电∝T 2 ( T ≈2K )分为三个阶段：(1)温度T > (2/ 3)ΘD 阶段, 电阻率正比于温度，即ρ(T) =αT .电阻爆收的体制是电子—声子(离子)集射.(2)温度T< <ΘD 阶段，电阻率与温度成五次圆关系, 即ρ∝T 5.电阻爆收的体制是电子—声子(离子)集射，(3)正在极矮温度(T ≈2K)ρ∝T 2 , 电阻爆收的体制是电子—电子之间的集射.*2=L n e 称为集射系数).对付金属去道，温度降下离子热振荡的振幅愈大，电子便愈易受到集射，故不妨认也便与温度成正比(果为式子中其余的量均与温度无关)，那便是下温下电阻率与温度成正比的本果.用电阻法钻研金属热加工时为什么要正在矮温？根据马西森定律, 热加工金属的电阻率可写成ρ= ρ′+ρM式中：ρM 表示与温度有关的退火金属电阻率；ρ′是结余电阻率.真验道明，ρ′与温度无关，换止之，dρ/ dT 与热加工程度无关.总电阻率ρ愈小，ρ′/ ρ比值愈大，所以ρ′/ ρ的比值随温度落矮而删下.隐然，矮温时用电阻法钻研金属热加工更为符合.从导体、半导体、绝缘体资料能戴结构领会其导电本能分歧的本果.导体：价戴与导戴沉叠，无禁戴.或者价戴已被电子挖谦，那种价戴自己即为导戴.那二种情况下价电子皆是自由的，便像金属具备洪量的那样的自由电子，所以具备很强的导电本领.半导体战绝缘体：谦价戴战空导戴之间具备禁戴.半导体：禁戴宽度小，正在热、光等中界条件效率下，价戴中的部分电子有大概赢得脚够的能量而越过禁戴到达其上头的空戴，产死导戴.而且价戴中出现了电子留住的空穴.导戴中的电子战价戴中的空穴正在电场的效率下沿好同的目标定背移动，爆收电流.导戴中的电子导电战价戴中的空穴导电共时存留的导电办法称为本征导电，其个性是介进导戴的电子战空穴浓度相等，那种半导体称为本征半导体.绝缘体：禁戴宽度很大，电子很易越过禁戴到达其上头的空戴，中电场的效率下险些没有爆收电流.金属资料电阻爆收的真量.当电子波通过一个理念晶体面阵时(0K) , 它将没有受集射；惟有正在晶体面阵完备性受到益害的场合, 电子波才受到集射(没有相搞集射) , 那便是金属爆收电阻的基本础基本果.由于温度引起的离子疏通(热振荡) 振幅的变更(通时常使用振幅的均圆值表示)，以及晶体中同类本子、位错、面缺陷等皆市使理念晶体面阵的周期性受到益害.那样，电子波正在那些场合爆收集射而爆收电阻，落矮导电性.为什么金属资料的导电性随温度的降下而落矮，而非金属资料的导电性随温度的降下而降下？对付于金属资料：温度降下，晶格热振荡加剧，声子电阻率降下，而结余电阻率没有变，故金属资料的导电性随温度的降下而落矮.对付于非金属资料：温度降下，资料的电子或者载流子疏通本领巩固，数量也减少，传播电荷的本领巩固，导电性巩固.金属资料受力后电阻率的变更.(1)推力 正在弹性范畴内单背推伸或者扭转应力能普及金属的ρ，并有(2)压力对付大普遍金属去道，正在受压力情况下电阻率落矮压力系数，为背.险些所有杂元素随温度变更电阻压力系数险些没有变.仄常金属元素：电阻率随压力删大而下落；(铁、钴、镍、钯、铂、铱、铜、银、金、锆、铪等)反常金属元素：碱金属、碱土金属、稀土金属战第V 族的半金属，它们有正的电阻压力系数，但是随压力降下一定值后系数变号，钻研标明，那种反常局里战压力效率下的相变有关.