材料性能知识点整理

1、拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。* e(T e o应力 C =F/A0； 应变 = L/L ;比例极限 C P； 弹性极限 C e； 屈服点 C S ;抗拉强度 c b; 断裂强度 c k 真应变 e=ln（L/L o）=ln（1+ ）真应力 s= c （1+ ）= 匚。真应变总是小于工程应变，且变形量越大， 者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力一真应变曲线和应力一应变曲线基本吻合； 塑性变形阶段两者出线显著差异。弹性变形都是可逆的，本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映弹性

2、模量:反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=c/ ；工程上也称刚度，表材料对弹性变形的抗力。 结构刚度与材料刚度 不同；单晶体和多晶体金属的弹性模量，主要取决于金属原子本性和晶体类型。弹性比功又称弹性比能或应变比能,是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力， 评价材料弹性的好坏。 弹性:表征材料弹性变形的能力一弹簧使用一段时间，弹簧弓形越来越小，即产生塑性变形。（原因）弹性不足，弹性极限低所造成，可改变钢种，热处理等来提高钢的弹性极限。刚度:表征材料弹性变形的抗力一汽车没有满载，弹簧变形达最大。（原因）刚度不够，弹性模数是对成分、组织不敏感的性能，增大尺寸，改进结构。理想弹性变形：单值性、可逆性

3、，瞬时性弹性不完整性：但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。包申格效应； 滞弹性；伪弹性；粘弹性。包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，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。度量包申格效应的基本定量指标是包申格应变。指给定应力下，正向加 载与反向加载两应力一应变曲线之间的应变差。机理：包申格效应与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。金属产生少量塑性变形时，运动位错遇林位错而弯曲受阻，形成位错缠结或胞状组织。如受较 大的塑性变形，位错增殖和难于重分布，则不显示包申格效应。消除方法：预先大塑性变形，回复或再结晶温度下退火。滞弹

4、性:（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。原 因解释有多种，与金属松弛过程有关。弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。内耗：金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性。区别：循环韧性一 塑性区；内耗一一弹性区；循环韧性表示材料的消震能力。滑移面一一受温度、成分和常见的塑性变形方式：滑移，孪生，晶界的滑动，扩散性蠕变 滑移：滑移系越多，塑性越好：滑移系不是唯一因素（晶格阻力等因素） 变形的影响；滑移方向一一比较稳定孪牛:fee、bcc、hep都能以孪生产生塑性变形；一般在低温

5、、高速条件下发生；变形量小，调整滑移面的方向塑性变形的特点：各晶粒变形的不同时性和不均匀性（取向不同；各晶粒力学性能的差异）;各晶粒变形的相互协调性（金属是一个连续的整体，多系滑移；Von Mises至少5个独立的滑移系）屈服现象：退火、正火、调质的中、低碳钢和低合金钢比较常见，分为不连续屈服和连续屈服； 屈服点:材料在拉伸屈服时对应的应力值，cs ；上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力值,c su ；下屈服点：试样屈服阶段中最小应力,c si ； 屈服平台（屈服齿）:屈服伸长对应的水平线段或者曲折线段； 吕德斯带：不均匀变形；对于冲压件，不容许出现，防止产生褶皱。影响屈服现象的因素

6、：1.材料变形前可动位错密度很小；2.随塑性变形发生，位错能快速增殖；3.位错 运动速率与外加应力有强烈的依存关系。屈服强度：表征材料对微量塑性变形的抗力连续屈服曲线的屈服强度：用规定微量塑性伸长应力表征材料对微量塑性变形的抗力 g规定非比例伸 长应力c P： （2）规定残余伸长应力c r :试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标 距百分比时的应力；残余伸长的百分比为 0.2%时，记为c rO.2（3L规定总伸长应力c t:试样标距部分的 总伸长（弹性伸长加塑性伸长）达到规定的原始标距百分比时的应力。屈服强度是重要的力学性能指标，对工艺性能的影响（屈服强度下降，冷加工和焊接性能

