材料物理性能

1、 材料的導(dǎo)電性能1、 霍爾效應(yīng) 電子電導(dǎo)的特征是具有霍爾效應(yīng)。 置于磁場中的靜止載流導(dǎo)體，當(dāng)它的電流方向與磁場方向不一致時，載流導(dǎo)體上平行于電流和磁場方向上的兩個面之間產(chǎn)生電動勢差，這種現(xiàn)象稱霍爾效應(yīng)。 形成的電場EH，稱為霍爾場。表征霍爾場的物理參數(shù)稱為霍爾系數(shù)，定義為： 霍爾系數(shù)RH有如下表達(dá)式： 表示霍爾效應(yīng)的強(qiáng)弱?；魻栂禂?shù)只與金屬中自由電子密度有關(guān)2、 金屬的導(dǎo)電機(jī)制 只有在費密面附近能級的電子才能對導(dǎo)電做出貢獻(xiàn)。 利用能帶理論嚴(yán)格導(dǎo)出電導(dǎo)率表達(dá)式：式中： nef表示單位體積內(nèi)實際參加傳導(dǎo)過程的電子數(shù)； m *為電子的有效質(zhì)量，它是考慮晶體點陣對電場作用的結(jié)果。此式不僅適用于金屬，也適

2、用于非金屬。能完整地反映晶體導(dǎo)電的物理本質(zhì)。 量子力學(xué)可以證明，當(dāng)電子波在絕對零度下通過一個完整的晶體點陣時，它將不受散射而無阻礙的傳播，這時電阻為零。只有在晶體點陣完整性遭到破壞的地方，電子波才受到散射(不相干散射)，這就會產(chǎn)生電阻金屬產(chǎn)生電阻的根本原因。由于溫度引起的離子運動(熱振動)振幅的變化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶體中異類原子、位錯、點缺陷等都會使理想晶體點陣的周期性遭到破壞。這樣，電子波在這些地方發(fā)生散射而產(chǎn)生電阻，降低導(dǎo)電性。3、 馬西森定律 （P94題11） 試說明用電阻法研究金屬的晶體缺陷（冷加工或高溫淬火）時威懾年電阻測量要在低溫下進(jìn)行。 馬西森（Matthisse

3、n）和沃格特（Vogt）早期根據(jù)對金屬固溶體中的溶質(zhì)原子的濃度較小，以致于可以略去它們之間的相互影響，把金屬的電阻看成由金屬的基本電阻L(T)和殘余電阻組成，這就是馬西森定律（ Matthissen Rule），用下式表示：是與雜質(zhì)的濃度、電缺陷和位錯有關(guān)的電阻率。L(T)是與溫度有關(guān)的電阻率。4、 電阻率與溫度的關(guān)系 金屬的溫度愈高，電阻也愈大。 若以0和t表示金屬在0 和T溫度下的電阻率，則電阻與溫度關(guān)系為: 在t 溫度下金屬的電阻溫度系數(shù)：5、 電阻率與壓力的關(guān)系 在流體靜壓壓縮時，大多數(shù)金屬的電阻率降低。 在流體靜壓下金屬的電阻率可用下式計算式中：0表示在真空條件下的電阻率；p表示壓力

4、；是壓力系數(shù)(負(fù)值10-510-6 )。 正常金屬（鐵、鈷、鎳、鈀、鉑等），壓力增大，金屬電阻率下降；反常金屬（堿土金屬和稀土金屬的大部分）6、 缺陷對電阻率的影響：不同類型的缺陷對電阻率的影響程度不同，空位和間隙原子對剩余電阻率的影響和金屬雜質(zhì)原子的影響相似。點缺陷所引起的剩余電阻率變化遠(yuǎn)比線缺陷的影響大。7、 固溶體的電阻率 形成固溶體時電阻率的變化：當(dāng)形成固溶體時，合金導(dǎo)電性能降低。因為在溶劑晶格中溶入溶質(zhì)原于時，溶劑的晶格發(fā)生扭曲畸變，破壞了晶格勢場的周期性，從而增加了電子散射幾率，電阻率增高。所當(dāng)然的，且原于半徑差越大，固溶體電阻也越大。但是，點陣畸變不是固溶體電阻增大的唯一原因。

