材料物理性能总复习

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1、材料的热学性能是表征材料与热相互作用行为的一种宏观特性。热容：在没有相变或化学反应的条件下，材料温度升高1K所吸收的热量Q。热膨胀：物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象。热传导：当固体材料的两端存在温差时，热量会从热端自动地传向冷端的现象。材料的热学性能1、表征热容的参量比热容摩尔热容平均比热容定容热容：定压热容：单位质量材料的热容：J/(kg.K)1mol材料的热容，J/(mol.K)单位质量材料从温度T1升高到T2所吸收热量的平均值：2、经典热容理论•将气体分子的热容理论直接用于固体，其基本假设：晶体格

2、点是孤立的，根据经典统计理论，其能量是连续的，因此固体中一个原子在空间有三个振动自由度，每个自由度上的平均动能和位能均为0.5kT杜隆珀替定律奈曼-柯普定律恒压下元素的原子热容等于25J/(K.mol)。化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。经典热容理论：模型过于简单，不能解释低温下热容减小的现象3、热容的量子理论热容的量子理论：能量量子化•爱因斯坦热容理论假设：每个原子皆为一个独立的振子，原子之间彼此无关。高温部分符合较好，但低温部分的理论值比实验值下降得过快。•德拜热容理论考虑晶体中点阵的相互作

3、用，将格波看成是弹性波。每个谐振子的频率不同，频率范围从w0到wm对一些化合物的热容计算与实验不符，很高温度和极低温度与实验不符。4、热膨胀的物理本质：固体材料的热膨胀与原子的非简谐振动（非线性振动）有关5、热膨胀性能的表征单位长度的物体温度升高1度的伸长量称为线膨胀系数；单位体积的固体温度升高1度时的体积变化量称为体积膨胀系数。平均线膨胀系数：温度区间的。点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。6、影响热膨胀的因素合金成分：一般来说，加入膨胀系数大于基体的溶质时，将提高固溶体的热膨胀系数。形成金属间化合物时

4、，规律比较复杂。相变：一级相变转变点处无穷大；二级相变有拐点。晶体致密度和晶体缺陷：结构紧密膨胀系数较大；晶体各向异性：一般来说，杨氏模量较高的方向将有较小的膨胀系数。7、常用工程材料的热膨胀金属材料的热膨胀系数介于陶瓷和高分子材料之间。8、导热系数与传热的微观机理在单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量，单位为W/(m•K)导热系数传热的微观机理固体中的导热主要是由晶格振动的格波（声子导热）和自由电子的运动（电子导热）来实现的。在金属中由于有大量的自由电子，而且电子的质量很轻，所以能迅速地实现热量的传

5、递，在非金属晶体的晶格中，自由电子很少，因此晶格振动是他们的主要导热机构。9、热导率与电导率的关系在室温下，许多金属的热导率与电导率之比（λ/σ）几乎相同，而不随金属不同而改变。导电性好的材料导热性也好魏德曼-弗朗兹定律Lorentz定律比值λ/σ与温度T呈正比式中，L－Lorentz常数：10、影响热导率的因素温度：存在极大值。显微结构：（1）结晶构造的影响：晶体结构愈复杂，晶格振动的非谐性程度愈大。格波受到的散射愈大，声子平均自由程愈小，热导率愈低；（2）各向异性晶体的热导率：非等轴晶系的晶体热导率呈各向异

6、性，温度升高时，晶体结构的对称性提高，不同方向的热导率差异减小（3）对于同一种材料，非晶体的热导率总是比单晶体小；非晶态的热导率总是比晶态小。成分：杂质元素将使缺陷热阻增强，导热性下降。气孔：在不改变结构的情况下，气孔率的增大，总是使热导率降低磁性是一切物质的基本属性，从微观粒子到宏观物体以至于宇宙间的天体都存在着磁的现象。磁性是磁性材料的一种使用性能，磁性材料具有能量转换、存储或改变能量状态的功能。材料的磁学性能1、基本磁参量的概念与定义以及影响因素磁矩磁化强度磁导率方向与环形电流法线的方向一致，其大小为电流

7、与封闭环形面积的乘积IΔS，与电流I和封闭环形面积ΔS成正比单位体积内原子固有磁矩矢量和（A/m）磁化率磁矩表征材料磁性大小的物理量，磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中受的力愈大。在单位外磁场强度（H）下的磁化强度磁感应强度在强度为H的磁场中被磁化后，物质内磁场强度的大小2、物质磁性的分类1）抗磁性：当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性，抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生出一个磁矩，按照楞次定律，其方向应与外磁场方向相反，表现为抗磁性所以

8、抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化，抗磁性物质的抗磁性一般很微弱2）顺磁性：不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。在无外加磁场时，由于顺磁物质的原子做无规则的热振动，宏观看来没有磁性在外加磁场作用下，每个原子磁矩比较规则地取向，物质显示出极弱的磁性3）铁磁性：即使在较弱的磁场内也可以得到极高的磁化强度，而且当外磁场移去后，仍可保留极强的磁性铁磁体的磁化率为正值，而且很大，但当外