7、提高） 影响屈服强度的因素： 内在因素:a.金属本性及晶格类型 （单晶体的屈服强度由位错运功的阻力决定。这些阻力有晶格阻力、位错间交互作用产生的阻力等。）b.晶粒大小和亚结构（晶粒尺寸位错障碍 T,屈服强度T） C.溶质元素：溶质原子形成间隙或置换固,固溶强化d.第二相（第二相质点的强化效果与质点本身在屈服变形过程中能否变形有很大关系；粉末冶金法获得弥散强化；固 溶处理和沉淀析出获得沉淀强化。）;外在因素：a.温度（温度升高，屈服强度下降）b.应变速率（应变 速率升高屈服强度提高）C.应力状态C & t=C（& ）m （切应力分量升高，屈服强度下降，所以扭转比拉伸 的屈服强度低，拉伸要比弯曲的

8、屈服强度低，三向不等拉伸下的屈服强度为最高。）硬化指数的影响因素：与层错能有关,层错能下降，硬化指数升高；对金属材料的冷热变形也十分敏感; 与应变硬化速率并不相等.缩颈是韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大试验力所对应的应力。代表金属材料所能承受的最大拉伸应力， 表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。与应变硬化指数和应变硬化系数有关。C b=Fb/A0=最大拉应力比上原始横截面积塑性是指金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。韧度是度量材料韧性的力学性能指标，其中又分静力韧度、冲击韧度和断裂韧度。韧性:断裂前吸收塑性变形功和断裂功的

9、能力。韧度：单位体积材料断裂前所吸收的功断裂三种主要的失效形式：磨损、腐蚀、断裂多数金属的断裂包括裂纹的形成和扩展两个阶段。按断裂的性态：韧性断裂和脆性断裂；按裂纹扩展路径：穿晶断裂和沿晶断裂；按断裂机制：解理断裂 和剪切断裂。韧性断裂和脆性断裂：根据材料断裂前产生的宏观塑性变形量的大小来确定。通常脆性断裂也会发生微 量的塑性变形，一般规定断面收缩率小于 5%则为脆性断裂。反之大于5%的为韧性断裂。韧性断裂：裂纹缓慢扩展过程中消耗能量；断裂最先发生在纤维区，然后快速扩展形成放射最后断裂形成剪切唇，放射区在裂纹快速扩展过程中形成，一般放射区汇聚方向指向裂纹源。脆性断裂:基本不产生塑性变形，危害性

10、大。低应力脆断，工作应力很低，一般低于屈服极限；脆断裂 纹总是从内部的宏观缺陷处开始；温度降低，应变速度增加，脆断倾向增加。脆性断口平齐而光亮，与正应力垂直，断口常呈人字纹或放射花样。穿晶断裂：裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂，断口明亮。沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展，都是脆性断裂，由晶界处的脆性第二相等造成，断口相对灰暗。穿晶断裂和沿晶断裂可混合发生。高温下，多由穿晶断裂转为沿晶韧性断裂。沿晶断裂断口：断口冰糖状；若晶粒细小，断口呈晶粒状。剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。（滑断、微孔聚集型断裂）解理断裂:材料在正应力作用下，由于原于间结合键的破坏引起的沿特定

11、晶面发生的脆性穿晶断裂。解理断裂总是脆性断裂，但脆性断裂不一定是解理断裂。解理断裂是沿特定的晶面发生的脆性穿晶断裂， 通常总沿一定的晶面分离。常见的裂纹形成理论：位错塞积理论 位错反应理论。解理与准解理：共同点：穿晶断裂；有小解理刻面：台阶及河流花样。不同点：准解理小刻面不是晶体学解理面解理裂纹常源于晶界，准解理裂纹常源于晶内硬质点。准解理不是一种独立的断裂机理， 而是解理断裂的变种。微孔聚集断裂过程包括微孔成核、长大、聚合，直至断裂。微孔是通过第二相或夹杂物质点本身破坏， 或与基体界面脱离而成核的。 成核原且：应力集中；或高应变条件下塑性变形不协调。微孔聚集断裂的微观断口特征：在电子显微镜下

