材料性能学ppt课件.ppt

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1、复习电化学腐蚀的机理是什么？电化学腐蚀有哪4个部分组成？电化学腐蚀有哪3个过程？如何判断金属的电化学腐蚀倾向？第十章材料的电学性能河海大学机电工程学院大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。本章的主要内容导电的基本概念与机理影响导电性的因素热电效应影响热电效应的因素第一节导电性能一、电阻与导电的基本概念欧姆定律：电阻：电阻率：——评价导电性的基本参数电导率：根据导电性能，材料分类：导体ρ<10-2Ω·m绝缘体ρ>1010Ω·m半导体10-2Ω·m<ρ<1010Ω·m导电能力的差异是由材料结构与导电本质决定的。二、导电机理经典自由电子导电理论量子自由电子理论能带理论1、经典电子理论金属晶

2、体的结构：金属离子构成晶格点阵，并形成均匀电场；价电子完全自由，弥散分布于整个晶格点阵之中；自由电子的运动：自由电子沿各个方向的运动的几率相同；自由电子之间以及与金属离子之间只有机械碰撞；自由电子沿电场方向运动，形成电流；自由电子与金属离子发生碰撞，形成电阻；无电场：有电场：金属导电的微观解释原子核自由电子1、经典电子理论电导率：l为电子两次碰撞的平均自由程；n为单位体积内的自由电子数；导电性取决于：自由电子的数量；平均自由程；平均运动速度；二、三价金属的价电子比一价的金属多，但导电性反而差；，实际上；2、量子自由电子理论金属晶体的结构：金属离子构成晶格点阵，并形成均匀电场；价电子完全自由，与

3、金属离子没有相互作用；价电子按量子化规律具有不同的能量状态(能级)自由电子的运动：波长：波数频率：动能：E-K曲线粒子观点：曲线表示自由电子的能量与速度（或者动量）的关系；波动观点：曲线表示电子的能量与波数的关系几个相关名称：能量状态；能级泡利不相容原理费米能E-K曲线沿正、反方向运动的电子数量相同，没有电流。无电场：E-K曲线有电场：外电场使正、反向运动的电子能量形成差异；高能量电子发生转移；导致正、反向运动的电子数量不等——导电。电磁波在传播过程中被金属离子点阵散射，然后相互干涉而形成——电阻0K时，电子波在理想晶体中的传播不受阻碍，电阻为零——超导量子理论——能量状态——能级——准连续的

4、能级分布——能带金属中由离子造成的势场是不均匀的，是呈周期变化的。能带理论：研究金属中价电子在周期势场作用下的能量分布问题。3、能带理论能带理论能隙禁带：电子不可以具有的能级所组成的能带允带：电子可以具有的能级所组成的能带允带中每个能级只能允许有两个自旋相反的电子存在；空能级：允带中未被填满电子的能级满带：允带中所有能级都被电子填满能带理论固体的能带可以用能态密度表示，它表示在单位能量间隔内电子状态的数目。能态密度为零的区间称为禁带；最高完全占据的能带称做价带；最低未完全占据的能带称做导带。能带理论金属材料中导带被部分充填，因而具有电子导电性。半导体和绝缘体的导带都是空的，价带完全充满，两者的

5、区别是禁带的宽度不同。能带理论固体能带的宽度也是表征固体特性的管理机制因素，它与晶体中原子轨道间的相互作用大小直接相关。对过渡金属元素而言，第一过渡金属元素的d轨道间的相互作用较小，形成的能带宽度较窄，所以相应的过渡金属氧化物多为半导体。第二和第三过渡金属元素d轨道间的相互作用较强，形成的能带较宽，所以相应的化合物常具有金属性。影响材料导电性的因素温度T，离子振动加剧、热振动振幅增大电子运动自由程减小，散射率增加德拜温度以上，纯金属的电阻率：大多数金属的α≈10-3K德拜温度以下，ρ∝T5影响材料导电性的因素温度冷塑性变形和应力冷塑性变形回复再结晶淬火拉应力压应力点阵畸变、缺陷增加，电磁波散射

6、加剧降低了点缺陷浓度消除了点阵畸变和缺陷浓度保留了高温时的点缺陷原子间距增大，点阵动畸变增大原子间距减小，点阵动畸变减小影响材料导电性的因素温度冷塑性变形和应力合金化固溶体金属化合物多相合金固溶体ρ随溶质原子的增多而增大，形成两相混合物时的ρ大约是两相ρ的加权平均值；固溶体ρ增大的原因：溶质原子使溶剂点阵畸变，增加了电子的散射；组元间化学相互作用，减少了有效电子数；影响材料导电性的因素温度冷塑性变形和应力合金化固溶体金属化合物多相合金金属化合物ρ比各个组元的ρ都要小得多；原因——键合性质改变原子间的金属键部分地转化为共价键或者离子键影响材料导电性的因素温度冷塑性变形和应力合金化固溶体金属化合物

7、多相合金复杂性：组成相的导电性及相对含量；组成相的形貌（合金的组织形态）退火态二元合金，组织为两相机械混合：ρ与两组元的体积分数呈线性关系，ρ大约是两相ρ的加权平均值。第二节热电性能热电偶外观与应用铂-铑钨-铼第二节热电性能热电偶原理：一、基本热电效应(一)塞贝克效应Seeback由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点