下压力还能引导物量的金属化，引起导电典型的变更，而且有帮于从绝缘体—半导体—金属—超导体的某种转化.固溶、热加工对付金属资料电阻率的效率及本果.产死固溶体时，导电本能落矮.纵然是正在矮导电性的金属中溶进下导电性的金属溶量也是如许，但是电阻随身分连绝变更而无突变.对付于连绝固溶体，当组元A 溶进组元B 时，电阻由B 组元的电阻值渐渐删大至极大值后再渐渐减小到A 组元的电阻值.本果：(1)引起晶体面阵畸变，减少了电子的集射，本子半径好越大，固溶体的电阻也越大；(2)杂量对付理念晶体的局部益害；(3)合金化引起能戴结构变更，移动费米里(0K 时电子最下能级)并改变了电子0(1)γρρασ=+能态的稀度战灵验导电电子数；(4)合金化效率弹性常数，使面阵振荡的声子谱改变.普遍，热加工引起电阻率删大.室温下测得经相称大的热加工变形后杂金属(如铁、铜、银、铝)的电阻率, 比已经变形的总合只减少2%～6%.惟有金属钨、钼例中, 当热变形量很大时, 钨电阻可减少30%～60% , 钼减少15%～20%.普遍单相固溶体经热加工后, 电阻可减少10%～20%.而有序固溶体电阻减少100% , 以至更下.也有好同的情况, 如Ni-Cr，Ni-Cu-Zn，Fe-Cr-Al等中产死K状态, 则热加工变形将使合金电阻率落矮.本果：热加工引起金属晶格畸变，减少电子集射几率；共时也会引起金属晶体本子分离键的改变，引导本子间距变更.固溶体的有序化对付其电阻率有何效率？为什么？固溶体爆收有序时，其电阻率明隐落矮.固溶体爆收有序化时对付导电性的效率：(1)使面阵顺序性加强，缩小了对付电子的集射而使电阻率落矮(2)使组元间的相互化教效率加强，使灵验电子数缩小，进而引起电阻率的降下.上述二种好同的效率中，第一种效率占主宰职位，果此有序化普遍表示为电阻率落矮.有序化程度越下，电阻率便越矮.将下列物量按热导率大小排序，并道明缘由：(1)铬(2)银(3)Ni-Cr合金(4)石英(5)铁(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英银正在五种物量中导电本能最好，铁次之.合金热导率常常小于杂金属.铬的本量比较靠近半导体.石英是绝缘体.导电率：(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.根据魏德曼—弗兰兹定律，热导率与电导率之间存留如下关系：所以，(2)银＞(5)铁＞(3) Ni-Cr合金＞(1)铬＞(4)石英.为什么道资料热教本能的物理真量皆与晶格热振荡有关?固体资料的百般热教本能便其物理真量而止，均与形成资料的量面(本子、离子)热振荡有关.固体资料由晶体或者非晶体组成，面阵中的量面（本子、离子）经常盘绕其仄稳位子做微强振荡，那种振荡称为晶格热振荡.资料中量面之间的振荡存留的关系战效率.资料内能的真量、热容的物理真量.C p与C v的物理意思是什么？是可通过真验丈量？C p与C v哪个大，为什么？若温度降下时物体的体积没有变，物体吸支的热量只用去谦脚温度降下物体内能的减少，此种条件下的热容称为定容热容(C v).若温度降下时物体的压力没有变，物体吸支的热量除了用去谦脚温度降下物体内能的减少中，还对付中搞功，此种条件下的热容称为定压热容(C p).