12、观察，可见大量微坑覆盖断面，这些微坑称为 韧窝。韧 窝是微孔聚集断裂的基本特征。 韧窝形状视应力不同而异，有三类：等轴韧窝、拉长韧窝和撕裂韧窝。 影响韧窝形貌的因素：韧窝的形貌主要包括:形成位置、形状、大小、深浅等。 主要影响因素：成核粒 子的大小及分布；基体材料的塑性变形能力，尤其是形变强化能力；外界因素，如应力状态及大小、温 度、变形速度等。韧窝与韧性断裂的关系：微孔聚集断裂一定有韧窝存在。微观形态上出现韧窝，其宏 观不一定就是韧性断裂。宏观上的脆性断裂，在局部也可能出现塑性变形，从而显示出韧窝。金属的强度就是指金属材料原子间结合力的大小，一般说金属熔点高，弹性模量大，热膨胀系数小则其 原

13、子间结合力大，断裂强度高。断裂的实质就是外力作用下材料沿某个原子面分开的过程。布氏硬度：用一定大小的载荷F （kgf）,把直径D （mm的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面，保持规定时间后卸除载荷，测试式样表面的残余压痕直径d,求压痕的表面积S。布氏硬度试验优点：压头直径较大-压痕面积较大-硬度值可反映金属在较大范围内各组成相的平均性能，不受个别组成 相及微小不均匀性的影响。缺点:对不同材料需更换压头直径和改变试验力，压痕测量麻烦，自动检测受到限 制：压痕较大时不宜在成品上试验洛氏硬度试验以测量压痕深度表示材料硬度值。压头有两种:a = 120。的金刚石圆锥体，一定直径的淬火钢球。洛氏硬度试验优

14、点：操作简便、迅速，硬度可直接读出；压痕较小，可在工件上试验；用不 同标尺可测定软硬不同和厚薄不一的试样。缺点：压痕较小，代表性差；材料若有偏析及组织不均匀等缺陷，测试值重复性差，分散度大；用不同标尺测得的硬度值没有联系，不能直接比较 维氏硬度：原理与布氏硬度试验相同，根据单位面积所承受的试验力计算硬度值。不同的是维氏硬度的压头是两个相对面夹角a为136的金刚石四棱锥体。努氏硬度：肖氏硬度；里氏硬度。韧脆的评价方法：材料的缺口冲击弯曲试验，材料的冲击韧性韧脆的影响因素：温度（低温脆性）:应力状态（三向拉应力状态）：变形速度的影响（冲击脆断） 冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂

15、功的能力，常用标准试样的冲击吸收功AK表示。体心立方或某些密排六方晶体金属及合金，当试验温度低于某一温度tk或温度区间时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结 晶状，这就是低温脆性。tk或温度区间称为韧脆转变温度，又称 冷脆转变温度。K值越大，各点应力应变、位移分值越高。K与Kc是两个不同的概念，K是一个力学参量，表示裂纹体中裂纹尖端的应力应变场强度的大小，反映了外加应力，裂纹位置，长度对裂纹尖端应力场强的影响。它决定于外加应力，试样尺寸和裂纹类型, 而与材料无关：但Kc表示材料在平面应变状态下抵抗裂纹失稳扩展的能力，是材料的力

16、学性能指标, 它决定于材料的成分，组织结构等内在因素，而与外加应力及试样尺寸等外在因素无关。影响断裂韧度KIc的因素：一、材料成分、组织对KI c的影响：化学成分、基体相结构和晶粒大小、杂质及第二相、显微组织；二、外界因素对KIc的影响：温度、应变速率、板厚变动载荷是指载荷的大小、方向随时间变化的载荷，其单位面积上的平均值为变动应力。变动应力可分为周期变动应力（也称循环应力）和无规则随机变动应力。最大循环应力 C max 最小循环应力 C min；平均应力：c m=（c max+c min）/2 :应力幅或应力范围 ：c a=（ c max-c min)/2 ； 应力比：r= c min/ c

17、 max疲劳：金属机件在变动应力和应变长期作用下，由于积累损伤而引起的断裂现象。疲劳的破坏过程是材 料内部薄弱区域的组织在变动应力作用下，逐渐发生变化和损伤累积、开裂，当裂纹扩展达到一定程度 后发生突然断裂的过程，是一个从局部区域开始的损伤累积，最终引起整体破坏的过程。疲劳形式分类：按应力状态分：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、接触疲劳及复合疲劳：按 环境和接触 情况分：大气疲劳、腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳及接触疲劳等。按 应力高低和断裂寿命分：高周疲劳 和低周疲劳。疲劳的特点：该破坏是一种潜藏的突发性破坏，在静载下显示韧性或脆性破坏的材料在疲劳破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂。疲劳破

