《材料物理性能》期末復(fù)習資料

1、材料物理性能期末復(fù)習資料電學(xué)部分電學(xué)部分iiiiqn 電學(xué)部分重點為5.電導(dǎo)率的一般表達式 各個參數(shù)的物理意義。13、17也是復(fù)習關(guān)鍵。 什么是電解質(zhì)？（以離子傳導(dǎo)的導(dǎo)電物質(zhì)） 遷移率、遷移數(shù)的概念1.歐姆定律微分表達式歐姆定律微分表達式j(luò)E中各個參數(shù)的物理意義。中各個參數(shù)的物理意義。 電流密度J：A/cm2 電導(dǎo)率 ：-1cm-1，Scm-1，S為西門子（Siemens ） 電場強度E：V/cm2. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。 221)

2、(4rrS221)(4rrhShIVRVVVabgr1hr2主電極 a 環(huán)形電極 g 全電極 b VA體電導(dǎo)測量方法（若ag間為等電位，其表面電阻可忽略 ）IVhrrV4)(2212. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。2ln21221rrxdxRsrrsshabgV圓片試樣xA表面電導(dǎo)測量方法IVrrs12ln22. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點

3、。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。2. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。1，4通小電流I（恒流），測2，3針間電位差V ，由V、I、l 求樣品電阻率 VII1 2 3 4lllIrr12. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。若將探針與接觸處看成點電源，則形成以點電源為中心的半

4、球等勢面，那么在r處的電流密度為 22 rIJ由J=E/，可得在r處得電場強度E為 22 rIE2. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。drdVErIV2由于 且r 時，V0 ，則 r 處的電位V為 同理，電流由4流出樣品時，在r處的電位為 rIV22. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。)211(

5、22llIV)121(23llIV2，3間的電位差 lIVVV23223根據(jù)電位疊加原理，探針2，3處的電位分別為 2. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。IVl232條件：試樣厚度及任一探針與試樣最近邊界的距離至少大于四倍探針間距，即可滿足上述公式要求，否則應(yīng)該進行修正。 2. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差

6、計法的測量原理。電位差計法測量電阻線路圖電位差計法測量電阻線路圖 GAE1EX3ENERX1RNRK1abRX1測量電阻 RN1標準電阻 R 可變電阻EN 標準電源 E1 工作電源 2. 材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)材料體電導(dǎo)與表面電導(dǎo)的測量方法，計算公式，四端電極法測量電導(dǎo)率的特點。電位差計法的測量原理。率的特點。電位差計法的測量原理。1111XXNNRURUI1111NNXXRUURK1a，測量被測電阻的電壓降UX1K1b，測量標準電阻的電壓降UN1RX1、RN1、R與E構(gòu)成回路，電流均為I 3. 陶瓷材料電導(dǎo)按照載流子可以分為哪幾種類型？采用什么陶瓷材料電

7、導(dǎo)按照載流子可以分為哪幾種類型？采用什么實驗可以確定材料是電子電導(dǎo)或離子電導(dǎo)？實驗可以確定材料是電子電導(dǎo)或離子電導(dǎo)？ 類型：電子電導(dǎo)、離子電導(dǎo) 利用霍爾效應(yīng)可以確定材料是電子電導(dǎo)還是離子電導(dǎo)4.遷移率遷移率v/E的物理意義。的物理意義。 遷移率是載流子在單位電場強度作用下的遷移速度（cm/sV）5.電導(dǎo)率的一般表達式，各個參數(shù)的物理意義。電導(dǎo)率的一般表達式，各個參數(shù)的物理意義。 電導(dǎo)率的一般表達式為 宏觀電導(dǎo)率與微觀載流子濃度n，電荷量q與遷移率的關(guān)系。（cm2/Vs） iniiiq6.本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子主要由什么缺陷提供？其載流子本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子主要由什么缺陷提供？其載流子濃度：濃

8、度：nNexp(E/2kT)中中E的物理意義是什么？的物理意義是什么？ 本征離子電導(dǎo)的導(dǎo)電離子主要由熱缺陷提供 其載流子濃度：nNexp(E/2kT)中E的物理意義是缺陷形成能7.離子遷移率的公式，試分析影響離子離子遷移率的公式，試分析影響離子遷移率的主要因素是什么。遷移率的主要因素是什么。)/exp(6002kTUkTqvi 離子遷移率的公式是 （在弱電場作用下）影響離子遷移率的主要因素包括晶體結(jié)構(gòu)(、U0、0 ) ，而指數(shù)項受溫度影響較大 離子遷移率與電場強度無關(guān)i0exp(-Wi/kT)，式中，式中Wi為離子電導(dǎo)活化能，其物理意義為離子電導(dǎo)活化能，其物理意義是什么？是什么？Wi的求法？的

