材料物理性能复习总结

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。

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
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！。

《材料物理性能》期末复习材料物理性能是指材料在各种外力、环境条件下所表现出的特性和性能。

它是评价材料质量和适用性的重要指标，对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。

本文将从力学性能、热学性能、电学性能和光学性能四个方面对材料的物理性能进行复习和总结。

力学性能是研究材料在受力下的反应和变形行为。

主要包括材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度、硬度等指标。

弹性模量是一个材料的刚度，表示材料在受力下产生的弹性变形程度。

屈服强度是指材料开始产生可观测的塑性变形时所承受的最大应力，抗拉强度则是指材料在抗拉条件下承受的最大应力。

硬度是材料抵抗划痕、穿刺和变形的能力。

在评价材料力学性能时，还需要考虑其断裂韧性和疲劳性能。

热学性能研究材料在热力学过程中的性能表现。

其中包括热膨胀性、热导率、热传导率等指标。

热膨胀性是指材料在受热时发生的体积膨胀或缩小的程度。

热导率是材料导热的能力，表示单位时间内单位面积上的热量通过材料的速率。

热传导率是材料内部热量的传递能力，与导热性能类似，但考虑了材料的几何形状和各向异性等因素。

电学性能研究材料在电场和电流作用下的表现特性。

这些特性包括电阻率、电导率、介电常数、介质损耗等指标。

电阻率是材料对电流流动的阻力，电导率则是电阻率的倒数。

材料的介电常数是材料在外加电场中的响应程度，介质损耗则是材料在电磁场中发生的能量损耗量。

光学性能研究材料对光的吸收、传输和发射特性。

其中包括折射率、吸光度、透过率、漫反射等指标。

折射率是材料光传播速度在真空中传播速度的比值，吸光度则表示材料对光的吸收能力，透过率是入射光能通过材料的能力，漫反射则是材料不透明面对入射光的反射能力。

综上所述，材料物理性能是指材料在各种外力、环境条件下所表现出的特性和性能。

力学性能、热学性能、电学性能和光学性能是其中的重要指标，对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。

通过对这些性能指标的复习和总结，可以加深对材料物理性能的理解，为进一步的材料研究和应用提供有益的参考。

第一章固体中电子能量和状态1.1电子的粒子性和波动性1.霍尔效应取一金属导体，放在与它通过电流相垂直的磁场内，则在横跨样品的两面产生一个与电流和磁场都垂直的电场，此现象称为霍尔效应。

2.德布罗意假设一个能量为E，动量为P的粒子，同时也具有波性，其波长λ由动量P决定，频率ν由能量E确定：λ=h/P=h/(mv); ν=E/h;式中：m为粒子质量；v为自由粒子的运动速度,由上式求得的波长，称为德布罗意波长。

3.其中，d=2.15*10-10m，θ=50°E=54eV;由λ=dsinθ得，λ=2.15*10-10m*sin50°=1.65*10-10m电子质量m=9.1*10-31kg，电子能量E=54eV，则由λ=h/p得λ=h/(2mE)1/2=[6.6*10-34/(3.97*10-24)]m=1.66*10-10m比较两个结果基本一致，说明德布罗意波假设的正确性。

1.2金属的费米——索末菲电子理论金属的费米索末菲电子理论同意经典的电子学说，认为价电子是完全自由的，但量子自由电子学说认为自由电子状态不服从麦克斯韦——玻尔兹曼统计规律，而是服从费米——狄拉克的量子统计规律。

故该理论利用薛定谔方程求解自由电子的运动波函数，计算自由电子的能量。

1.导体，绝缘体，半导体的能带结构（P25-26）二价元素如周期表中的ⅡA族碱土族Be、Mg、Ca、Sr、Ba，ⅡB族为Zn、Cd、Hg，按上边的讨论，每个原子给出两个价电子，则得到填满的能带结构，应该是绝缘体，对一维情况的确是这样，但在三维情况下，由于能带之间发生重叠，造成费米能级以上不存在禁带，因此二价元素也是金属。

1.3习题1.一电子通过5400V电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3）计算它对Ni晶体（111）面（面间距d=2.04×10-10m）的布拉格衍射角。