18、坏属低应力循环延时断裂，对于疲劳寿命的预测就显得十分重要和必要。对缺口、裂纹及组织等 缺陷十分敏感，即对缺陷具有高度的选择性。因为缺口或裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用； 组织缺陷（夹杂、疏松、白点、脱碳），将降低材料的局部强度，二者综合更加速疲劳破坏的起始与发展。 疲劳宏观断口的特征：疲劳断裂经历了裂纹萌生和扩展过程。由于应力水平较低，因此具有较明显的裂 纹萌生和稳态扩展阶段，相应的断口上也显示出疲劳源、疲劳裂纹扩展区与瞬时断裂区的特征。疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地。位置：多出现在机件表面，常和缺口、裂纹、刀痕、蚀坑等缺陷相连。但若材料内部存在严重冶金缺陷（夹杂、缩孔、伯析、白点等）

19、，也会因局部材料强度降低而在机件内部引发出疲劳源。特点：因疲劳源区裂纹表面受反复挤压，摩擦次数多，疲劳源区比较光亮，而且因加工硬化，该区表面硬度会有所提高。 数量：机件疲劳破坏的疲劳源可以是一个，也可以是多个，它与机件的应力状态及过载程度有关。如单 向弯曲疲劳仅产生一个源区，双向反复弯曲可出现两个疲劳源。过载程度愈高，名义应力越大，出现疲 劳源的数目就越多。产生顺序：若断口中同时存在几个疲劳源，可根据每个疲劳区大小、源区的光亮程 度确定各疲劳源产生的先后，源区越光亮，相连的疲劳区越大，就越先产生；反之，产生的就晚。疲劳区是疲劳裂纹亚稳扩展形成的区域。 宏观特征：断口较光滑并分布有贝纹线（或海滩

20、花样），有时还 有裂纹扩展台阶。断口光滑是疲劳源区的延续，其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱，反映裂纹扩展快馒、 挤压摩擦程度上的差异。贝纹线一疲劳区的最典型特征:产生原因:一般认为是因载荷变动引起的，因 为机器运转时常有启动、停歇、偶然过载等，均要在裂纹扩展前沿线留下弧状贝纹线痕迹。形貌特点：疲劳区的每组贝纹线好像一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。近疲劳源区贝纹线较细密，表明裂纹扩展较慢；远离疲劳源区贝纹线较稀疏、粗糙，表明此段裂纹扩展 较快。影响因素:贝纹区的总范围与过载程度及材料的性质有关。若机件名义应力较高或材料韧性较差， 则疲劳区范围较小，贝纹线不明显；反

21、之，低名义应力或高韧性材科，疲劳区范围较大，贝纹线粗且明 显。贝纹线的形状则由裂纹前沿线各点的扩展速度、载荷类型、过载程度及应力集中等决定。疲劳过程：裂纹萌生、亚稳扩展、失稳扩展三个过程。 意义：对疲劳各阶段过程以及机理的了解，有助 于认识疲劳本质，分析疲劳原因，以及延长疲劳寿命。位置：裂纹萌生往往在材料薄弱区或高应力区，通过不均匀滑移、微裂纹形成及长大而完成。定义标准：目前尚无统一的尺度标准确定裂纹萌生期，常将长0.050.10mm的裂纹定为疲劳裂纹核，对应的循环周期为裂纹萌生期，其长短与应力水平有关。低 应力时，疲劳的萌生期可占整个寿命的大半以上。金属材料的疲劳过程也是裂纹萌生相扩展的过程

22、。影响疲劳强度的主要因素：表面状态的影响：应力集中，表面粗糙度残余应力及表面强化的影响：残余应力的影响，残余压应力提高疲劳强度，表面强化的影响低周疲劳:金属在循环载荷作用下，疲劳寿命为102105次的疲劳断裂。 机件或构件受循环应力作用， 而缺口根部则受循环塑性应变作用，疲劳裂纹总是在缺口根部形成。因此，这种疲劳也称塑性疲劳或应 变疲劳。低周疲劳的金属循环硬化与循环软化。循环硬化和循环软化现象与位错循环运动有关。在一些退火软金属中，在恒应变幅的循环载荷下，由于位错往复运动和交互作用，产生了阻碍位错继续 运动的阻力，从而产生 循环硬化。在冷加工后的金属中，充满位错缠结和障碍，这些障碍在循环加载中