9、求法？ Wi包括缺陷形成能與遷移能。 求法：由lniln0-B/T，以lni和1/T為坐標，可繪得一直線，從直線斜率B可求出活化能W=BK9. 離子擴散的主要形式有哪幾種？離子擴散的主要形式有哪幾種？ 無外加電場的熱運動 外加弱電場作用下 外加強電場作用下10.NernstEinstein方程方程kTD2nq 能斯特-愛因斯坦方程為 該式建立了離子電導(dǎo)與擴散系數(shù)的關(guān)系11. 影響離子電導(dǎo)率的主要因素是什么？如何影響？影響離子電導(dǎo)率的主要因素是什么？如何影響？ 溫度：隨著溫度的升高，離子電導(dǎo)率按指數(shù)規(guī)律增加，在低溫下雜質(zhì)電導(dǎo)占主要地位，在高溫下固有電導(dǎo)起主要作用 晶體結(jié)構(gòu)：電導(dǎo)率隨活化能按指數(shù)規(guī)

10、律變化，而活化能反映離子的固定程度，它與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)，那些熔點高的晶體，晶體結(jié)合力大，相應(yīng)活化能也高，電導(dǎo)率就低 晶格缺陷：離子晶體要具有離子電導(dǎo)的特性，要求電子載流子的濃度小，離子晶格缺陷濃度大并參與電導(dǎo)13.電子遷移率電子遷移率 各參數(shù)的物理意義？影響遷移各參數(shù)的物理意義？影響遷移率的主要因素？率的主要因素？*eem 為平均自由運動時間，由載流子的散射強弱決定，散射越弱，越長，越高 m*為電子和空穴的有效質(zhì)量，由材料性質(zhì)決定，m*越大，越低 本征半導(dǎo)體中的電子濃度為)2exp()2exp()()/2(2n*2/32kTENkTEEmmhkTngVChehe 其中N為等效狀態(tài)密度，Eg為禁帶

11、寬度 對n型半導(dǎo)體)2exp()(n2/1kTEENNDCDCe)k2exp()(n2/1TEENNVAAVe 對p型半導(dǎo)體16.電子電導(dǎo)率：電子電導(dǎo)率：ne。說明在不同溫度條件下，影響電。說明在不同溫度條件下，影響電導(dǎo)率的主要因素：溫度，雜質(zhì)，缺陷。導(dǎo)率的主要因素：溫度，雜質(zhì)，缺陷。ekTENheg)()2(expekTENNekTENeDCheg)2exp()()()2(exp2/1 通式：0exp(-W/kT)。W電導(dǎo)激活能(EgEi) 本征： n型：16.電子電導(dǎo)率：電子電導(dǎo)率：ne。說明在不同溫度條件下，影響電導(dǎo)率的主要。說明在不同溫度條件下，影響電導(dǎo)率的主要因素：溫度，雜質(zhì)，缺陷。

12、因素：溫度，雜質(zhì)，缺陷。 在n型半導(dǎo)體的電導(dǎo)率表達式中，第一項與雜質(zhì)濃度無關(guān)，第二項與雜質(zhì)濃度有關(guān)。高溫時第一項起主要作用，低溫時第二項起主要作用 對本征半導(dǎo)體或高溫時的雜質(zhì)半導(dǎo)體，溫度變化不大時，0 可視為常數(shù)。ln0與1/T成直線關(guān)系17. 根據(jù)缺陷化學(xué)反應(yīng)式能正確寫出缺陷濃度與氧分壓的關(guān)系式，根據(jù)根據(jù)缺陷化學(xué)反應(yīng)式能正確寫出缺陷濃度與氧分壓的關(guān)系式，根據(jù)電導(dǎo)率與氧分壓的實驗結(jié)果，推斷材料缺陷。電導(dǎo)率與氧分壓的實驗結(jié)果，推斷材料缺陷。(kiks) 關(guān)鍵：質(zhì)量作用定律、電中性條件 對陽離子空位，溫度一定時，空穴濃度與氧分壓的1/6次方成正比，若遷移率不隨氧分壓變化，則電導(dǎo)率與氧分壓的1/6次

13、方成正比 對陰離子空位，溫度一定時，電子濃度與氧分壓的1/6次方成正比，若遷移率不隨氧分壓變化，則電導(dǎo)率與氧分壓的1/6次方成正比18. 陶瓷電導(dǎo)的混合法則：陶瓷電導(dǎo)的混合法則：lnVGlnGVBlnB。 二種材料混合，或材料由不同晶相組成（如陶瓷通常有晶粒和晶界組成），如果界面等影響因素很小，可以忽略，則其總電導(dǎo)率可表示為lnVGlnGVBlnB G：晶粒電導(dǎo)， B：晶界電導(dǎo) n=-1：串聯(lián) n=1：并聯(lián) n 0：均勻分散狀態(tài)1. 極化、極化率、極化強度及其關(guān)系式極化、極化率、極化強度及其關(guān)系式 極化：在外電場作用下，介質(zhì)內(nèi)質(zhì)點（原子、分子、離子）正負電荷重心的分離，形成偶極子 極化率：單位