2.有两种原子，基态电子壳层是这样填充的（1）12、2226、3233;（2）12、2226、3236310、4246410;，请分别写出n=3的所有电子的四个量子数的可能组态。

一章1、原子间的键合类型有几种？（P1)金属键、离子键、共价键、分子键和氢键2、什么是微观粒子的波粒二象性？（P1）光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。

3、什么是色散关系？什么是声子？声子的性质？（P20、P25）将频率和波矢的关系叫做色散关系。

声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。

性质：（1）声子的粒子性：声子和光子相似，光子是电磁波的能量量子，电磁波可以认为是光子流，光子携带电磁波的能量和动量。

（2）声子的准粒子性：准粒子性的具体表现：声子的动量不确定，波矢改变一个周期或倍数，代表同一振动状态，所以不是真正的动量。

4、声子概念的意义？（P25）（1）可以将格波雨物质的相互作用过程理解为，声子和物质的碰撞过程，使问题大大简化，得出的结论也正确。

（2）利用声子的性质可以确定晶格振动谱。

5、简述高聚物分子运动的特点。

（P29）（1）运动单元的多重性（2）分子运动时间的依赖性（3）分子运动的温度依赖性6、影响高聚物玻璃化温度的因素（P33）（1）分子链结构的影响（2）分子量的影响（3）增塑剂的影响（4）外界条件的影响7、影响高聚物流动温度的因素（P39）(1) 分子量（2）分子间作用力（3）外力8、线性非晶高聚物的力学状态？（P29）二章1、材料的热学性能的内容。

(P41)材料的热学性能包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性、熔化和升华等。

2、什么是热容？（P42）什么是杜隆-柏替定律和奈曼-柯普定律（P43）热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。

杜隆-珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/(k·mol)；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。

3、试述线膨胀系数与体膨胀系数的关系。

（P50）4、请分析热膨胀与其他性能的关系。

（P49）5、影响材料热膨胀系数的因素。

（P50）（1）化学组成、相和结构的影响（2）化学键的影响（3）相变的影响6、简述影响热导率的因素。

<<材料物理性能>>基本要求一，基本概念：1.摩尔热容: 使１摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的热量称为摩尔热容。

它反映材料从周围环境吸收热量的能力。

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，温度升高1K所需要的热量称为比热容。

它反映材料从周围环境吸收热量的能力。

3.比容：单位质量（即1kg物质）的体积，即密度的倒数（m3/kg）。

4.格波：由于晶体中的原子间存在着很强的相互作用，因此晶格中一个质点的微振动会引起临近质点随之振动。

因相邻质点间的振动存在着一定的位相差，故晶格振动会在晶体中以弹性波的形式传播，而形成“格波”。

5.声子（Phonon）: 声子是晶体中晶格集体激发的准粒子，就是晶格振动中的简谐振子的能量量子。

6.德拜特征温度: 德拜模型认为:晶体对热容的贡献主要是低频弹性波的振动，声频支的频率具有0～ωmax分布,其中,最大频率所对应的温度即为德拜温度θD,即θD=ћωmax/k。

7.示差热分析法（Differential Thermal Analysis, DTA ）: 是在测定热分析曲线（即加热温度T与加热时间t的关系曲线）的同时，利用示差热电偶测定加热（或冷却）过程中待测试样和标准试样的温度差随温度或时间变化的关系曲线ΔT~T（t），从而对材料组织结构进行分析的一种技术。

8.示差扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）: 用示差方法测量加热或冷却过程中，将试样和标准样的温度差保持为零时，所需要补充的热量与温度或时间的关系。

9.热稳定性（抗热振性）：材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力。

10.塞贝克效应：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。

11.玻尔帖效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，还要在两接头处出现吸热或放出热量Q的现象。

※ 材料的导电性能1、 霍尔效应电子电导的特征是具有霍尔效应。

置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。

形成的电场EH ，称为霍尔场。

表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数，定义为：霍尔系数RH 有如下表达式：en R i H 1±= 表示霍尔效应的强弱。

霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、 金属的导电机制只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。

利用能带理论严格导出电导率表达式：式中： nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数；m *为电子的有效质量，它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。