23、被破坏；或在一些沉淀强化不稳定 的合金中。由于沉淀结构在循环加载中校破坏均可 导致循环软化。热疲劳。机件在由温度循环变化时产生的循环热应力及热应变作用下发生的疲劳，称为若温度循环和机械应力循环叠加所引起的疲劳，则为热机械疲劳。产生热应力必须有两个条件：温度变化机械约束冲击疲劳。当冲击次数N105次时，破坏后具有典型的疲劳断口，属于疲劳断裂，即为摩擦是接触物体间的一种阻碍运动的现象。 磨损是在下物体相对运动时，表面逐渐分离处磨削从而不断 损伤的现象。磨损的三个阶段：跑合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。磨损根据摩擦面损伤和破坏的形式分：粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、麻点疲劳磨损。粘着磨损的过程：

24、粘着-剪断-脱落-再粘着不断地循环，即粘着点不断形成有不断被破坏并脱落的过程。 接触疲劳破坏分为麻点剥落、浅层剥落、深层剥落。机件三种失效 形式：磨损、腐蚀、断裂。粘着磨损量与接触应力、滑动距离成正比，与材料硬度值成反比。减轻粘着磨损的主要措施:1合理选择摩擦副材料。2.避免或阻止量摩擦副间直接接触 3.为使磨屑多沿 接触面剥落。减轻磨粒磨损的主要措施：1.若是低应力磨粒磨损，则应设法提高表面硬度。2.若遇重载荷，甚至大冲击载荷下磨损，则则基体材料组织最好是高硬度、良好韧性的贝氏体。3.就合金钢而言，控制和改变碳化物数量、分布、形态对提高抗磨粒磨损能力起着决定性影响。4.对于经渗碳，碳氮共渗等

25、提高表面硬度的机件，应经常对机件润滑油进行防尘过滤，以减轻磨粒损量5.确定材料硬度时，应以Hm=1.3Ha为依据。硬度相同时，钢中含碳量越高，形成的碳化物越多，就具有越高的抗磨粒磨损能力 6.单相组织的高锰钢，因其有很高的加工硬化能力，是公认的理想抗凿削磨损材料。温度的高低，是相对于材料的熔点而言，用“约比温度T/Tm ”描述。T实验温度，Tm为材料熔点,T/Tm 0.40.5高温，反之为低温。蠕变就是材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。由于这种变形而最后导致材 料材料的断裂称为蠕变断裂。蠕变过程分为3个阶段：减谏蠕变阶段、恒谏蠕变阶段、加谏蠕变阶段。 蠕变断裂端口的宏观

26、特征为：一是在端口附近产生塑性变形，在变形区域附近有很多裂纹，使断裂机件 表面出现龟裂现象；另一个特征是由于高温氧化，断口表面往往被一层氧化膜所覆盖。微观特征主要是 冰糖状花样的沿晶断裂。描述材料蠕变性能力学的性能指标：蠕变极限、持久强度、松弛稳定性等松弛稳定性：材料在恒变形的条件下，随着时间的延长，弹性应力逐渐降低的现象成为应力松弛。材料 抵抗应力松弛的能力成为松弛稳定性。松弛稳定性可以通过松弛试验测定的应力松弛曲线来评定，材料的应力松弛曲线是在规定的温度下，对 试样施加载荷，保持初始变形量恒定，测定试样上的应力随时间而下降的曲线。20为初始应力，随着时间的延长，试样中的应力不断减小。应力松

27、弛试验中，任一时间试样上所保持的应力称为剩余应力2Sh。试样上所减少的应力，即初始应力与剩余应力之差称为 松弛应力2 sOb剩余应力2 sh是评价材料应 力松弛稳定性的一个指标，不同的材料或同一材料经过不同处理后，在相同的试验温度和初始应力的条 件下，经规定时间后， 剩余应力越高，其松弛稳定性越好。材料热学性能主要有热容、热膨胀、热传导。材料热膨胀系数主要与其化学组成、晶体结构和键强度等密切相关。影响其的还有相变、合金成分和组 织、晶体结构及钢中组成相。影响蠕变的主要因素：蠕变是在一定的应力条件下，材料的热激活微观过程的宏观表现它不仅决定于材 料的成分、组织结构内在因素，而且也受应力、温度、环