对付于金属，C v没有克没有及间接通过真验丈量，需由真验测得C p，再换算得到C v.C p大于C v，那是果为定压比热容中含有体积伸展功，2mα-=VP VV Tc cK.故正在相共品量的条件下，C p更大.资料热容随温度的变更顺序.Ⅰ区：T：0～5K，C v∝TⅡ区： c v∝T3，T达到时，C v＝3R.Ⅲ区： c v＞3R，减少部分主假如自由电子热容的孝敬.热容体味定律的真量及其与本量切合的情况.若晶体有N个本子，则有3N个自由度.金属本子的热振荡既具备动能，又具备位能，二者没有竭天相互变换，且仄稳动能与仄稳位能统计天相等(每个振荡自由度仄稳动能战仄稳位能皆为U m＝3NkT＝3RT.金属的定容摩我热容为：热容体味定律杜隆－珀替定律(Dulong-Petit rule)的真量是所有金属的摩我热容是一个与温度无关的常数，其数值靠近于3R.与本量切合的情况是：(1)认为热容与温度无关，与究竟没有符.(2)认为所有元素热容相共，形成化合物时，分子热容等于各本子热容之战，与究竟没有真足相符.(3)矮温时、沉元素与究竟没有共很大.(4)除沉元素中，大部分元素与固体物量正在非矮温时，与究竟格中靠近.与本量没有切合的本果：假设与前提问题，本子(百般元素、所有温度)仄稳动能、位能相等，模型过于简化.把本子的振荡能量瞅做是连绝的，没有切合能量没有连绝性的量子化条件.热容爱果斯坦模型、德拜模型的前提及其与究竟切合情况，没有真足相符的本果.爱果斯坦模型(1)前提：晶格中每个本子(离子)皆正在其格面做振荡，各个本子的振荡是独力而互没有依好，每个本子皆具备相共的周围环境，果而其振荡频次v皆是相共的，本子振荡的能量是没有连绝的、量子化的.可把本子的振荡瞅做是谐振子的振荡. (2)究竟切合情况：正在下温时热容战杜隆—珀替定律普遍，并战热容直线切合得较好.值普遍正在100～300K范畴.(3)没有真足相符的本果：正在矮温时，热容与温度之间的关系中存留指数项，没有切合真验的C v=T3 关系，即随着温度的落矮，爱果斯坦热容表里值比真验值要更快天下落而趋近于整.本果正在于把本子的振荡瞅成是孤坐的，并忽略了振子振荡频次的没有共.德拜模型(1)前提：正在爱果斯坦量子热容表里前提上加以完备的.认为：晶体中各本子间存留着弹性的斥力战吸力，那种力使本子热振荡相互受牵连而达到相邻本子间协做天振荡.波少较少，属于声频波范畴(相称于弹性振荡波).由于弹性波波深刻大于晶格常数，可近似天把晶体视为连绝介量，把弹性波的振荡也可近似天视为连绝的，其振荡频次可连绝分集正在整到v m之间.(2)究竟切合情况：正在下温下本子皆险些以最大频次振荡，果而使热容靠近于一个常数.此时德拜热容表里与典范热容表里、爱果斯坦热容表里普遍.正在矮温时，金属温度降下所吸支的热量主假如用去加强晶格的振荡，纵然得具备下频振荡的振子数慢遽天删加，C v与T3 成正比.当T=0K时，C v=0.那也真足切合真验顺序. (3)没有真足相符的本果：正在很靠近0K的温度范畴，德拜热容表里与真验顺序存留着偏偏好.本果正在于德拜表里只思量了晶格振荡对付热容的孝敬，而已思量自由电子对付热容的孝敬.正在极矮的温度下，由于晶格振荡的能量已趋近于整，自由电子的动能便没有成被忽略，它成为对付热容的主要孝敬者.资料热容与温度关系的体味公式.会使釉层脱资料热伸展系数随温度的变更情况.资料热伸展的机理.