此式不仅适用于金属，也适用于非金属。

能完整地反映晶体导电的物理本质。

量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时，它将不受散射而无阻碍的传播，这时电阻为零。

只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射(不相干散射)，这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。

由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。

这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。

3、 马西森定律 （P94题11） 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时威慑年电阻测量要在低温下进行。

马西森（Matthissen ）和沃格特（V ogt ）早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小，以致于可以略去它们之间的相互影响，把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρʹ组成，这就是马西森定律（ Matthissen Rule ），用下式表示：ρʹ是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。

ρL(T)是与温度有关的电阻率。

4、 电阻率与温度的关系金属的温度愈高，电阻也愈大。

若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率，则电阻与温度关系为:在t 温度下金属的电阻温度系数：5、 电阻率与压力的关系在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率降低。

第一章（小括号内为页码）1.原子间的键合类型有几种？（1）原子间的键合类型有：金属键、离子键、共价键、分子键和氢键。

2.什么是微观粒子的波粒二象性？（2）光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。

“二象性”并不只限于光而具有普遍意义。

3.什么是色散关系？什么是声子？声子的性质？（20、25）（1）频率和波矢的关系叫色散关系。

色散关系形成晶格的振动谱。

【定义波数|K |=λπ2，K即为波矢量，简称波矢。

（4）】（2）声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。

（3）声子具有粒子性和准粒子性。

粒子性：弹性声波可以认为是声子流，声子携带声波的能量和动量。

准粒子性：○1声子的动量不确定，波矢改变一个周期（倒格矢量）或倍数，代表同一振动状态，所以不是真正的动量；○2系统中声子的数目不守恒，一般用统计方法进行计算。

4.声子概念的意义（25）可以将格波与物质的相互作用过程理解为，声子和物质（如，电子、光子、声子等）的碰撞过程，使问题大大简化，得出的结论也正确。

5.高聚物分子运动的特点（28）高聚物的结构是多层次的，这导致其分子运动的多重性和复杂性。

与小分子相比，高分子的运动具有一些不同的特点。

（1）运动单元的多重性 按照运动单元的大小，可以把高分子的运动单元大致分为大尺寸和小尺寸两类运动单元，前者指整链，后者指链段、链节和侧基等。

（2）分子运动的时间依赖性 在一定的温度和外场（力场、电场、磁场）作用下，聚合物从一种平衡状态通过分子运动转变为与外场相适应的另一种平衡状态的过程，称为松弛过程。

分子运动完成这个过程总是需要时间的，不可能瞬间完成，所需要的时间即称为松弛时间。

运动单元越大，运动中所受到的阻力越大，松弛时间越长。

（3）分子运动的温度依赖性 高分子的运动强烈依赖于温度，升高温度能加速高分子的运动。

这一方面是由于增加了分子热运动的能量，另一方面是使高聚物体积膨胀，增加了分子间的自由体积。

1、⏹拉伸曲线：⏹拉伸力F－绝对伸长△L的关系曲线。

⏹在拉伸力的作用下，退火低碳钢的变形过程四个阶段：⏹1）弹性变形：O～e⏹2）不均匀屈服塑性变形：A～C⏹3）均匀塑性变形：C～B⏹4）不均匀集中塑性变形：B～k⏹5）最后发生断裂。

k～2、弹性变形定义：⏹当外力去除后，能恢复到原形状或尺寸的变形－弹性变形。

⏹弹性变形的可逆性特点：⏹金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物：在弹性变形内，应力－应变间具有单值线性关系，且弹性变形量都较小。

⏹橡胶态高分子聚合物：在弹性变形内，应力－应变间不呈线性关系，且变形量较大。

⏹无论变形量大小和应力－应变是否呈线性关系，凡弹性形变都是可逆变形。

3、弹性比功：（弹性比能、应变比能），用a e 表示，⏹表示材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力。

⏹一般用材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

⏹物理意义：吸收弹性变形功的能力。

⏹几何意义：应力σ-应变ε曲线上弹性阶段下的面积。

4、理想弹性材料：在外载荷作用下，应力-应变服从虎克定律，即σ＝Eε，并同时满足3个条件，即：⏹①应变对于应力的响应是线性的；⏹②应力和应变同相位；⏹③应变是应力的单值函数。