28、境介质等外来因素的影响。内在因素：化学成 分、组织结构、晶粒尺寸。外在因素：应力、温度。测定材料热膨胀系数的方法：光学膨胀仪法、电感式膨胀仪法、电容式膨胀仪法。扭转软性系数0.8,单向拉伸0.5,单项压缩2.0.软性系数越大，越易变形。金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗。区别：循环韧性一一塑性区；内耗一一弹性区； 循环韧性表示材料的消震能力。断后伸长率和断后收缩率的选择：。长形零件：无论其是否产生缩颈，因为产生缩颈时局部区域的塑性 变形量对总伸长实际上没什么影响，用 书或S评定。2.非长形件：在拉伸时形成缩颈，书可以反应最大变形量，而S不能反应，则用

29、书作为塑性指标。3.断后伸长率和断后收缩率的关系。影响材料热传导性能的因素1温度的影响，在以声子导热为主的温度区间，决定热导率的因素有材料的热容、声子的平均速度、自 由程。2.晶体结构:声子传导与晶格振动的非谐性有关，晶体结构越复杂，晶格振动的非谐性程度越大， 格波受到的散射越大，因此声子平均自由程越小，热导率越低。对于同一种材料，多晶体的热导率总是 比单晶体小。晶界，缺陷，杂志等在较高温度时对声子传导有更大的阻碍作用，同时也是单晶在温度升 高后比多晶在光子传导方面有更明显的效应。3.化学组成的影响，组成元素的相对原子质量越小，晶体的密度越小，弹性模量越大，德拜温度越高，其热导率越大。4.复相

30、材料的热导率；5.气孔的影响；材料磁性的本源 是材料内部电子的循轨和自旋运动。物质的磁性就是由电子的这些运动产生的。 抗磁性、顺磁性、铁磁性特点:1.磁化强度与磁场强度之间均呈直线关系，磁化率常数很小。2.当除去外磁场后，仍恢复到未磁化前的状态，即存在磁化可逆性。铁磁性不存在直线关系，也不是可逆的，去 处外磁场，不恢复未磁化前的状态。材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相反的称为 抗磁性。 材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相同的称为 顺磁性。特点：磁化强度与磁场强度之间均呈直线关系；当除去外磁场之后，扔恢复到未磁化前的状态，即存在 磁化可逆性。抗磁性材料产生方式：使磁场减弱的物质，电子循轨

31、运动受外加磁场作用所产生的抗磁矩。顺磁性材料铁磁性材料产生方式：使磁场强产生方式：使磁场略有增强的材料，来源于原子（离子）的固有磁矩。烈增加的材料，来源于原子未被抵消的自旋磁矩和自发磁化。产生铁磁性的原因（产生自发磁化原因）：原子内层电子交互作用其积分常数 A0,使彼此的自旋磁矩 同向排列形成自发磁化；铁、钻、镍因其交换积分常数 A具有较大的正值，有较强的自发磁化倾向；还 有一些稀土元素虽然也具有自发磁化倾向，但其 A值很小，相邻原子间的自旋磁矩同向排列作用很弱，原子振动极易破坏这种同向排列，即它们的居里点很低，所以在常温下为顺磁性。 铁磁性物质在磁化时两个特征：磁各向异性、磁致伸缩效应。1）

32、磁化曲线：第一部分，在微弱的磁场中，磁感应强度 B和磁化强度M均随外磁场强度H的增大缓慢增大。磁化是可逆的。第二部分： 随外磁场强度H继续增大，磁感应强度B和磁化强度M急剧增高， 磁导率卩增长非常快,并且出现极大值。磁化是不可逆的。第三部分： 随外磁场强度H进一步增大，B和M增大的趋势逐渐变缓，磁化进 行得越来越困难。磁导率减小，并趋向稳定。当磁场强度达到Hs时， 磁化强度便达到饱和值，即外磁场 强度再继续增大时，磁化强度不再变大。而此时磁感应强度（B=M+H ） 仍随外磁场强度而增大。磁化强度的饱和值称为饱和磁化强度，M S; 与其对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度，BS。图412铁ffi合

