《材料物理性能》PPT课件

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1、材料的物理性能第1章前言材料科学与工程是关于材料的成分与结构（compositionandstructure）、合成与加工（synthesisandprocessing）、性质（proporties）与服役性能（performance）这四个要素、以及它们两两之间的互相联系的学科。本课程中，材料的性能是指“材料性质”。它是材料科学与工程学科的四个基本要素之一。所谓的材料性能，是指在给定的外界环境中，材料受到某种作用时，其状态所发生的变化。作用于材料上的作用因素通常可以分为应力、温度、磁场、电场、化学介质、辐照等。受到这些因素作用时，材料内部会产生一系

2、列的变化，伴随之产生一些外在表现，也就是所谓的状态的变化。材料的物理性能，是指材料受到外部作用时，电、磁、光、热、声学方面的物理状态量、以及一些特殊变化量所发生的变化。作用因素通常也以这些相应的物理量为主。材料的物理性能可以大致划分分电学性能、磁学性能、介电性能、光学性能、热学性能、声学性能。此外，在一些书籍中，材料的物理性能还涉及到材料的形状记忆效应(shapememoryeffect)、储氢特性、生理功能性(Bio-functionality)与生物相容性(compatibility)等。----------------------功能材料的基础本课

3、程介绍以下内容1。材料的热学性能龙毅4学时2。材料的磁学性能龙毅10学时3。材料的电学性能强文江12学时4。材料的介电龙毅4学时5.光学性能常永勤4学时本课特点：各性能之间相关性不太明显。基本水平：各性能都熟悉高水平：体会各性能之间联系。本课实行点名7次不到取消考试资格第1-2次不到考试成绩扣1分/每次第2-4次不到考试成绩扣1.5分/每次第5-6次不到考试成绩扣2分/每次本课无实验。第二章材料的热学性质主讲：龙毅解答问题邮箱地址shallytiger2000@yahoo.com.cn2.1概论材料主要的热性能参数有哪些？（1）热容：材料升高一度所需要的

4、热量。（2）热膨胀系数：当温度变化1度（单位：K）时，物质尺寸（或体积）的变化率。其单位是1/K。（3）热传导对于两端温度分别是T1,T2的均匀棒，当各点温度不随时间变化时，在单位时间内沿x轴正方向传过单位截面上的热量△Q和温度沿x轴变化率的比值为热导率λ：单位是W/(m.K)，λ越大，导热能力越好。热学性能的应用背景？LearningObjectivesAftercarefulstudyofthischapteryoushouldbeabletodothefollowing:1.Defineheatcapacityandspecificheat.2.

5、Notetheprimarymechanismbywhichthermalenergyisassimilatedinsolidmaterials.3.Determinethelinearcoefficientofthermalexpansiongiventhelengthalterationthataccompaniesaspecifiedtemperaturechange.4.Brieflyexplainthephenomenonofthermalexpansionfromanatomicperspectiveusingapotentialenergy

6、-versus-interatomicseparationplot.5.Definethermalconductivity.6.Notethetwoprincipalmechanismsofheatconductioninsolids,andcomparetherelativemagnitudesofthesecontributionsforeachofmetals,ceramics,andpolymericmaterials.查材料的热学性能的微观机制是什么？原子振动，电子运动参考”金属材料结构和性能”,毛卫民，2007固体物理，苟清泉，90年前晶体内

7、的原子并不是在各自的平衡位置上固定不动的：由于热运动，各原子离开了它们的平衡位置;由于原子间的相互作用，有回到平衡位置的趋势。这两个矛盾相互作用的结果，使每个原子在平衡附近作微振动。材料中原子如何振动？。2.2。原子简谐振动1。设原胞中只含有一个原子，做一维振动a是平衡时原子间距（晶格常数）原子的热振动是否有规律？两原子间的互作用势能因原子微振动而由平衡时的U（a）变为U（a+δ）。因为是微振动，δ很小，所以将U（r）在平衡点a附近，按泰勒级数展开，得：δ很小，势能可近似为关于δ的抛物线：两原子间相互作用力F为：原子做简谐振动时，可以用量子力学中简谐子的

8、简谐运动描述其振动特性（参考大物的量子物理）简谐振动的动力学基本特征：力与平衡位