⏹材料的非理想弹性行为：⏹可分为滞弹性、伪弹性及包申格效应等几种类型5、滞弹性(弹性后效)⏹滞弹性：是指材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的现象。

6、实际金属材料具有滞弹性。

⏹1）单向加载弹性滞后环⏹在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线会不重合（应力和应变不同步），形成一封闭回线，称为弹性滞后环。

⏹2）交变加载弹性滞后环⏹交变载荷时，若最大应力＜宏观弹性极限，加载速率比较大，则也得到弹性滞后环(图b)。

⏹3）交变加载塑性滞后环⏹交变载荷时，若最大应力＞宏观弹性极限，则得到塑性滞后环（图c）。

7、材料存在弹性滞后环的现象说明：材料加载时吸收的变形功> 卸载时释放的变形功，有一部分加载变形功被材料所吸收。

电阻的影响因素由于晶体点阵的不完整性是引起电子散射的根本原因，因此温度、形变与合金化均能影响金属的导电性能。

一、外界条件：温度、应力（环境因素）1、温度（1）一般规律：金属电阻率随温度的升高而增大，温度对有效电子数（nef)和电子平均速度几乎没有影响，因为在熔点以下其费米能和费米分布受温度的影响很小，但温度升高，会使离子振动加剧，热振动幅度加大，原子无序度增加，周期性势场的涨落加大，从而使电子运动的自由程减小，散射几率增大而导致电阻率增大（2）过渡族金属与多晶型转变S层电子排满、d层电子未满，传导电子可能由S层电子向d层电子过渡，其电阻可以认为是由一系列具有不同温度关系的成分叠加而成（ρ∝Tn, n为2~5.3（3）铁磁金属与磁性转变在居里点附近时，铁磁金属的电阻率随温度的变化偏离线性关系：反常降低量Δρ=αMs2原因：铁磁性金属内d层与外层s壳层电子云交互作用引起（4）熔化大多数金属熔化成液态时，电阻会突然增大约1~2倍，这是由于原子长程有序排列遭到破坏，从而加强了对电子的散射所引起，但Bi、Sb、Ga等在熔化时电阻率反而下降，这是由于该类元素在固态时为层状结构，具有小的配位数，主要为共价键型晶体结构，在熔化时共价键被破坏，转以金属键为主，故电阻率下降（可见书p39:图2.4）2、应力在弹性范围内的单向拉应力，使原子间距离增大，点阵动畸变增大，由此导致金属电阻率增大αT—应力系数，αT >0，ζ为拉应力在压应力作用下，使原子间距变小，点阵动畸变减小，传导电子和声子之间相互作用的变化，电子结构以及电子间相互作用发生改变，金属的费米面和能带结构发生变化，由此导致金属电阻率下降二、组织结构的影响：组织结构与塑性变形、热处理工艺有关1、塑性形变形变使金属电阻率增大，这是由于晶体点阵畸变和晶体缺陷的增加，造成点阵电场的不均匀性增强而加剧对电子波散射的结果；此外冷塑性变形使原子间距有所改变，也对电阻率有一定影响。

第一章电学性能1.1 材料的导电性，ρ称为电阻率或比电阻，只与材料特性有关，而与导体的几何尺寸无关，是评定材料导电性的基本参数。

ρ的倒数σ称为电导率。

一、金属导电理论1、经典自由电子理论在金属晶体中，正离子构成了晶体点阵，并形成一个均匀的电场，价电子是完全自由的，称为自由电子，它们弥散分布于整个点阵之中，就像气体分子充满整个容器一样，因此又称为“电子气”。

它们的运动遵循理想气体的运动规律，自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞。

当对金属施加外电场时，自由电子沿电场方向作定向加速运动，从而形成了电流。

在自由电子定向运动过程中，要不断与正离子发生碰撞，使电子受阻，这就是产生电阻的原因。

2、量子自由电子理论金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子与离子间没有相互作用，可以在整个金属中自由运动。

但金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态，而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态，即具有不同的能级。