33、金的磁化曲线Br,这是铁磁金属的2）磁滞回线：当H = 0时，磁感应强度B并不等于零，而是保留一定大小的数值 剩磁现象。要使B值继续减小，必须加一个 反向磁场-H，当H等于一定值He时，B=0。Hc为去掉剩磁 的临界外磁场，称为矫顽力。软磁材料的磁滞回线瘦小，呈狭长型，磁滞回线面积小，具有低矫顽力He和高磁导等特性。硬磁材料的磁滞回线宽肥，它具有高的剩磁，高矫顽力 He和高饱和磁感应强度 BS，最大磁能积（BH） m。软磁材料的磁滞回线瘦小，具有高导磁与低HC等特性。矫顽磁场小，饱和磁化强度大。硬磁材料的磁滞 回线肥大，具有较高的HC，B和（BH m等特性。饱和磁感应强度：随外磁场强度H进一步

34、增大，磁感应强度 B与磁化强度M增大的趋势逐渐变缓，磁化 进行的越来越困难，磁导率减小，并趋向于 _，当磁场强度达到HS时，磁化强度便达到饱和值，即外 磁场强度再继续增大，磁化强度不再变化。磁化强度的饱和值称为饱和磁化强度MS，与M相对应的磁感应强度称为饱和磁感应强度 BS。矫顽力：磁场：磁化到饱和磁化状态后.当 H= 0时，磁感应强度B并不等于零，而是保留一定大小的 数值Br,铁磁金属的剩磁现象。要使B值继续减小，必须加一个反向磁场-H，当H等于一定值He时，B=0b He为去掉剩磁的临界外磁场，称为 矫顽力。（除去剩磁的方法：反向施加磁场（矫顽磁场） 。）电场：电 场减至零时，极化强度下降

35、到某一数值 Pr，Pr称为铁电体的剩余极化强度。改变电场方向，并沿负方向 增加到Ee时，极化强度下降至零。反向电场再继续增加，极化强度反向， 居里温度：影响铁磁性参数的因素 ：1.温度。温度升高使铁磁性的 饱和磁化强度 M下降，当温度达到居里点时 M将至零，使铁磁材料 的铁磁性消失而变为顺磁性，此时的温度称为 居里温度点，即顺磁- 铁磁的相变点。2.形变和晶粒度。3.形成固溶体和多相合金。铁电居里温度：温度达到某一温度以上时，由于热运动的结果，偶极子从 电场的束缚中解放出来，使自由能 G下降，这个临界温度就叫作。 当晶体存在两个或多个铁电相时，只有顺电一铁电相变温度才称为 居 里点.温度高于居

36、里点时，自发极化为零，晶体不具有铁电性，称为 非铁电相或顺电相。在居里点以下，由于存在自发极化，晶体呈现铁 电性，为铁电相。在居里点附近由于温度变化，极化现象出现或消失。 晶体从一个铁电相到另一个铁电相的转变温度称为相变温度或过渡温度。铁磁性材料在信息记录和读取中的应用：记录是诵过一个由线圈缠绕的软磁性材料读写头来完成。数据由线圈中的电信号引入，并通过磁头的磁隙在磁记录介质的一个很小区域产生磁场，使磁记录介质磁化。写入是磁头对磁盘磁化的过程，读取是磁盘对此头的磁化过程。EC就称为铁电体的矫顽场强。Bg +H Wr汕I扌O图943铁磁合金的磁滯回銭根据导电性能的好坏，常把材料分为导体、绝缘体和半

37、导体。导体的电阻率小于；绝缘体的电阻率大于：半导体的电阻率介于上述两个之间。能带理论：晶体中电子能级间隙很小，能级分布是准连续的，或称能带；金属中由离子产生的势场是不均匀的，而且是呈周期性变化的。与自由电子理论一样的是：金属中的价电子是公有化，能量是量子化。 不同：金属中由离子所造成的势场是成周期性变化的。能带理论研究价电子在金属中的运动要受到周期场的作用。 空能级:允带中未被填满电子的能级。导带:空能级允带中电子是自由的，参与导电。禁带宽窄：取决于周期势场的变化幅度，变化幅度越大，禁带越宽。若势场没有变化，则能带间隙为零。导体、绝缘体、半导体能带结构特点：半导体：导体、绝缘体、半导体能带结构