格律乃森定律的真量及本果.格律乃森(Grüneisen)从晶格振荡表里导出金属体伸展系数与热容间存留的关系式：式中：γ是格律乃森常数，是表示本子非线性振荡的物理量，普遍物量γ正在1 .5 - 2 .5 间变更；K 是体积模量； V 是体积；C V 是等容热容.从热容表里知, 矮温下C V 随温度T 3 变更, 则伸展系数正在矮温下也按T 3 顺序变更, 即伸展系数战热容随温度变更的个性基础普遍.体伸展系数与定容热容成正比，它们有相似的温度依好关系，正在矮温下随温度降下慢遽删大，而到下温则趋背仄缓.固溶战热加工对付资料的λ(热导率)有何效率？为什么？程减小，热哪些果素会效率资料的热导率？怎么样效率？(1)对付于杂金属，效率其电导率果素有：温度、晶粒大小、晶背、杂量.简直天去道：根据导热体制不妨推论下电导率的金属便有下的热导率.①热导率与温度关系：正在矮温时, 热导率随温度降下而没有竭删大，并达到最大值.随后，热导率正在一小段温度范畴内基础脆持没有变；当温度降下到某一温度后，热导率启初慢遽下落，并正在熔面处达到最矮值.但是像铋战锑那类金属熔化时, 它们的热导率减少一倍，那大概是过度至液态时，共价键合减强，而金属键合加强的截止.正在德拜温度以上略成直线关系， 0(1)r T λλα=+.正在德拜温度以下，某些金属的热导率按照格留涅申定律而变更，-3T λα=铁磁性金属或者合金的热导率与温度直线正在居里面时有转合.②晶粒大小的效率：普遍情况是晶粒细大，热导率下；晶粒愈细，热导率愈矮. ③坐圆晶系的热导率与晶背无关.非坐圆晶系晶体热导率表示出各背同性. ④所含杂量热烈效率热导率.当加进少量杂量时，组元的热导率落矮很剧烈，但是随着浓度的减少对付热导率的效率要小得多.(2)对付于合金二种金属形成连绝无序固溶体时, 溶量组元浓度愈下, 热导率落矮愈多, 而且热导率最小值靠拢本子浓度50%处.当组元为铁及过度族金属时，热导率最小值比50%处有较大的偏偏离.当为有序固溶体时，热导率普及，最大值对付应于有序固溶体化教组分.(3)对付于无机非金属资料比较而止, 金属资料热导率的效率果素比较简朴，而无机非金属资料便搀杂一面.果此，金属资料热导率的效率果素对付无机非金属资料皆共样的灵验率，不过由于陶瓷资料相结构搀杂一面，包罗玻璃相战一定孔隙率.①化教组成的效率：对付于无机非金属资料去道，资料结构的相对付本子品量愈小，稀度愈小，弹性模量愈大, 德拜温度愈下, 则热导率愈大, 所以沉元素的固体战分离能大的固体热导率较大，固溶体的情况与金属固溶体的变更趋势相似，战金属固溶体类似，杂量浓度很矮时，杂量落矮热导率效力格中明隐；杂量浓度删下时，杂量效力减强，正在矮温下杂量效力将会更隐著.②晶体结构的效率：晶体结构愈搀杂，晶格振荡的非线性程度愈大，其集射程度愈大，果此声子仄稳自由程较小，所以热导率便矮了.③晶粒大小战各背同性的效率：与对付金属的热导率效率相共.共样化教组成的多晶体的热导率总比单晶小.④非晶体的热导率：非晶体的热导率正在所有温度下皆比晶体小.玻璃是无机的非晶体资料，其热导率变更有其特殊性.相中.热导率不妨按下式估计：式中：κc、κd分别为连绝相战分别相的热导率；φd为分别相的体积分数.⑥气孔率的效率：无机资料常含有气孔，气孔对付热导率的效率较搀杂.