0K时电子所具有最高能态称为费密能E F。

不是所有的自由电子都参与导电，只有处于高能态的自由电子才参与导电。

另外，电子波在传播的过程中被离子点阵散射，然后相互干涉而形成电阻。

马基申定则：´，总的电阻包括金属的基本电阻和溶质（杂质）浓度引起的电阻（与温度无关）；从马基申定则可以看出，在高温时金属的电阻基本取决于，而在低温时则决定于残余电阻´。

3、能带理论能带：由于电子能级间隙很小，所以能级的分布可看成是准连续的，称为能带。

图1-1(a)、(b)、(c)，如果允带内的能级未被填满，允带之间没有禁带或允带相互重叠，在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流，具有这种能带结构的材料就是导体。

图1-1(d)，若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带，由于满带中的电子没有活动的余地，即便是禁带上面的能带完全是空的，在外电场作用下电子也很难跳过禁带，具有这种能带结构的材料是绝缘体。

一章1、原子间的键合类型有几种？（P1)金属键、离子键、共价键、分子键和氢键2、什么是微观粒子的波粒二象性？（P1）光子这种微观粒子表现出双重性质——波动性和粒子性，这种现象叫做波粒二象性。

3、什么是色散关系？什么是声子？声子的性质？（P20、P25）将频率和波矢的关系叫做色散关系。

声子就是晶格振动中的独立简谐振子的能量量子。

性质：（1）声子的粒子性：声子和光子相似，光子是电磁波的能量量子，电磁波可以认为是光子流，光子携带电磁波的能量和动量。

（2）声子的准粒子性：准粒子性的具体表现：声子的动量不确定，波矢改变一个周期或倍数，代表同一振动状态，所以不是真正的动量。

4、声子概念的意义？（P25）（1）可以将格波雨物质的相互作用过程理解为，声子和物质的碰撞过程，使问题大大简化，得出的结论也正确。

（2）利用声子的性质可以确定晶格振动谱。

5、简述高聚物分子运动的特点。

（P29）（1）运动单元的多重性（2）分子运动时间的依赖性（3）分子运动的温度依赖性6、影响高聚物玻璃化温度的因素（P33）（1）分子链结构的影响（2）分子量的影响（3）增塑剂的影响（4）外界条件的影响7、影响高聚物流动温度的因素（P39）(1) 分子量（2）分子间作用力（3）外力8、线性非晶高聚物的力学状态？（P29）二章1、材料的热学性能的内容。

(P41)材料的热学性能包括热容、热膨胀、热传导、热稳定性、熔化和升华等。

2、什么是热容？（P42）什么是杜隆-柏替定律和奈曼-柯普定律（P43）热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。

杜隆-珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/(k·mol)；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。

3、试述线膨胀系数与体膨胀系数的关系。

（P50）4、请分析热膨胀与其他性能的关系。

（P49）5、影响材料热膨胀系数的因素。

（P50）（1）化学组成、相和结构的影响（2）化学键的影响（3）相变的影响6、简述影响热导率的因素。

word格式-可编辑-感谢下载支持热容是物体温度升高1K所需要增加的能量。

它反映材料从周围环境中吸收热量的能力。

是分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量。

不同环境下，物体的热容不同。

热容是随温度而变化的，在不发生相变的条件下，多数物质的摩尔热容测量表明，定容热容C和温度的关系与定压热容有相似的规律。

(1)在高温区：定压热容Cv的变化平缓；(2)低温区：Cv与「3成正比；(3)温度接近0K时，Cv与T成正比；(4)0K时，Cv=0；热容的来源：受热后点阵离子的振动加剧和体积膨胀对外做功，此外还和电子贡献有关，后者在温度极高(接近熔点)或极低(接近OK)的范围内影响较大，在一般温度下则影响很小。

晶态固体热容的经验定律和经典理论：(1)元素的热容定律—杜隆一珀替定律：热容是与温度T无关的常数。

恒压下元素的原子热容为25J/(k・mol)；(2)化合物的热容定律一奈曼—柯普定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和。

德拜模型:考虑了晶体中原子的相互作用。

晶体中点阵结构对热容的主要贡献是弹性波振动，波长较长的声频支在低温下的振动占主导地位，并且声频波的波长远大于晶体的晶格常数,可以把晶体近似为连续介质，声频支的振动近似为连续，具有0〜smax的谱带的振动。