5、有序合金電阻率（會分析電阻率的變化）兩個因素：固溶體有序化 合金組元化學(xué)作用加強(qiáng) 電子結(jié)合更強(qiáng) 導(dǎo)電電子數(shù)減少 電阻率增加固溶體有序化 離子勢場更為對稱 電子散射幾率大幅降低 電阻率減小通常，第二個因素的作用占優(yōu)勢，故當(dāng)合金有序化時，電阻率降低。8、 晶體離子電導(dǎo) 離子電導(dǎo)是帶電荷的離子載流子在電場作用下的定向運動。 離子電導(dǎo)分兩種情況：本征電導(dǎo)（固有離子電導(dǎo)）、雜質(zhì)電導(dǎo)。本征電導(dǎo)：組成晶體點陣的基本離子由于熱運動而離開晶格，形成熱缺陷，這種熱缺陷無論是離子或空位都可以在電場作用下成為導(dǎo)電的載流子，參與導(dǎo)電。雜質(zhì)電導(dǎo)：由固定相對較弱的離子運動引起的，主要是雜質(zhì)離子。一般情況下，由于雜質(zhì)離子與晶

6、格聯(lián)系弱，所以，在較低溫度下雜質(zhì)電導(dǎo)表現(xiàn)顯著，而本征電導(dǎo)在高溫下才成為導(dǎo)電主要表現(xiàn)。 熱缺陷的濃度取決于溫度和缺陷的形成能。 離子導(dǎo)電的影響因素：1) 溫度的影響：溫度以指數(shù)形式影響其電導(dǎo)率。隨著溫度從低溫向高溫增加，其電阻率的對數(shù)的斜率會發(fā)生變化，即出現(xiàn)拐點。注意，在分析右曲線時，拐點并不一定是離子導(dǎo)電機(jī)制變化，也可能是導(dǎo)電載流子種類發(fā)生變化。2) 離子性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)的影響（會判斷）：晶體熔點高，原子之間的結(jié)合力大，導(dǎo)電激活能高，電導(dǎo)率降低。9、 半導(dǎo)體（用能帶結(jié)構(gòu)理論解釋n、p型半導(dǎo)體的區(qū)別）特點：（p型）靠近價帶頂部形成受主能級。（n型）靠近倒帶底部形成施主能級。10、超導(dǎo)體 超導(dǎo)體的兩

7、個物理特性：完全導(dǎo)電性、完全抗磁性。 兩類超導(dǎo)體的基本特征：（1）第一類超導(dǎo)體：Hc 和Ic 很低，由于其臨界電流密度和臨界磁場較低，幾乎沒有實用的可能性。（2）第二類超導(dǎo)體：除金屬元素釩、锝和鈮外，第II類超導(dǎo)體主要包括金屬化合物及其合金。 庫柏（Cooper)電子對當(dāng)電子間有凈的吸引作用時，費密面附近的兩個電子將形成束縛的電子對的狀態(tài)，它的能量比兩個獨立的電子的總能量低，這種電子對狀態(tài)稱為庫柏對。11、電阻的測量方法及應(yīng)用（特點、適用范圍，會選擇）A. 電橋法測量直流電阻最常用的方法優(yōu)點：測量的準(zhǔn)確度幾乎等于標(biāo)準(zhǔn)量的準(zhǔn)確度。缺點：測量過程中，為獲得平衡狀態(tài)，需進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，測試速度慢，不能

8、適應(yīng)大量、快速測量的需要。直流單電橋測電阻的范圍在11M之間。雙臂電橋（凱爾文電橋），測量直流小電阻。B. 電位差計法優(yōu)點：測金屬電阻隨溫度變化時C. 直流四探針法（四電極法）主要用于半導(dǎo)體材料或超導(dǎo)體等低電阻率的測試D. 電阻法測量固溶體溶解度曲線、研究合金時效、研究馬氏體轉(zhuǎn)變、研究疲勞和裂紋擴(kuò)展、研究有序轉(zhuǎn)變、鋼的回火及過冷奧氏體分解等。 材料的介電性能1、 相對介電常數(shù)r = C/Co物理意義：反映了電介質(zhì)材料在靜電場中的極化特性2、 電介質(zhì)：通常指電阻率大于1010cm 的一類在電場中以感應(yīng)而并非傳導(dǎo)的方式呈現(xiàn)其電學(xué)性能的材料。在電場作用下建立極化的物質(zhì)。介電常數(shù)是表征電介質(zhì)的最基本的