14、電場強度下，質(zhì)點電偶極矩的大小 極化強度：單位體積內(nèi)的電矩總和1. 極化、極化率、極化強度及其關(guān)系式極化、極化率、極化強度及其關(guān)系式 關(guān)系式q 偶極子的電偶極矩： 極化率： 電介質(zhì)極化系數(shù)（電極化率）：locE0nnEP6. 介質(zhì)極化的類型及基本形式。介質(zhì)極化的類型及基本形式。 極化機制：電子極化、離子極化、偶極子轉(zhuǎn)向極化、空間電荷極化 極化形式：位移極化、松弛極化、自發(fā)極化9. 松弛極化的特點是什么？松弛極化的特點是什么？ 近程遷移 要克服勢壘 建立時間較長 不可逆過程 消耗能量14. 介質(zhì)損耗的物理本質(zhì)是什么？（電導(dǎo)損耗、介質(zhì)損耗的物理本質(zhì)是什么？（電導(dǎo)損耗、極化損耗）極化損耗） 電介質(zhì)在

15、恒定電場作用下所損耗的能量與通過其內(nèi)部的電流有關(guān) 加上電場后通過介質(zhì)的全部電流包括： 由樣品的幾何電容的充電所造成的電流，簡稱電容電流，不損耗能量 由各種介質(zhì)極化的建立所造成的電流，這種電流引起的損耗稱為極化損耗 由介質(zhì)的電導(dǎo)（漏導(dǎo)）造成的電流，這種電流引起的損耗稱為電導(dǎo)損耗15. 德拜方程以及各參數(shù)的物理意義，試分析德拜方程以及各參數(shù)的物理意義，試分析頻率對頻率對、的影響的影響22221)0( 1)0(1)0()(rrri 德拜方程： 各參數(shù)物理意義：(0)為靜態(tài)相對介電系數(shù)，為高頻相對介電系數(shù)，為弛豫時間常數(shù) 頻率對、的影響 當=1時，極大，因而tg也極大15. 德拜方程以及各參數(shù)的物理意

16、義，試分析頻率德拜方程以及各參數(shù)的物理意義，試分析頻率對對、的影響的影響16. 介電強度的定義？介電強度的定義？ 介質(zhì)的特性，如絕緣、介電能力，都是指在一定的電場強度范圍內(nèi)的材料的特性，即介質(zhì)只能在一定的電場強度以內(nèi)保持這些性質(zhì)。當電場強度超過某一臨界值時，介質(zhì)由介電狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱介電強度的破壞，或叫介質(zhì)的擊穿 相應(yīng)的臨界電場強度稱為介電強度，或稱為擊穿電場強度17. 介質(zhì)擊穿的主要形式及其特征。介質(zhì)擊穿的主要形式及其特征。 熱擊穿：處于電場中的介質(zhì)，由于其中的介質(zhì)損耗而受熱，當外加電壓足夠高時，可能從散熱與發(fā)熱的熱平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)入不平衡狀態(tài)，若發(fā)出的熱量比散去的多，介質(zhì)溫度將愈來愈

17、高，直至出現(xiàn)永久性損壞 熱擊穿可以簡化為兩種極端情況 穩(wěn)態(tài)熱擊穿：電壓長期作用，介質(zhì)內(nèi)溫度變化極慢 脈沖熱擊穿：電壓作用時間很短，散熱來不及進行17. 介質(zhì)擊穿的主要形式及其特征。介質(zhì)擊穿的主要形式及其特征。 電擊穿：當結(jié)構(gòu)內(nèi)的電子受電場作用而加速到一定速度，以致通過碰撞而釋放出附加的電子所產(chǎn)生的擊穿現(xiàn)象 電擊穿從理論上可分為本征電擊穿理論和“雪崩”電擊穿理論 本征電擊穿理論：電子加速運動（動能）與晶格振動的相互作用，把能量傳遞給晶格。當其處于平衡時，介質(zhì)中有穩(wěn)定的電導(dǎo)，若電子能量大到一定值而破壞平衡，電導(dǎo)由穩(wěn)定態(tài)變?yōu)榉欠€(wěn)定態(tài)。 “雪崩”式電擊穿理論：晶格的破壞過程，碰撞電離后的自由電子的倍增