可导出定压热容的公式：Cv,m二12/5兀4R(T/6)3D由上式可以得到如下的结论：(1)当温度较高时，即处于高温区定压热容=3Nk=3R，即杜隆—珀替定律，与实验结果吻合；(2)当温度很低时，小于德拜温度时，定压热容与「3成正比，与实验结果吻合。

(3)当T-0时，C V趋于0,与实验大体相符。

但「3定律，与实验结果的T规律有差距。

德拜模型的不足：(1)由于德拜把晶体近似为连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用，使得对一些化合物的热容的计算与实验不符。

(2)对于金属类晶体，没有考虑自由电子的贡献，使得其在极高温和极低温区与实验不符。

(3)解释不了超导现象。

第二章材料的热学性能热容：热容是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加的能量。

不同温度下，物体的热容不一定相同，所以在温度T时物体的热容为：物理意义：吸收的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。

晶态固体热容的经验定律：一是元素的热容定律—杜隆-珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/（K•mol）；二是化合物的热容定律—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和。

不同材料的热容：1.金属材料的热容：由点阵振动和自由电子运动两部分组成，即式中和分别代表点阵振动和自由电子运动的热容；α和γ分别为点阵振动和自由电子运动的热容系数。

合金的摩尔热容等于组成的各元素原子热容和其质量百分比的乘积之和，符合奈曼-柯普定律：式中，n i和c i分别为合金相中元素i的原子数、摩尔热容。

2.无机材料的热容：（1）对于绝大多数氧化物、碳化物，热容都是从低温时的一个低的数值增加到1273K左右的近似于25J/(K·mol)的数值。

温度进一步增加，热容基本无变化。

（也即它们符合热容定律）（2）对材料的结构不敏感，但单位体积的热容却和气孔率有关。

气孔率越高，热容越小。

相变可分为一级相变和二级相变。

一级相变：体积发生突变，有相变潜热，例如，铁的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，它们的焓无突变，仅在靠近转变点的狭窄温度区间内有明显增大，导致热容的急剧增大，达转变点时，焓达最大值。

3.高分子材料热容：高聚物多为部分结晶或无定形结构，热容不一定符合理论式。

一般，高聚物的比热容比金属和无机材料大，高分子材料的比热容由化学结构决定，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，需提供更多的能量。

第一章电学性能1.1 材料的导电性R=ρL，ρ称为电阻率或比电阻，只与材料特性有关，而与导体的几何尺寸S无关，是评定材料导电性的基本参数。

ρ的倒数σ称为电导率。

一、金属导电理论1、经典自由电子理论在金属晶体中，正离子构成了晶体点阵，并形成一个均匀的电场，价电子是完全自由的，称为自由电子，它们弥散分布于整个点阵之中，就像气体分子充满整个容器一样，因此又称为“电子气”。

它们的运动遵循理想气体的运动规律，自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞。

当对金属施加外电场时，自由电子沿电场方向作定向加速运动，从而形成了电流。

在自由电子定向运动过程中，要不断与正离子发生碰撞，使电子受阻，这就是产生电阻的原因。

2、量子自由电子理论金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子与离子间没有相互作用，可以在整个金属中自由运动。

但金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态，而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态，即具有不同的能级。

0K时电子所具有最高能态称为费密能E F。

不是所有的自由电子都参与导电，只有处于高能态的自由电子才参与导电。

另外，电子波在传播的过程中被离子点阵散射，然后相互干涉而形成电阻。

马基申定则：ρ=ρ(T)+ρ´，总的电阻包括金属的基本电阻和溶质（杂质）浓度引起的电阻（与温度无关）；从马基申定则可以看出，在高温时金属的电阻基本取决于ρ(T)，而在低温时则决定于残余电阻ρ´。

3、能带理论能带：由于电子能级间隙很小，所以能级的分布可看成是准连续的，称为能带。

图1-1(a)、(b)、(c)，如果允带内的能级未被填满，允带之间没有禁带或允带相互重叠，在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流，具有这种能带结构的材料就是导体。

图1-1(d)，若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带，由于满带中的电子没有活动的余地，即便是禁带上面的能带完全是空的，在外电场作用下电子也很难跳过禁带，具有这种能带结构的材料是绝缘体。