如果温度没有是很下，且气孔率没有大，尺寸很小，分集又匀称，不妨认为此时的气孔是复相陶瓷的分别相, 此时热导率不妨按上式处理.不过由于与固相相比，其热导率很小，不妨近似认为整, 且κc/κd很大，此时κ≈κs ( 1-φ气孔).式中：κs为陶瓷固相热导率；φ气孔为气孔的体积分数.思量气孔的辐射传热时，按下式估计：式中：P 为气孔里积分数；PL 是气孔的少度分数；ε为辐射里的热收射率；G 是几许果子；纵背少条气孔G=1，横背圆柱形气孔G =π/4, 球形气孔G = 2/ 3；d 是气孔最大尺寸.(5)对付于本征半导体正在本征半导体中，导戴中电子战价戴中的空穴随温度降下而减少，那引导热导率随温度降下而降下.不妨采与哪些步伐普及资料的磁导率？其表里依据是什么？(1)与消资料中的杂量；(2)把晶粒培植到脚够大并呈等轴状；(3)产死再结晶织构；(4)采与磁场中退火.(1)的表里依据是如当杂量固溶正在资料中会制成面阵扭直，当杂量呈夹杂物存留时则使畴壁脱孔，那皆市给畴壁迁移制成阻力，引导磁导率下落，矫顽力降下.(2)的表里依据是晶粒脚够大，使得晶界缩小，畴壁迁移变得越收简单.(3)的表里依据是再结晶织构具备目标性，正在该目标的磁导率会明隐删大.(4)的表里依据是正在沿轴背的磁场中缓缓热却时，磁畴将正在室温磁化时沿应伸少(正在正磁致伸缩情况下)的目标预先伸少，那样通过磁场中退火的样品，其磁致伸缩将无妨碍磁化，样品的磁化将变得越收简单，进而正在该目标会有下的磁导率.铁磁性物量中的相互效率能有哪些？各有什么个性？其中哪种能量最大？铁磁性物量中的相互效率能有：磁晶各背同本能、磁弹本能、接换效率能、退磁能.磁晶各背同本能是指沿分歧晶轴目标的能量好.其个性是正在易磁化轴上，磁晶各背同本能最小.物体正在磁化时要伸少(或者中断)，如果受到节制，没有克没有及伸少(或者支缩)，则正在物体里里爆收压应力(或者推应力)，物体里里将爆收的磁弹本能.其个性是物体里里缺陷、杂量等皆大概减少其磁弹本能.接换效率能是指近邻本子间静电相互效率能，其个性是各背共性，比其余各项磁自由能大102～104数量级.它使强磁性物量相邻本子磁矩有序排列，即自收磁化.而其余各项磁自由能退磁能是指退磁场与铁磁体的相互效率能.其个性是退磁能与资料的退磁果子N，磁化强度M的仄圆成正比.N值、M2越大，退磁能越大.总的去道，磁晶各背同本能、磁弹本能、退磁能没有改变其自收磁化的真量，而仅改变其磁畴结构.其中，接换效率能的能量最大.物量抗磁性爆收的基础是什么？为什么所有物量正在磁场中皆爆收抗磁性？表里钻研道明, 抗磁性基础于电子轨讲疏通, 故不妨道所有物量正在中磁场效率下均应有抗磁性效力.但是惟有本子的电子壳层真足挖谦了电子的物量, 抗磁性才搞表示出去, 可则抗磁性便被别的磁性掩盖了.无中H的时间：电子壳层已挖谦的本子总磁矩为0.有中H效率时：纵然总磁矩为0的本子，也会爆收磁矩.没有管循轨疏通的目标是绕H轴背顺时针仍旧顺时针，电子的循轨疏通正在中H效率下皆市爆收抗磁矩,即爆收的附加磁矩经常与中H目标好同，那便是物量爆收抗磁性的本果.物量顺磁性爆收的基础是什么？物量的顺磁性是怎么样爆收的？物量顺磁性爆收的基础是：本子(离子)的固有磁矩.无中H的时间：由于热疏通的效率，固有磁矩的与背为无序的，宏瞅上无磁性.中H效率下：固有磁矩与H效率，有较下的静磁能，为落矮静磁能，固有磁。