9、參量。3、 電介質(zhì)的極化：在電場作用下，正、負(fù)束縛電荷只能在微觀尺度上作相對位移，不能作定向運動。正負(fù)束縛電荷間的相對偏移，產(chǎn)生感應(yīng)偶極矩。在外電場作用下, 電介質(zhì)內(nèi)部感生偶極矩的現(xiàn)象，稱為電介質(zhì)的極化。4、 電介質(zhì)的極化機(jī)制 注意：鐵電體中自發(fā)極化的產(chǎn)生是不需要外加電場誘導(dǎo)的，完全是由特殊晶體結(jié)構(gòu)誘發(fā)的。 極化強(qiáng)度：電介質(zhì)在電場作用下的極化程度用極化強(qiáng)度矢量P表示，極化強(qiáng)度P是電介質(zhì)單位體積內(nèi)的感生偶極矩，可表示為： 單位為庫侖/米2 (C/m2)說明：(1) 真空中 P = 0 ，真空中無電介質(zhì)。(2) 導(dǎo)體內(nèi) P = 0 ，導(dǎo)體內(nèi)不存在電偶極子。(3) 電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被

10、極化的程度，排列愈有序說明極化愈烈。 介電系數(shù)是綜合反映介質(zhì)內(nèi)部電極化行為的一個主要宏觀物理量。5、 電介質(zhì)極化類型（包括電子位移極化、）；馳豫極化（電子馳豫極化、離子馳豫極化）；取向極化；空間電荷極化。 彈性位移極化（瞬時極化）（1） 電子位移極化：在外電場作用下，原于外圍的電子軌道相對于原子核發(fā)生位移，原子中的正、負(fù)電荷重心產(chǎn)生相對位移。響應(yīng)時間為10-1410-16 S可見光頻段（2） 離子位移極化：離子在電場作用下偏移平衡位置的移動，相當(dāng)于形成一個感生偶極矩；也可以理解為離子晶體在電場作用下離子間的鍵合被拉長。響應(yīng)時間為10-1210-13 S 微波頻段 注：只有當(dāng)分子結(jié)構(gòu)有極化時，離

11、子的位移極化才表現(xiàn)的較為突出，在無極性分子中離子位移極化率很小，這時仍以電子極化為主。 馳豫（松弛）極化概念：當(dāng)材料中存在著弱聯(lián)系的電子、離子和偶極子等弛豫質(zhì)點時，溫度造成的熱運動使這些質(zhì)點分布混亂，而電場使它們有序分布，平衡時建立了極化狀態(tài)。這種極化具有統(tǒng)計性質(zhì)，稱為熱弛豫(松弛)極化。特點：（1）與熱運動有關(guān)； （2）極化需要克服一定的勢壘，因而需要消耗一定的能量。是非彈性的；（3）不可逆；（4）帶電質(zhì)點熱運動距離遠(yuǎn)。包括： （1） 電子馳豫極化eT響應(yīng)時間為10-210-9 S （2） 離子馳豫極化aT響應(yīng)時間為10-210-5S 無線電頻率 取向（轉(zhuǎn)向）極化概念：指極性介電體的分子偶極

12、矩在外電場作用下，沿外施電場方向轉(zhuǎn)向，而產(chǎn)生宏觀偶極矩的極化。注：介質(zhì)中存在固有電矩。響應(yīng)時間為10-210-10S無線電頻率 空間電荷極化概念：離子多晶體的晶界處、晶體缺陷、微區(qū)夾層與不均質(zhì)結(jié)構(gòu)等存在空間電荷，這些混亂分布的空間電荷，在外電場作用下，趨向于有序化，即空間電荷的正負(fù)電荷質(zhì)點分別向外電場的負(fù)、正極方向移動，從而表現(xiàn)為極化。響應(yīng)時間：大約幾秒到數(shù)十分鐘，甚至數(shù)十小時。注：只對直流和低頻下的強(qiáng)度有貢獻(xiàn)。6、 損耗因子（P141 題1）7、 壓電效應(yīng)（Piezoeletric effect) 壓電性就是指某些晶體材料按所施加的機(jī)械應(yīng)力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。 正壓電效應(yīng)-當(dāng)對石英晶體在