18、，產(chǎn)生雪崩現(xiàn)象，以碰撞電離后自由電子數(shù)倍增到一定值作為電擊穿判據(jù)1. 鐵電體的定義與電滯回線、鐵電疇的定義。鐵電體的定義與電滯回線、鐵電疇的定義。 鐵電體：在一定溫度范圍內(nèi)含有能自發(fā)極化，且極化方向可隨外電場作可逆轉(zhuǎn)動的晶體 電滯回線：在鐵電態(tài)下晶體的極化與電場的關(guān)系曲線 鐵電疇：鐵電體從順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相時自發(fā)極化一致的區(qū)域1. 鐵電體的定義與電滯回線、鐵電疇的定義。鐵電體的定義與電滯回線、鐵電疇的定義。 電滯回線磁學(xué)部分磁學(xué)部分 磁學(xué)部分的重點：直接磁化、間接磁化、原子磁矩定向排列1. 基本磁參量的概念與定義以及影響因素?；敬艆⒘康母拍钆c定義以及影響因素。 磁矩：方向與環(huán)形電流法線的方向

19、一致，其大小為電流與封閉環(huán)形面積的乘積IS，與電流I和封閉環(huán)形面積S成正比 磁化強度：單位體積的磁矩M=(m)/V，與磁介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)2. 物質(zhì)磁性的分類。物質(zhì)磁性的分類。 抗磁性：當磁化強度M為負時，固體表現(xiàn)為抗磁性，抗磁性物質(zhì)的原子（離子）的磁矩應(yīng)為零，即不存在永久磁矩 當抗磁性物質(zhì)放入外磁場中，外磁場使電子軌道改變，感生出一個磁矩，按照楞次定律，其方向應(yīng)與外磁場方向相反，表現(xiàn)為抗磁性 所以抗磁性來源于原子中電子軌道狀態(tài)的變化，抗磁性物質(zhì)的抗磁性一般很微弱2. 物質(zhì)磁性的分類。物質(zhì)磁性的分類。 順磁性：不論外加磁場是否存在，原子內(nèi)部存在永久磁矩 在無外加磁場時，由于順磁物質(zhì)的原子做無規(guī)則的熱

20、振動，宏觀看來沒有磁性 在外加磁場作用下，每個原子磁矩比較規(guī)則地取向，物質(zhì)顯示出極弱的磁性2. 物質(zhì)磁性的分類。物質(zhì)磁性的分類。 鐵磁性：即使在較弱的磁場內(nèi)也可以得到極高的磁化強度，而且當外磁場移去后，仍可保留極強的磁性 鐵磁體的磁化率為正值，而且很大，但當外場增大時，由于磁化強度迅速達到飽和，其磁化率變小 鐵磁性物質(zhì)很強的磁性來自于其很強的內(nèi)部交換場，自發(fā)磁化是鐵磁物質(zhì)的基本特征 鐵磁性物質(zhì)的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來，超過這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強度變?yōu)?，鐵磁性消失，這一溫度稱為居里點Te2. 物質(zhì)磁性的分類。物質(zhì)磁性的分類。 反鐵磁性：

21、由于“交換”作用為負值，電子自旋反向平行排列，在同一子晶格中有自發(fā)磁化強度，電子磁矩是同向排列的；在不同子晶格中，電子磁矩反向排列，兩個子晶格中自發(fā)磁化強度大小相同，方向相反，整個晶體M=03. 鐵磁性材料特性鐵磁性材料特性 磁化曲線：鐵磁性物質(zhì)的磁化曲線（MH或BH）是非線性的，隨磁化場的增加，磁化強度M或磁感強度B開始時緩慢增加，然后迅速增加，再轉(zhuǎn)而緩慢增加，最后磁化飽和3. 鐵磁性材料特性鐵磁性材料特性磁滯回線：兩條反磁化曲線組成的閉合回線CD段：退磁曲線MS：飽和磁化強度BS：飽和磁感強度Mr：剩余磁化強度Br：剩余磁感強度HC：矯頑力 磁滯回線所包圍的面積表征磁化一周時所消耗的功，稱

22、為磁滯損耗磁滯損耗Q，Q=HdB，單位是，單位是J/m3. 鐵磁性材料特性鐵磁性材料特性 磁晶各向異性與磁晶各向異性能 EK 晶體的各向異性：在單晶體的不同晶體學(xué)方向上，其光學(xué)、電學(xué)、熱膨脹、力學(xué)和磁學(xué)等性能都不同 磁晶各向異性：單晶體的磁性各向異性 磁晶各向異性能：磁化矢量沿不同晶軸方向的磁化功之差3. 鐵磁性材料特性鐵磁性材料特性 形狀各向異性與退磁能ED 形狀各向異性：由退磁場引起，鐵磁體出現(xiàn)磁極后，除在周圍空間產(chǎn)生磁場外，在鐵磁體內(nèi)部也產(chǎn)生磁場，該磁場與鐵磁體的磁化強度方向相反，起退磁的作用，稱為退磁場 退磁場能：鐵磁體與自身退磁場的相互作用能，ED3. 鐵磁性材料特性鐵磁性材料特性