1、试说明下列磁学参量的定义和概念：磁化强度、矫顽力、饱和磁化强度、磁导率、磁化率、剩余磁感应强度、磁各向异性常数、饱和磁致伸缩系数。

a、磁化强度：一个物体在外磁场中被磁化的程度，用单位体积内磁矩的多少来衡量，成为磁化强度Mb、矫顽力Hc：一个试样磁化至饱和，如果要μ=0或B=0，则必须加上一个反向磁场Hc，成为矫顽力。

c、饱和磁化强度：磁化曲线中随着磁化场的增加，磁化强度M或磁感强度B开始增加较缓慢，然后迅速增加，再转而缓慢地增加，最后磁化至饱和。

Ms成为饱和磁化强度，Bs成为饱和磁感应强度。

d、磁导率：μ=B/H，表征磁性介质的物理量，μ称为磁导率。

e、磁化率：从宏观上来看，物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的磁场强度有关。

M=χ·H，χ称为单位体积磁化率。

f、剩余磁感应强度：将一个试样磁化至饱和，然后慢慢地减少H，则M也将减少，但M并不按照磁化曲线反方向进行，而是按另一条曲线改变，当H减少到零时，M=Mr或Br=4πMr。

（Mr、Br分别为剩余磁化强度和剩余磁感应强度）g、磁滞消耗：磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时所消耗的功，称为磁滞损耗Q（J/m3）h、磁晶各向异性常数：磁化强度矢量沿不同晶轴方向的能量差代表磁晶各向异性能，用Ek表示。

磁晶各向异性能是磁化矢量方向的函数。

i、饱和磁致伸缩系数：随着外磁场的增强，致磁体的磁化强度增强，这时|λ|也随之增大。

当H=Hs时，磁化强度M达到饱和值，此时λ=λs，称为饱和磁致伸缩所致。

2、计算Gd3+和Cr3+的自由离子磁矩？Gd3+的离子磁矩比Cr3+离子磁矩高的原因是什么？Gd3+有7个未成对电子,Cr3+ 3个未成对电子.所以, Gd3+的离子磁矩为7μB, Cr3+的离子磁矩为3μB.3、过渡族金属晶体中的原子（或离子）磁矩比它们各自的自由离子磁矩低的原因是什么？4、试绘图说明抗磁性、顺磁性、铁磁性物质在外场B=0的磁行为。

5、分析物质的抗磁性、顺磁性、反铁磁性及亚铁磁性与温度之间的关系？答：(1) 抗磁性是由外磁场作用下电子循轨运动产生的附加磁矩所造成的，与温度无关，或随温度变化很小。

《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。

1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。

解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：).1()()(0)0()1)(()1()(100//0----==∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。

如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。

1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。

解：第二章 脆性断裂和强度2-1 求融熔石英的结合强度，设估计的表面能力为1.75J/m 2; Si-O 的平衡原子间距为1.6*10-8cm;弹性模量从60到75Gpaa E th γσ==GPa 64.28~62.2510*6.175.1*10*)75~60(109=- 2-2 融熔石英玻璃的性能参数为：E=73 Gpa ；γ=1.56 J/m 2；理论强度σth=28 Gpa 。

材料物理性能课后答案材料物理性能是指材料在外部作用下所表现出的物理特性，包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等。

了解材料的物理性能对于材料的选用、设计和应用具有重要意义。

下面是一些关于材料物理性能的课后答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 什么是材料的力学性能？材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量、硬度等。

这些性能直接影响着材料的承载能力和使用寿命。

2. 为什么要了解材料的热学性能？材料的热学性能是指材料在温度变化下的性能表现，包括热膨胀系数、导热系数、比热容等。

了解材料的热学性能可以帮助我们选择合适的材料用于高温或低温环境，确保材料的稳定性和可靠性。

3. 材料的电学性能有哪些重要指标？材料的电学性能包括介电常数、电导率、击穿电压等指标。

这些性能直接影响着材料在电子器件中的应用，对于电子材料的选用和设计具有重要意义。

4. 什么是材料的磁学性能？材料的磁学性能是指材料在外磁场作用下的性能表现，包括磁化强度、磁导率、矫顽力等。

了解材料的磁学性能可以帮助我们选择合适的材料用于磁性材料和磁性器件的制备。

5. 如何评价材料的物理性能综合指标？材料的物理性能综合指标是综合考虑材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等多个方面的性能指标，通过综合评价来确定材料的适用范围和性能等级。

这些综合指标可以帮助我们更好地了解材料的综合性能，为材料的选用和设计提供参考依据。

总结，了解材料的物理性能对于材料的选用、设计和应用具有重要意义，希望以上答案可以帮助大家更好地理解和掌握材料的物理性能知识。

对于材料物理性能的学习，需要多加练习和实践，才能真正掌握其中的精髓。

祝大家学习进步！。

《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。

解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。

1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。

解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。

解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。

如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。