13、一定方向上施加機(jī)械應(yīng)力時，在其兩端表面上會出現(xiàn)數(shù)量相等、符號相反的束縛電荷；而且在一定范圍內(nèi)電荷密度與作用力成正比。 逆壓電效應(yīng)-石英晶體在一定方向的電場作用下，則會產(chǎn)生外形尺寸的變化，在一定范圍內(nèi)，其形變與電場強(qiáng)度成正比。8、 石英晶體的壓電性 當(dāng)石英晶體未受外力作用時，正、負(fù)離子正好分布在正六邊形的頂角上，形成三個互成120夾角的電偶極矩P1、P2、P3。 如圖(a)所示。因為P = qL（q為電荷量，L為正負(fù)電荷之間的距離），此時正負(fù)電荷中心重合，電偶極矩的矢量和等于零，即 P1+P2+P30所以晶體表面不產(chǎn)生電荷，呈電中性。 當(dāng)晶體受到沿x方向的壓力（F x 0 在y、z方向上的分量為

14、： (P1+P2+P3)y = 0 (P1+P2+P3)z= 0 當(dāng)晶體受到沿x方向的拉力（Fx 0）作用時，其變化情況如圖(c)所示。電偶極矩P1增大， P2、 P3減小，此時它們在x、y、z三個方向上的分量為 (P1 +P2 +P3) x0 (P1+ P2+ P3)y =0 (P1 +P2 +P3)z =0在x軸的正向出現(xiàn)負(fù)電荷，在y、z方向依然不出現(xiàn)電荷?？梢姡?dāng)晶體受到沿x(電軸)方向的力Fx 作用時，它在x方向產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，而y、z方向則不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。 晶體在y軸方向受力Fy作用下的情況與Fx 相似。當(dāng)Fy 0時，晶體的形變與圖（b）相似；當(dāng)Fy 0時，則與圖（c）相似。由此可見

15、，晶體在y（即機(jī)械軸）方向的力 Fy作用下，在x方向產(chǎn)生正壓電效應(yīng)，在y、z方向同樣不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。 晶體在z軸方向受力Fz的作用時，因為晶體沿x方向和沿y方向所產(chǎn)生的正應(yīng)變完全相同，所以，正、負(fù)電荷中心保持重合，電偶極矩矢量和等于零。這就表明，在沿z(即光軸)方向的力Fz 作用下，晶體不產(chǎn)生壓電效應(yīng)。9、 壓電陶瓷的壓電效應(yīng)10、 壓電振子：當(dāng)向一個具有一定取向和形狀制成的有電極的壓電晶片(或極化了的壓電陶瓷片)輸入電場，其頻率與晶片的機(jī)械諧振頻率一致時。就會使晶片因逆壓電效應(yīng)而產(chǎn)生機(jī)械諧振，這種晶片稱為壓電陣子。11、 影響材料壓電性能的因素 晶體結(jié)構(gòu)：壓電效應(yīng)只能在不具有對稱中心的晶體內(nèi)

16、才能發(fā)生，具有對稱中心的晶體都不具有壓電效應(yīng)。非極性分子基本不呈現(xiàn)壓電性，空間電荷不均一分布的有可能出現(xiàn)壓電性。 壓電材料的預(yù)極化：所謂預(yù)極化就是在宏觀不呈現(xiàn)壓電效應(yīng)的壓電陶瓷上加上一個強(qiáng)直流電，使陶瓷中的電疇沿電場方向取向排列。 時間、溫度：升高溫度會使壓電性能下降。12、 材料的熱釋電性 概念：某些晶體除了由于應(yīng)力產(chǎn)生電荷以外，溫度的變化也可以引起電極狀態(tài)的改變，因此當(dāng)均勻加熱時，這類晶體能夠產(chǎn)生極化而形成偶極子。這種效應(yīng)稱為熱釋電效應(yīng)（Pyroelectric effect)。 熱釋電效應(yīng)是由于晶體中存在自發(fā)極化而引起的。 注：（1）具有對稱中心的晶體不可能具有熱釋電性。（2）具有壓電性

17、的晶體不一定就具有熱釋電性，僅當(dāng)晶體中存在有與其它極軸都不同的唯一極軸時，才可能有熱膨脹引起晶體總電矩的改變，從而表現(xiàn)為熱釋電性。13、 材料的鐵電性 電滯回線（圖見下右圖）及幾個重要參量：飽和極化強(qiáng)度Ps、剩余極化強(qiáng)度Pr、矯頑電場Ec、居里溫度Tc 電疇： 由于電退極化場與極化方向反向，使靜電能升高。在受機(jī)械約束時，伴隨著自發(fā)極化的應(yīng)變還將使應(yīng)變能增加，所以整體均勻極化的狀態(tài)不穩(wěn)定，晶體趨向于分成多個小區(qū)域。每個區(qū)域內(nèi)部電偶極子沿同一方向，但不同小區(qū)域的電偶極子方向不同，這每個小區(qū)域稱為電疇(簡稱疇)。14、 材料的鐵電性、壓電性和熱釋電性關(guān)系（左圖） 材料的磁性能(這章整得不夠精確)1、