23、磁致伸縮與磁彈性能E 磁致伸縮：鐵磁體在磁場中磁化時，其尺寸或體積發(fā)生變化的現(xiàn)象。 磁彈性能E：當鐵磁體存在應(yīng)力時，磁致伸縮要與應(yīng)力相互作用，與此有關(guān)的能量稱為磁彈性能3. 鐵磁性材料特性鐵磁性材料特性 鐵磁性與居里溫度 鐵磁性：即使在較弱的磁場內(nèi)也可以得到極高的磁化強度，而且當外磁場移去后，仍可保留極強的磁性 居里溫度：鐵磁性物質(zhì)的鐵磁性只在某一溫度以下才表現(xiàn)出來，超過這一溫度，由于物質(zhì)內(nèi)部熱騷動破壞電子自旋磁矩的平行取向，因而自發(fā)磁化強度變?yōu)?，鐵磁性消失，這一溫度稱為居里溫度Te4. 自發(fā)磁化理論：鐵磁性的本質(zhì)；斯萊特關(guān)系。自發(fā)磁化理論：鐵磁性的本質(zhì)；斯萊特關(guān)系。 自發(fā)磁化理論：主要討論

24、磁有序的起因，即交換作用，揭示了鐵磁性的本質(zhì) 1928年海森堡（W. Heisenberg）和弗倫克爾幾乎同時提出分子場是由于相鄰原子間電子自旋的交換作用理論，是一種量子力學(xué)效應(yīng) 設(shè)“分子場”使鐵磁體自發(fā)磁化，鐵磁體的磁化強度MS與分子場Hm成正比：Hm=MS(T)，為分子場系數(shù)4. 自發(fā)磁化理論：鐵磁性的本質(zhì)；斯萊特關(guān)系。自發(fā)磁化理論：鐵磁性的本質(zhì)；斯萊特關(guān)系。 斯萊特關(guān)系：A與a/r3d的關(guān)系，其中a為相鄰原子間距，r3d為未填滿電子的3d電子層的半徑5. 技術(shù)磁化理論技術(shù)磁化理論 磁疇與磁疇結(jié)構(gòu)、成因及影響因素 磁疇：磁性材料中磁化方向一致的小區(qū)域 磁疇結(jié)構(gòu)：各個磁疇之間彼此取向不同，首

25、尾相接，形成閉合的磁路，使磁體在空氣中的自由靜磁能下降為0，對外不顯現(xiàn)磁性，磁疇之間被疇壁隔開，疇壁實質(zhì)上是相鄰磁疇間的過渡層 磁疇成因：大量實驗證明，磁疇結(jié)構(gòu)的形成是由于這種磁體為了保持自發(fā)磁化的穩(wěn)定性，必須使強磁體的能量達到最低值，因而就分裂成武術(shù)微小的磁疇 磁疇影響因素：疇壁的厚度取決于交換能和磁結(jié)晶各向異性能平衡的結(jié)果，實際材料中的疇結(jié)構(gòu)，受到材料的尺寸、晶界、第二相、應(yīng)力、摻雜、缺陷等的顯著影響，使疇結(jié)構(gòu)復(fù)雜化5. 技術(shù)磁化理論技術(shù)磁化理論 技術(shù)磁化與反磁化過程 技術(shù)磁化過程：處于熱退磁狀態(tài)的大塊鐵磁體（多晶體）在外磁場中磁化，當磁場由零逐漸增加時，鐵磁體的M或B也逐漸增加的過程 反

26、磁化過程：由C點的磁化狀態(tài)（+MS）到C點的磁化狀態(tài)（-MS）的過程 技術(shù)磁化過程和反磁化過程以疇壁位移和磁矩轉(zhuǎn)動這兩種方式進行技術(shù)磁化過程中BH或MH曲線稱為磁化曲線（I）區(qū)：可逆磁化過程（磁場減少到零時，M、B沿原曲線減少到零），磁化曲線是線性的，沒有剩磁和磁滯。以可逆壁移為主（II）區(qū)：不可逆，非線性，有剩磁、磁滯，由許多的M、B的跳躍性變化組成（III）區(qū)：磁化矢量的轉(zhuǎn)動過程，B點時，壁移消失，為單疇體。但M與H的方向不一致。再增加外場，磁矩逐漸轉(zhuǎn)動，趨于一致，至S點達到技術(shù)飽和5. 技術(shù)磁化理論技術(shù)磁化理論5. 技術(shù)磁化理論技術(shù)磁化理論與反磁化過程相對應(yīng)的BH或MH曲線稱為反磁化曲線

