材料性能学复习题整理

1、1. 材料在使用的过程中，将对不同的温度做出反应，表现出不同的热物理性能，这些物理性能称为材料的热学性能。2. 声频支可以看成是相邻原子具有相同的振动方向，光频支可以看成相邻原子振动方向相反。3. 当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会从热端自动地传向冷端，这个现象称为热传导。4. 各质点热运动时动能总和就是该物体的热量。5. 晶格振动的弹性波称为格波。6. 如果振动着的质点中包含频率甚低的格波，质点彼此之间的位相差不大，则格波类似于弹性体中的应变波，称为“声频支振动”；格波中频率甚高的振动波，质点彼此之间的位相差很大，邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区，称为“光频支振动”。7.

2、固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。8. 与原子中价电子的能量相对应的能带，叫价带； 最靠近价带而能量较高的能带叫导带。9. 电子电导的特征是具有霍尔效应，离子电导的特征是存在电解效应。10. 掺入施主杂质的半导体称为n型半导体；掺入受主杂质的半导体称为p型半导体。11. 固有电导载流子由晶体本身热缺陷弗仑克尔缺陷和肖特基缺陷提供。12. 全带中每一能级都被都被两个电子占据的能带，叫满带；所属各能级上没电子的能带，叫空带。13. 超导体，是指当某种物质冷却到低温时电阻突然变为零，同时物质内部失去磁通成为完全抗磁性的物质。14. 导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在

3、，称为本征电导；这类载流子只由半导体晶格本身提供，所以叫本征半导体；它的特点是：载流子电子和空穴的浓度是相等的。15. 正压电效应的本质是因为机械作用引起了晶体介质的极化，从而导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷。 16. 原子磁矩有3个来源：电子轨道磁矩；电子自旋磁矩；原子核磁矩。17. 所谓极化，就是在压电陶瓷上加一个强直流电场，使陶瓷中的电畴沿电场方向取向排列，只有经过极化工序处理的陶瓷才能显示压电效应。18. 质点间结合力愈强，热膨胀系数愈小。19. 在四价的半导体硅单晶中掺如三价的杂质硼后，形成的是p型半导体。20. 低温下，杂质电导起主要作用；高温下，本征电导起主要作用。21.

4、 氧化性气体吸附于n型半导体，都会使载流子数目减少而表现出元件电导率降低的特性。22. 惰性气体的磁矩为零，只能产生抗磁矩。23. 具有小hc值，高值得瘦长磁滞回线的材料属于软磁材料。24. 铁磁性金属溶入抗磁性元素或弱磁性元素时，固溶体的饱和磁化强度ms随溶质组元含量的增加而升高。25. 在pzt中添加软性添加物，它们可使陶瓷弹性柔顺常数增高，矫顽场降低，kp增大。26. 两个相邻电畴的自发极化在垂直于畴壁的方向的分量相等。27. 自发极化主要是由晶体中某些离子偏离了平衡位置造成的。28. 化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和。29. 传热过程中物体内各处的温度随时间而变化，叫不

5、稳定传热。30. 在四价的半导体硅单晶中掺入五价的杂质砷后，形成的是n型半导体。31. 加工硬化使金属的原子间距增大而密度减小，从而使材料的抗磁性减弱。32. 铁磁性金属溶入强顺磁性元素时，如溶质组元含量较低时，使ms增加，含量高时则使ms降低。33. 极化电场越高，促使电畴取向排列的作用越大，极化就越充分。34. 还原性气体吸附于p型半导体气敏材料，都会使载流子数目减少而表现出元件电导率降低的特性。35. 人工老化的目的，是为了加速自然老化过程，以便在尽量短的时间内，达到足够的相对稳定阶段。36. 陶瓷制品表面的釉的热膨胀系数要小于陶瓷胚体的热膨胀系数。37. 利用霍尔效应可检验材料是否存在

6、电子电导。38. 由杜隆一珀替定律可知，热容是与温度t无关的常数。39. 具有阴离子吸附性质的气体称为氧化性气体。40. 温度对顺磁性影响很大，对抗磁性一般没什么影响。41. 所谓磁化过程是本身具有自发磁化，并不是由外界向物质提供磁化的过程。42. 具有对称中心的晶体不具有压电效应。43. 铁电陶瓷中存在自发极化，但是宏观并不显示极性。44. batio3120 ，晶体无铁电性；batio3120 ，晶体有铁电性。45. 反铁电体一般宏观无剩余极化强度，但在很强的外电场作用下，能诱导成铁电相46. 什么是交换能？交换能与铁磁性之间的关系是什么？产生铁磁性的必要条件是什么？（磁学性能） 交换能：

7、根据键合理论可知，原子相互接近形成分子时，电子云互相重叠，电子要相互交 换。对于过渡族金属原子的3d状态与4s态能量相差不大，因此它们的电子云也将重叠，引起了3d层与4s层的电子可以相互交换位置，这种交换产生一种交换能，此交换能有可能迫使相邻原子自旋磁矩产生有序排列(或同向排列起来）。 交换能与铁磁性的关系：由这种“交换”作用所产生的“交 换能”积分常数与晶格的原子间距有密切关系。当距离很大时，积分常数接近于零。随着距离的减小，相互作用有所增加，积分常数为正值，就呈现出铁磁性。当原子间距a与未被填满的电子壳层半径r之比大于3时，交换能为正值，交换能积分常数为负值，为反铁磁性。 产生铁磁性的条件