18、 磁性的產(chǎn)生原因： 注：物質(zhì)的磁性不是由電子的軌道磁矩和自旋磁矩本身所產(chǎn)生，而是由外加磁場作用下電子繞核運動所感生的附加磁場造成的。2、 磁性的分類 抗磁性：沒有固有原子磁矩 順磁性：有固有磁矩，沒有相互作用 鐵磁性：有固有磁矩，直接交換相互作用 亞鐵磁性：有磁矩，間接交換相互作用 反鐵磁性：有磁矩，直接交換相互作用注：任何物質(zhì)在外場作用下均具有抗磁效應(yīng)，但只有原子的電子殼層完全填滿了的電子物質(zhì)，抗磁性才能表現(xiàn)出來。（它出現(xiàn)在沒有原子磁矩的材料中）注：A 材料的順磁性來源于原子的固有磁矩。 產(chǎn)生順磁性的條件就是原子的固有磁矩不為零。B 在以下幾種情況下，原子或正離子具有固有磁矩。 (1)具有奇

19、數(shù)個電子的原子或點陣缺陷；(2)內(nèi)殼層未被填滿的原子或離子。金屬中主要有過渡族金屬(d殼層沒有填滿電子)和稀土族金屬(f殼層沒有填滿電子)。C 順磁性物質(zhì)的磁化率是抗磁性物質(zhì)磁化率的1103倍，所以在順磁性物質(zhì)中抗磁性被掩了。3、 鐵磁性、亞鐵磁性材料的特性 磁化曲線 鐵磁體的形狀各向異性是由退磁場引起的。4、 磁致伸縮 概念：鐵磁體在磁場中磁化，其形狀和尺寸都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。 可分為兩類：正磁致伸縮是材料在磁化方向伸長，而在垂直于磁化方向縮短，例如鐵。負(fù)磁致伸縮是材料在磁化方向縮短，而在垂直于磁化方向伸長，例如鎳。5、 鐵磁性產(chǎn)生的條件原子內(nèi)部要有未填滿的電子殼層；（原子本

20、征磁矩不為零）ad大于3使交換積分A為正。（要有一定的晶體結(jié)構(gòu)）6、 原子間什么力使其自發(fā)磁化？ 是靜電力，而不是磁力。因為與熱運動的能量相比，磁相互作用的能量是太小了。海森堡(Beisenberg)和佛蘭克爾(Frank)按照量子論證明，物質(zhì)內(nèi)部相鄰原子的電子之間有一種來源于靜電的相互交換作用，由于這種交換作用對系統(tǒng)能量的影響，迫使各原子的磁炬平行或反平行排列。7、反鐵磁性和亞鐵磁性 如果A E2，即電子自旋反平行排列為穩(wěn)定態(tài)。 如果相鄰原子磁矩相等，由于原子磁矩反平行排列，原子磁矩相互抵消，自發(fā)磁化強(qiáng)度等于零，這樣一種特性就是反鐵磁性。 如果相鄰原子磁矩不相等，則自發(fā)磁化強(qiáng)度不等于零，這一

21、特性就是亞鐵磁性。8、 磁疇：鐵磁物質(zhì)內(nèi)部存在很強(qiáng)的“分子場”，在“分子場”的作用下，原子磁矩趨于同向平行排列，即自發(fā)磁化至飽和，稱為自發(fā)磁化；鐵磁體內(nèi)自發(fā)磁化分成若干個小區(qū)域(這種自發(fā)磁化至飽和的小區(qū)域稱為磁疇)，由于各個區(qū)域(磁疇)的磁化方向各不相同，其磁性被此相互抵消，所以大塊鐵磁體對外不顯示磁性。9、 磁疇壁的遷移磁化（大題） 疇壁只是元磁矩方向逐漸改變的過渡層。所謂疇壁的右移，實際上是右疇靠近疇壁的一層元磁矩，由原來朝下的方向開始轉(zhuǎn)動，相繼進(jìn)入疇壁區(qū)。與此同時，疇壁區(qū)各元磁矩也發(fā)生轉(zhuǎn)動，且最左邊一層磁矩最終完成了轉(zhuǎn)動過程，脫離疇壁區(qū)而加入左疇的行列。 壁移磁化本質(zhì)上也是一種元磁矩的轉(zhuǎn)