27、（I）區(qū)：晶粒的磁矩轉(zhuǎn)動到最靠近外磁場的易磁化方向；也可能產(chǎn)生新的反磁化疇（II）區(qū)：可能是磁矩的轉(zhuǎn)動過程；也可能是疇壁的小巴克豪森跳躍；也可能產(chǎn)生新的反磁化疇（III）區(qū)：不可逆的大巴克豪森跳躍（IV）區(qū)：磁矩轉(zhuǎn)動到反磁化場方向的過程6. 鐵磁體的損耗及其損耗因素。鐵磁體的損耗及其損耗因素。 鐵磁體的損耗包括鐵損和銅損 鐵損：磁性材料在交變場中工作時引起的能量損耗，包括磁滯損耗、渦流損耗、剩余損耗三部分 銅損：由于導(dǎo)線發(fā)熱造成的能量損耗 磁滯損耗：鐵磁體反復(fù)磁化一周，由于磁滯現(xiàn)象所造成的損耗 渦流損耗：感應(yīng)電流（渦流）所引起的損耗 剩余損耗：總損耗中扣除磁滯損耗與渦流損耗所剩余的那部分損耗6

28、. 鐵磁體的損耗及其損耗因素。鐵磁體的損耗及其損耗因素。 影響損耗的因素 通過影響S、K1和HC來影響磁損耗：S、K1的降低、HC的降低和磁導(dǎo)率的升高，必然導(dǎo)致磁滯損耗的降低 通過影響疇結(jié)構(gòu)（如疇寬等）來影響渦流損耗：晶粒尺寸過粗或過細都會提高損耗，晶粒過細，晶界過多，阻礙疇壁位移，使損耗增加；晶粒過粗，疇寬增加，渦流損耗增加 通過影響電阻率、厚度t和表面狀態(tài)而影響渦流損耗或剩余損耗：電阻率的降低導(dǎo)致渦流損耗的升高，晶粒過粗，電阻率減小，渦流損耗增加；在某一臨界厚度以下時，合金帶厚度t進一步減小，雖使渦流損耗降低，但磁滯損耗增加更快，因此t應(yīng)取合適值；表面進行涂層處理（涂上絕緣層）可大大降低渦

29、流損耗7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 磁性測量 組織結(jié)構(gòu)不敏感量（內(nèi)稟參量、本征參量） 組織結(jié)構(gòu)敏感量（非本征參量） 物質(zhì)結(jié)構(gòu)與相關(guān)現(xiàn)象 交變磁場條件下的磁參數(shù)測量7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 沖擊法測磁性材料參數(shù)（磁化曲線和磁滯回線）O O：標準環(huán)形試樣；：標準環(huán)形試樣； N N：磁化線圈；：磁化線圈；n n：測量線圈；：測量線圈；G G：沖擊檢流計；：沖擊檢流計；A A：直流電流表；：直流電流表；M M：標準互感器；：標準互感器；K K1 1、K K2 2：雙擲開關(guān)；：雙擲開關(guān)；R R1 1、R R2 2：可變電阻：可變電阻NiH 在N線圈中通以電流i，則在N中產(chǎn)

30、生磁場：N：磁化線圈匝數(shù) ：試樣平均周長試樣被磁化，磁感應(yīng)強度為BK1突然換向(在極短時間秒內(nèi))HHHBBB ：-：-磁通量：S：試樣的截面積SB沖擊法測磁原理圖沖擊法測磁原理圖7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。r：測量回路中的總折合電阻磁通量的變化，引起線圈n（匝數(shù)為n）中產(chǎn)生感生電動勢：ddBnnSdd 在測量回路（由n、M、G、R3、R4組成）中產(chǎn)生瞬時電流：0ir由沖擊檢流計測出其電量Q：B000BnSQi dddB2nSB/rrrQC CrB2nS ：沖擊檢流計的偏轉(zhuǎn)角；C：沖擊檢流計常數(shù)7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。diMd K2合上標準互感器M的線路，M主線圈

31、上的電流i：其副線圈兩端產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：0iM：互感器的互感系數(shù)測量回路中的感生電流：0ir 通過檢流計的電量（相應(yīng)偏轉(zhuǎn)角為0）：i00000MMQCi dddiirrr 0MiCr Cr：測量回路的沖擊常數(shù)在不同H條件下，測出B，可繪出磁化曲線。 測量磁滯回線的基本原理與此相同。 Cr的求法：7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 利用環(huán)形試樣測定磁化曲線或磁滯回線的方法，只適用于測定軟磁材料。因為線圈N產(chǎn)生的磁場較小，只有軟磁材料才能在小磁場條件下磁化達到飽和 硬磁材料須用強磁場測定：硬磁材料用強磁場測磁原理圖硬磁材料用強磁場測磁原理圖7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 鋼