38、特点（1）导体，电子易发生能级跃迁：允带之间互相重叠、允带之间没有禁带、允带能级未被填满；（2）绝缘体，电子很难跃迁：满带上面相邻较宽禁带；（3）半导体，电子较易跃迁：满带上面相邻较窄禁带。价带电子跃 迁到导带，价带产生空穴，导带出现电子； 空穴导电：外电场下价带电子运动到空穴，产生新空穴；本征 半导体:价带和空穴同时导电称本征电导（电子空穴浓度相同）;P型半导体：载流子主要空穴;n型半导 体:载流子主要为导带中的电子。超导电性：在一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象。超导体有三个重要指标：临界转换温度 Tc；Tc。临界磁场He;临界电流密度Jc。临界温度：材料由正常状态转化为超导状态的温度

39、kEab =（-T2） In 热电偶温度计的原理一一塞贝克效应e半导体热敏和电压敏感效应应用例子：热敏效应：热敏特性导电性的测量和应用：双电桥法有较高的精度，因为 Rx=Rn*Rl/R2式中没有电流，且没有电压，而电流 I和电压U是测不准的,而电位差计法、安培一伏特计法、直流四端法等其他方法都有电压、 电流的测定。Na,热电势EabNB与温度变化成线性关系。的半导体可以制成各种热敏温度计，电路温度补偿器，无触点开关等。 光敏效应：把光敏材料制成光敏电阻器，应用于各种自动控制系统，如光敏 电阻实现照明自动化。 压敏效应：包括电压敏感和压力敏感效应。压敏电阻可用于过电压吸收，高压稳 压，避雷器等。

40、介质的极化是由电子极化、离子极化和偶极子转向极化组成的，这些极化的基本形式大致可以分成两大 类，即位移式极化和松弛极化。位移式极化是一种弹性的、瞬时完成的极化，计划过程不消耗能量，电 场去除后立即消失（可逆的）。松弛极化：与热运动有关，完成这种计划需要一定的时间，属于非弹性 极化，计划过程要消耗一定的能量，不可逆的。介质的损耗形式:电导（或漏导）损耗（形成电流），极化损耗（不形成电流），电离损耗，结构损耗, 宏观结构不均匀的介质损耗。击穿形式：电击穿、热击穿、化学击穿。影响材料介电损耗的因素： 第一类是材料结构本身的影响。如不同材料的漏导电流不同，由此引起的损 耗也各不相同，不同材料的极化机制

41、不同，也使极化损耗各不相同；第二介电损耗的影响，主要影响因素是频率和温度。对于漏导损耗，主要是温度的影响。漏导电流的存在相 当于材料内部有一个电阻，在电压作用下因发热而损耗，随着温度的升高，介质体积电导率呈指数上升； 对于极化损耗，电压的频率对它的影响很大。根据单位体积介质中介质损耗功率公式得：当外电场角频 率3很低时，介质损耗为零；当外电场频率 3逐渐升高时，W随频率的增大而增大；当外电场频率达到 很高时，W为一个常数。即快速极化始终跟得上电场变化，不产生损耗。缓慢极化滞后于电场变化，会 产生损耗。频率的影响：频率由低到高，损耗由零增大。频率很高时仅由起始电导率决定损耗温度对损 耗的影响是由温度对0和g的影响来决定，温度由低升高，损耗由小增到极大值，松弛极化容易发生。 电导损耗往往与松弛极化损耗同时存在。介电常数、折射、反射和散射的关系：（极化率越大，介电常数越大，折射率越大，反射系数也越大，散射系数越大。）当光线依次通过两种不同的介质时，光的行进方向发生改变，称为“折射”。当光线从光密介质（玻璃）进入光疏介质（空气）中时，折射角r大于入射角i。当i为某值时，r可达到90，相 当于光线平行于表面而传播。对于任一更大的 i值，光线全部向内反射回光密介质内.直