22、動過程，但只是靠近疇壁的元磁矩局部地先后轉(zhuǎn)動，而且從一個磁疇磁化方向到相鄰磁疇磁化方向轉(zhuǎn)過的角度是一定 磁化曲線分布示意圖（右圖）10、 增加磁導(dǎo)率的幾個影響因素（待定） 磁導(dǎo)率隨冷加工形變而下降 晶粒愈細(xì)，磁導(dǎo)率愈小 為提高材料磁導(dǎo)率就必須減少夾雜物的數(shù)量，減小內(nèi)應(yīng)力。 降低磁晶各向異性能也可提高磁導(dǎo)率 要增加磁導(dǎo)率，應(yīng)使材料具有較小的磁致伸縮和磁彈性能11、 影響疇壁遷移的因素： （a）鐵磁材料中夾雜物、第二相、空隙的數(shù)量及其分布。 （b）其次是內(nèi)應(yīng)力起伏的大小和分布，起伏愈大，分布愈不均勻，對疇壁遷移阻力愈大。為提高材料磁導(dǎo)率就必須減少夾雜物的數(shù)量，減小內(nèi)應(yīng)力。 （c）磁晶各向異性能的大

23、小。因為壁移實質(zhì)上是原子磁矩的轉(zhuǎn)動，它必然要通過難磁化方向，故降低磁晶各向異性能也可提高磁導(dǎo)率。 （d）磁致伸縮和磁彈性能也影響壁移過程，因為壁移也會引起材料某一方向的伸長，另一方向則要縮短，故要增加磁導(dǎo)率，應(yīng)使材料具有較小的磁致伸縮和磁彈性能。12、 影響合金鐵磁性和亞鐵磁性的因素（會判斷） 溫度：在低于居里溫度的條件下，各類鐵磁和亞鐵磁性均隨溫度升高而有所下降，知道居里溫度附近，有一個急劇下降。 加工硬化：磁導(dǎo)率顯著下降，且形變量越大下降也越多。矯頑力則相反，它隨形變量增大而增大。剩磁感應(yīng)的變化較為復(fù)雜，在臨界壓縮范圍(58)急劇下降，而在壓縮量增加時反而上升。凡涉及到磁飽和的參量均與加工

24、硬化無關(guān)。 晶粒大?。壕Я＜?xì)化對磁性的影響與加工硬化相同，鐵素體的晶粒越細(xì)，磁導(dǎo)率越低，而矯頑力相磁滯損耗越大。這是因為晶界是妨礙技術(shù)磁化的一個因素。 合金化：如果鐵磁金屬中溶入順磁或抗磁金屬形成置換固溶體，飽和磁化強(qiáng)度Ms總是要降低，且隨著溶質(zhì)原子濃度的增加而下降。14、復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率 定義為彈性磁導(dǎo)率，代表了磁性材料中儲存能量的磁導(dǎo)率”稱為損耗磁導(dǎo)率，它與磁性材料磁化一周的損耗有關(guān)。15、交變磁場作用下的能量損耗（三種損耗的概念） 渦流損耗：渦流在鐵心內(nèi)流動時，在所經(jīng)回路的導(dǎo)體電阻上產(chǎn)生的能量損耗。 磁滯損耗：瑞利磁滯回線的上升支和下降支（右圖） 剩余損耗：在低頻和弱磁場條件下，剩余損耗主要是

25、磁后效引起的。由于磁后效機(jī)制不同，其表現(xiàn)也不同。磁后效就是處于外磁場為Ht0的磁性材料突然收到外磁場的階躍變換到Ht1磁感應(yīng)強(qiáng)度不是瞬時到達(dá)而是一部分瞬時另一部分緩慢趨向。16、軟磁材料 概念： 特點：軟磁材料磁致回線細(xì)長，磁導(dǎo)率高，矯頑力低，鐵芯損耗低，容易磁化，也容易去磁。（磁化曲線狹窄） 組織結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系：1) 通過使用高純的原料、改善熔煉鑄造工藝條件及其后的加工過程，提高材料的均勻性降低矯頑力，提高磁導(dǎo)串，降低鐵芯損耗。2) 通過降低磁各向異性，增加純度-改善初始磁導(dǎo)率，降低磁滯損耗。3) 通過增加電阻率，減低芯片的厚度-降低渦流損耗。17、硬磁材料(永磁材料） 概念：指磁性材料被外