32、中殘余奧氏體含量測定 討論淬火鋼中只存在馬氏體和殘余奧氏體的簡單情況 其飽和磁化強度：MVVMVVMMM0M MMMMVV，則 由于7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 因此，殘余奧氏體的含量%100MMMVV1MMM%100MMM00%100HBBB00%100H00 由B=H+4M B與沖擊檢流計的偏轉(zhuǎn)角成正比：7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 測定飽和磁化強度的方法： 檢流計的偏轉(zhuǎn)角與試樣的磁化強度MS成正比7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。1VMHsin 熱磁儀原理示意圖熱磁儀原理示意圖通磁后，試樣磁化，其磁化強度為M，則試樣將受到力矩1的作用，使試樣轉(zhuǎn)動。試樣

33、轉(zhuǎn)動角，則：V：試樣體積；H：磁場強度；：試樣與磁場夾角1VMHsin() 彈性系統(tǒng)產(chǎn)生的反力矩：2C 平衡時：12 則：CCMVHsin()VHsin主要用于測定主要用于測定M M的動態(tài)變化。的動態(tài)變化。(CGS) 熱磁儀熱磁儀，又稱阿庫洛夫儀，磁轉(zhuǎn)矩儀。原理：將磁學(xué)量轉(zhuǎn)換成力學(xué)量進行測量。7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 等溫分解動力學(xué)曲線測定測量時首先將試樣放在磁極之間的高溫爐中加熱至奧氏體化溫度，通上強磁場。由于奧氏體是順磁體，試樣在磁場作用下不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。然后通過專門機構(gòu)，很快將加熱爐取出，換上等溫爐使試樣等溫淬火，此時過冷奧氏體將分解，其分解產(chǎn)物珠光體、貝氏體、馬氏體都是鐵

34、磁相。隨著等溫時間的延長，分解產(chǎn)物增多，試樣磁化強度增加，試樣的偏轉(zhuǎn)角增大。連續(xù)記錄試樣的轉(zhuǎn)角，換算為奧氏體轉(zhuǎn)變量，繪出奧氏體等溫分解曲線。 飽和磁化強度與過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的數(shù)量成正比7. 磁性基本測量方法。磁性基本測量方法。 矯頑力的測定（甩脫法）將待測試樣先磁化至飽和，然后轉(zhuǎn)移到一個退磁螺管線圈內(nèi)（所產(chǎn)生的磁場方向，正好使試樣退磁）。若螺管線圈的電流選擇合適，則其H正好等于試樣的HC，試樣的磁化強度為零（退磁）。此時將試樣從測量線圈中拉出來，測量線圈中無磁通變化，沖擊檢流計不會偏轉(zhuǎn)，故可以用螺管線圈的電流大小來衡量HC的大小。NiH 8. 軟磁、硬磁材料的基本參數(shù)與特性。軟磁、硬磁材料

35、的基本參數(shù)與特性。軟磁材料：矯頑力很低的磁性材料，亦即當材料在磁場中易磁化，移出磁場后，獲得的磁性便會全部或大部喪失基本參數(shù)：軟磁材料的溫度穩(wěn)定性用溫度系數(shù)表示，定義為由于溫度的改變而引起的被測量的相對變化與溫度變化之比軟磁材料的特性磁導(dǎo)率的減落：軟磁材料尤其是鐵氧體軟磁材料在受到電、磁、熱和機械等沖擊后，疇壁易于移動，表現(xiàn)出較高的磁導(dǎo)率，當沖擊停止后一段時間內(nèi)，離子或空位在自發(fā)磁化的影響下，將逐漸向低能態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài)遷移，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率下降磁老化：軟磁材料的磁性能隨時間增長而不斷下降，其原因除減落之外，還可能由于材料結(jié)構(gòu)變化而引起的不可逆變化，稱為磁老化截止頻率：軟磁材料疇壁共振及自然共振的影

36、響，使軟磁材料的 值下降為起始值的一半，且達到峰值時的頻率，稱為截止頻率fr，它與材料的組成和顯微結(jié)構(gòu)有關(guān)8. 軟磁、硬磁材料的基本參數(shù)與特性。軟磁、硬磁材料的基本參數(shù)與特性。硬磁材料：材料被外磁場磁化后，去掉外磁場仍然保持著較強的剩磁的磁性材料基本參數(shù)：退磁曲線上每一點的B和H的乘積（BH），表征材料內(nèi)部儲存的能量大小磁鐵的最大磁能積磁鐵的最大磁能積D點是指永磁材料去掉磁場后，由于退磁場的作用，剩磁B所處的位置（稱為磁體工作點）Bd：表觀剩磁maxS1(BH)M4理論20()CBrmaxHB)BH(Br的極限值：0MSBHC的極限值： 0Mr= 0MS凸出系數(shù)（極限隆起度）：凸出系數(shù)（極限隆