8、：（1） 原子内部要有未填满的电子壳层（原子本征磁矩不为0）（2）a/r之比大于3使a为正，即指的是要有一定的晶体结构。47. 什么是超导体？超导体所必须具备的两个特征是什么？简述磁悬浮列车的结构和工作原理。（电学性能）超导体(superconductor)，是指当某种物质冷却到低温时电阻突然变为零，同时物质 内部失去磁通成为完全抗磁性的物质。 两个基本的特征：超导电性:指材料在低温下失去电阻的性质完全抗磁性:指超导体处于外界磁场中，磁力线无法穿透，超导体内的磁通为零。 磁悬浮列车的结构和工作原理:两个互相平行的线圈，当两者电流方向相同时就互相吸引，反之互相排斥，如果把许多电流方向相反的线圈分

9、别安装在列车和轨道上，列车就会悬浮起来；同样在列车和轨道的适当位置分别安装许多电流方向相同的线圈，由于相互吸引，可使列车前进。磁悬浮列车就是根据这一简单原理设计制成的。将上述线圈改用超导线圈，就得到一种损耗小，功率大的超导磁悬浮列车了。 1超导电磁体：它主要由超导电线圈和容纳它的超低温容器构成；2.悬浮装置3. 推进装置4导向装置48.利用能级生成理论理论对气敏原理进行解释。（电学性能） sno2和zno等n型半导体表面，当吸附还原性气体时，此还原性气体就把其电子给予半导体，而以正电荷与半导体相吸着。进入到n型半导体内的电子，束缚少数 载流子空穴，使空穴与电子的复合率降低。这实际上是加强了自由

10、电子形成电流的能力，因而元件的电阻值减小。与此相反，若n型半导体元件吸附氧化性气体，气体将以负离子形式吸着，而将其空穴给予半导体，结果是使导带电子数目减少，而使元件电阻值增加。49.影响电滞回线的因素有哪些？（压电性能与铁电性能）1) 温度对电滞回线的影响:铁电畴在外电场作用下的“转向”，使得陶瓷材料具有宏观剩余极化强度，即材料具有“极性”。通常把这种工艺过程称为“人工极化”。（a）极化温度:影响电滞回线的形状矫顽场强和饱和场强随温度升高而降低。(b)环境温度:影响电畴运动的难易程度；对材料的晶体结构有影响。因此使材料内部自发极化发生改变，尤其是在相界处(晶型转变温度点)变化最为显著。例如，b

11、atio3在居里温度附近，电滞回线逐渐闭合为一直线(铁电性消失)。2) 极化时间和极化电压对电滞回线的影响:电畴转向需要一定的时间，时间适当长一点，极化就可以充分些。极化电压加大，电畴转向程度高，剩余极化变大。3) 晶体结构对滞回线的影响:同一种材料，单晶体和多晶体的电滞回线是不同的。单晶体的电滞回线很接近于矩形，ps和pr很接近；陶瓷的电滞回线中ps与pr相差较多，表明陶瓷多晶体不易成为单畴，即不易定向排列。50.画图说明顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性之间的区别。（磁学性能） 本征铁磁性材料：在某一宏观尺寸大小的范围内，原子磁矩的方向趋于一致，此范围称为磁畴（一般为12微米，每个磁畴可以

12、看作是具有一定自发磁化强度的小永磁体），这种铁磁性称为完全铁磁性。 亚铁磁性：大小不同的原子磁矩反平行排列，二者不能完全抵消，相对于外磁场表现出一定的磁化作用，称此种铁磁性为亚铁磁性（铁氧体）。反铁磁性：反铁磁性，由于交换作用，相邻晶胞中的单电子自旋反向排列，引起相邻磁矩反向排列，在铁电性材料中有反铁电性。无外磁场作用时，材料中的原子磁矩无序排列，材料不表现宏观磁性，受到外磁场作用时，原子磁矩能通过旋转而沿外场方向择优取向，表现出宏观磁性，这种磁性叫顺磁性。51.分别画出0oc，60 oc和130oc的电滞曲线，并标出ps、pr和ec。（压电性能与铁电性能）自发极化强度ps剩余极化强度pr矫顽

13、电场强度ec52.解释一下质点非线性（非对称性）热振动的原因。（热学性能）53.什么是ptc效应？batio3陶瓷产生ptc效应的条件是什么？怎样实现batio3陶瓷晶粒的半导化？（电学性能） ptc效应（正温度系数positive temperature coefficient) ptc现象 电阻率随温度上升发生突变，增大几个数量级的现象，为ptc现象。 batio3陶瓷产生ptc效应的条件：晶粒充分半导化；晶界具有适当绝缘性 batio3陶瓷晶粒的半导化：1.掺杂施主金属离子：在高纯batio3中，用离子半径与ba 2+相近而电价比ba 2+ 高的金属离子置换其中的ba 2+离子。或用离子半径与ti 4+相近而电价比ti 4+高