26、加磁場磁化后，去掉外磁場后仍然保持著較強(qiáng)剩磁的磁性材料。 Hc104 A/m，剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度大于1T以上 參數(shù)：剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br；矯頑力 Hc；最大磁能積（BH)max；突起系數(shù) （BH)m/BrHc18、信息存儲磁性材料 磁頭材料基本要求：（1）高的磁導(dǎo)率（2）高的飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（3）低的Br和Hc （4）高的電阻率和耐磨性 磁記錄介質(zhì)材料基本要求：（1）剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br高（2）矯頑力Hc適當(dāng)?shù)母撸?）磁致回線接近矩形（4）磁層均勻，厚度適當(dāng)（5）磁性粒子的尺寸均勻，呈單磁疇狀態(tài)（6）磁致伸縮小19、磁致電阻效應(yīng)：磁性材料的電阻率隨磁化狀態(tài)而改變的現(xiàn)象稱為磁致電阻效應(yīng)（簡稱磁阻效應(yīng)）。2

27、0、磁光效應(yīng) 法拉第磁光旋轉(zhuǎn)效應(yīng)：偏振光通過某些透明物質(zhì)，如水晶、含糖溶液時，偏振光的偏振面將發(fā)射功能旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，稱為旋光效應(yīng)。用人工方法產(chǎn)生旋光的方法之一，就是磁致旋光，通常稱為法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。（是透射造成的。頻率不發(fā)生變化，是電矢量發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。） 磁光克爾效應(yīng)：一束線偏振光在磁化了的介質(zhì)表面反射時，反射光將成為橢圓偏振光，且以橢圓的長軸為標(biāo)志的偏振面相對于入射線的偏振面將旋轉(zhuǎn)一定的角度，這種現(xiàn)象稱為磁光克爾效應(yīng)。21、鐵磁性測量方法（知道適用范圍） 鐵磁材料靜態(tài)磁特性的測量（沖擊法）閉路試祥的沖擊法測量：只適用于測定軟磁材料開路試樣的沖擊法測量注：沖擊撿流計G與一般檢流計不同，它不是測量流

28、經(jīng)撿流計的電流，而是測量在一個電磁脈沖后流過的總電量。 鐵磁材料動態(tài)磁特性的測量伏安法：準(zhǔn)確度不高，測量誤差一般為1015%，而且此法不能用來測量交流磁損耗，只能用來測磁化曲線。示波法：可以在較寬的頻率范圍（10Hz100kHz)，直接觀察鐵磁材料試樣的磁滯回線，也可以進(jìn)行攝影。既適用于閉路試樣，也適用于開路試樣。電橋法：交流電橋法是測量軟磁材料復(fù)磁導(dǎo)率的有效方法。 材料的光學(xué)性能1、 光的本質(zhì) 光是一種電磁波，它是電磁場周期性振動的傳播所形成的。 光波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同，然而光振動的頻率是一定的。 電磁波在介質(zhì)中的速度: 光的波粒二象性：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程把光的粒子性和波動性聯(lián)系

29、起來，即注：光的頻率、波長和輻射能都是由光子源決定的。2、 光與固體介質(zhì)的相互作用 透過、吸收、反射、散射。 微觀上，光子與固體材料中的原子、離子、電子之間的相互作用主要表現(xiàn)在以下兩個方面：電子極化（折射）、電子能態(tài)轉(zhuǎn)變 色散：介質(zhì)中光速（折射率）隨波長改變的現(xiàn)象稱為色散。介質(zhì)的折射率隨著波長的增加而減小。3、 材料的反射率 當(dāng)入射光線垂直或接近垂直于介質(zhì)界面時，其反射率為： 兩種介質(zhì)的折射率差別越大，反射率也越大 注：介質(zhì)的反射率與波長有關(guān)，因此同一材料對不同波長有不同的反射率。4、 金屬的光透過性質(zhì)5、 非金屬材料的光透過性質(zhì)（與金屬區(qū)別是存在禁帶） 非金屬材料對可見光的吸收有三種機(jī)理：1