37、起度）：回復(fù)磁導(dǎo)率回復(fù)磁導(dǎo)率rec 光學(xué)部分光學(xué)部分 光學(xué)部分的重點為選擇性吸收、散射、發(fā)光機理1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 折射、折射率的影響因素 構(gòu)成材料元素的離子半徑：介質(zhì)材料的離子半徑增大時，其增大，因而n也隨之增大 材料的結(jié)構(gòu)、晶型：均質(zhì)介質(zhì)（非晶態(tài)、立方晶體）只有一個折射率；非均質(zhì)介質(zhì)發(fā)生雙折射 材料的內(nèi)應(yīng)力：垂直于受拉主應(yīng)力方向的n大，平行于受拉主應(yīng)力方向的n小 同質(zhì)異構(gòu)：在同質(zhì)異構(gòu)材料中，高溫時的晶型折射率較低，低溫時存在的晶型折射率較高1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 折射率的色散：材料的折射率隨入射光頻率的減?。ɑ虿ㄩL的增加）而減小的性質(zhì) 消色差鏡頭

38、：由于光學(xué)玻璃一般都或多或少具有色散現(xiàn)象，因而使用這種材料制成的單片透鏡，成像不夠清晰，在自然光的透過下，在像的周圍環(huán)繞一圈色帶，克服的辦法是用不同牌號的光學(xué)玻璃，分別磨成凸、凹透鏡組成復(fù)合鏡頭，可消除色差1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 反射：鏡反射與漫反射 鏡反射：材料表面光潔度非常高的情況下的反射，反射光線具有明確的方向性 漫反射：材料表面粗糙的情況下的反射，在局部地方的入射角參差不一，反射光的方向也各式各樣，致使總的反射能量分散在各個方向上1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 介質(zhì)對光的吸收1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 介質(zhì)對光的吸收dIIdx 0IxI0

39、dIdxI x0II e（朗伯特定律）：物質(zhì)對光的吸收系數(shù) 與材料的密度、輻射波長以及導(dǎo)帶與價帶之間的能隙有關(guān) 不同材料， 差別很大 空氣： =10-5cm-1 玻璃： =10-2cm-1 金屬： 為幾萬幾十萬1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 介質(zhì)對光的吸收 吸收由一般吸收和選擇性吸收兩部分構(gòu)成 沒有任何一種介質(zhì)（真空除外）對任何波長的電磁波都是完全透明的，所有介質(zhì)對某些波長范圍的光透明，而對另外一些波長范圍的光不透明 金屬對所有的低頻電磁波（從無線電波到紫外線）都是不透明的，只有對高頻電磁波X射線和射線才是透明的 可見光吸收：金屬、半導(dǎo)體；紫外吸收：對應(yīng)于滿帶至導(dǎo)帶的躍遷；紅外吸收

40、：對應(yīng)于離子的彈性振動與光子輻射發(fā)生諧振 色心：能吸收可見光的晶體缺陷1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 介質(zhì)對光的散射 光波在材料中遇到光學(xué)性能不均勻結(jié)構(gòu)，如含有小粒子的透明介質(zhì)、光性能不同的晶界相、氣孔或其它夾雜物，引起散射； 遇到不均勻結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次級波，與主波方向不一致，與主波合成出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，使光偏離原來的方向，引起散射 S：散射系數(shù)，與散射質(zhì)點的大小、數(shù)量以及與基體的相對折射率等因素有關(guān) 當光的波長約等于散射質(zhì)點的直徑時，出現(xiàn)散射系數(shù)的峰值Sx0II e(S)x0II e 1. 光與介質(zhì)的相互作用光與介質(zhì)的相互作用 影響透光性的因素：吸收系數(shù)、反射系數(shù)、散射系數(shù) 散射系數(shù)最影響陶瓷材料的透光率，細分有以下幾個方面：材料的宏觀及顯微缺陷、晶粒排列方向的影響、氣孔引起的散射損失 改進措施：提高原材料純度、摻加外加劑、工藝措施2. 發(fā)光材料的發(fā)光機理發(fā)光材料的發(fā)光機理 冷光：不需要提高物體的溫度，是物體在某種外界條件的刺激下偏離熱平衡狀態(tài)時由激發(fā)態(tài)到基態(tài)的躍遷所產(chǎn)生的輻射 自發(fā)發(fā)光：受激發(fā)的粒子（如電子），受粒子內(nèi)部電場作用從激發(fā)態(tài)A而回到基態(tài)G時的發(fā)光 受迫發(fā)光：受激發(fā)的電子只有在外界因素的影響下才發(fā)光（亞穩(wěn)態(tài)發(fā)光） 分立中心發(fā)光：發(fā)光材料的發(fā)光