1、固体无机材料的物理性能主要包括力（可用机械性能代替）、热、光、电、磁、辐照（或写成辐射）、介电、声等方面的性能。

2、超导体的三个性能指标分别是指：临界转变温度、临界磁场强度、临界电流密度3、导热的微观机制有：电子热导和声子热导（也可写作电子导热和声子导热）4、光子通过固体会发生反射、折射、透过、吸收现象；5、原子本征磁矩包括电子的轨道磁矩和电子的自旋磁矩 ；6、顺磁性产生的基本条件：一、具有奇数个电子的原子或点陈缺陷，二、内壳层未被填满的原子或离子，这样使原子的固有磁矩不为零；7、钛酸钡（BaTiO 3）具有哪些介电性：压电性、热释电性、铁电性；8、热应力的来源：因热胀冷缩而产生的热应力、因温度梯度而产生热应力和多相复合材料因各相膨胀系数不同而产生的热应力；9、光磁记录时可以采用 居里温度 和 补偿温度 两种不同温度下的写入方式10核外电子的能量由主量子数n 、角量子数l 、磁量子数m 、自旋量子数ms 这四种量子数来确定11理想金属的电阻来源为电子散射、声子散射12电介质的主要性能指标有介电常数ε、介电损耗因子ε''、介电强度、品质因子()1tan -δ、介电电导率10、热膨胀来自于原子的非简谐振动；13、可以通过居里温度点进行磁场热处理（或“冷加工”）获得磁织构；14、电介质的击穿有电击穿、热击穿、化学击穿三种模式15、电阻产生的本质是 晶体点阵的完整性遭到破坏的地方，电子波受到散射16、压电体具有的最典型晶体结构特征是 无中心对称结构 ；17、电容器的电流由 理想电容器所造成的电流；电容器真实电介质极化建立的电流；电容器真实电介质漏电流 三部分构成 18、彩色光的三个基本参量是 亮度、 色调 、色饱和度 ；19、技术磁化可以通过磁畴的旋转和磁畴壁的迁移两种形式进行；20、减少退磁能是产生分畴的基本动力，但却增加了畴壁能；21、赛贝克效应和珀尔贴效应热电效应互为可逆热电效应；22、固体热容包括晶格热容、电子热容两部分；23、德拜温度是反映 原子间结合力 的重要物理量；24、固体中的导热主要是由晶格振动的格波（声子）和自由电子的运动来实现25、在计算半导体中的载流子数量时需要用到 费米-狄拉克 统计26、自由电子至少是二重简并态27、众所周知，纯银的导电性比纯铝好，纯铝中溶入5%的纯银后形成的合金，一般来说其导电性将 降低 ，导热性将 降低28、离子型导体在高温区导电的特征是 本征 导电，低温区是 杂质导电29、电介质极化的类型主要有： 位移极化 、空间电荷极化 、驰豫极化 、取向极化30、原子磁矩包括电子轨道磁矩、电子自旋磁矩、原子核磁矩31、磁畴的起因是 减小退磁能32、常见的三种热电效应是 赛贝克 、帕尔贴、汤姆逊33、只有在发生非弹性应变（表达出与此意思相同的亦可得分，如“应力与应变相差一个相位”，回答滞弹性或粘弹性只能算半对时才能产生内耗；34、固体对所有作用力的反应的实质来自于 原子间相互作用的势能35、固体物质中有电子、空穴、正离子、负离子四种载流子能够形成导电36、电阻产生的波长为500 nm 的单色光相当于波数为 20000 的单色光37、马氏体不锈钢 是 铁磁性材料，奥氏体不锈钢 不是 铁磁性材料；38、激光器是光波谐振器，由光波放大器（或激光工作物质）、谐振腔、 泵浦系统三部分构成，激活离子的作用是 提供亚稳态能级； 39、波长与波数的换算关系式是 n 710=λ, λ:波长(nm), n: 波数(1-cm )（需指明符号的含义）；40、家用电脑光盘上的数据一般可以通过克尔 效应读出；41、固体对所有作用力的反应的实质来自于 原子间相互作用的势能42、固体电阻产生的基本机制是电子散射和声子散射。