30、) 電子極化，但只有光的頻率與電子極化時間的倒數(shù)處于同一數(shù)量級時，由此引起的吸收才變得比較重要；2) 電子受激吸收光子而越過禁帶；3) 電子受激進(jìn)入位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級而吸收光子。 影響介質(zhì)吸收光的因素： 1）介質(zhì)的電子能帶結(jié)構(gòu)； 2）光要穿過的介質(zhì)厚度（光程）； 3）光的波長6、 冷光（會利用下圖來解釋熒光和磷光的區(qū)別，關(guān)鍵在雜質(zhì)能級） 根據(jù)材料從吸收能量到發(fā)光之間延遲時間的長短，把冷光分為熒光和磷光兩類 延遲時間10-8s者稱為磷光 磷光體的基體常是硫化物；激活劑主要是金屬（提供電子），有基質(zhì)選定。7、 熱輻射： 由于電子被熱激發(fā)到較高能級后回到正常能級發(fā)射光子。 熱輻射材料的顏色和

31、亮度隨溫度而改變。8、 激光 受激輻射：1917年愛因斯坦指出，除自發(fā)輻射之外，當(dāng)頻率為=（E2-E1）/h的光子入射時，粒子也會以一定的概率，迅速地從能級E2躍遷到能級E1，同時輻射一個與外來光子頻率、相位、偏振態(tài)以及傳播方向等都相同的光子，這個過程稱為受激輻射。 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：處在高能級E2的粒子數(shù)大于處在低能級E1的粒子數(shù)。這種分布正好與平衡態(tài)時的粒子分布相反，稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，簡稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)， 激光工作原理（以紅寶石為例，結(jié)合圖說明） 材料的光學(xué)性能1、 德拜理論 晶體中各原子間存在看彈性斥力和引力。這種力使原子的熱振動相互受著牽連和制約，從而達(dá)到相鄰原子間協(xié)調(diào)齊步地振動，并認(rèn)為每個諧

32、振子的頻率不同存在的頻率范圍從零到某一最大值。每一頻率的諧振子都以波的形式在點陣中傳播。晶體中的點陣波是所有原子以其各自的頻率，彼此間存在一定相位差而振動的集體運動。 德拜模型比起愛因斯坦模型有了很大的進(jìn)步，但由于德拜把晶體看成連續(xù)介質(zhì)，對于原子振動頻率較高的部分不適用，故德拜理論對一些化合物的熱容計算與實驗不符。2、 德拜溫度（影響因素）（是原子體積） 德拜溫度是反映原子間結(jié)合力的又一重要物理量。 不同材料其德拜溫度不同，從上第二個式子可知，熔點高，即材料原子間結(jié)合力強(qiáng)，德拜溫度便高，尤其是相對原子質(zhì)量小的金屬更為突出。3、 相變對熱容的貢獻(xiàn)（了解） 一級相變：有熱量的吸收和放出，同時體積變

33、化。在相變溫度下，（焓）發(fā)射功能突變，熱熔為無限大。 二級相變：無熱量的吸收和放出，僅是物理性質(zhì)發(fā)生變化。4、 熱膨脹的物理本質(zhì)（且會以雙原子勢能曲線模型解釋） 熱膨脹的物理本質(zhì)原子的非簡諧振動 晶體質(zhì)點引力斥力曲線和位能曲線 采用玻爾茲曼統(tǒng)計法，得出平均位移：5、 熱膨脹系數(shù)（小題） 熱膨脹系數(shù)與其它物理量的關(guān)系1) 與熱容的關(guān)系：2) 與金屬熔點的關(guān)系：經(jīng)驗公式為：3) 膨脹系數(shù)隨元素的原子序數(shù)呈明顯周期性變化6、 材料的導(dǎo)熱性 傅里葉導(dǎo)熱定律：（只適用于穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)） 三個重要參數(shù)：1) 熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）：反映材料導(dǎo)熱能力2) 熱擴(kuò)散率（導(dǎo)溫系數(shù)）標(biāo)志溫度變化的速率3) 熱阻7、 魏德曼夫蘭茲定律：在不太低的溫度下，金屬熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率之比正比于溫度。8、 熱導(dǎo)率及其影響因素（會判斷具體變化） 純金屬導(dǎo)熱性：溫度晶粒大小晶系雜質(zhì) 合金的導(dǎo)熱性：無序有序9、 無機(jī)非金屬材料的熱傳導(dǎo) 熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)制：聲子導(dǎo)熱（主要）；光子熱傳導(dǎo)（高溫時明顯