3、如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级的能量比费米能级高出多少kT ？
11()ln[1]()exp[]1()1/4ln 3,()3/4ln 3F F F F f E E E kT E E f E kT
f E E E kT f E E E kT =?-=--+=-=?=-=-?解：由将代入得将代入得
4、自由电子近似和近自由电子近似有哪些区别？P15
答：自由电子近似下的E-K 关系有
()2
22222h E K K m m λ== 为抛物线。在近自由电子近似下，对应于许多K 值，这种关系仍然成立；但对于另一些K 值，能量E 与这种平方关系相差许多。特别是在某些K 值，能量E 发生突变，即在K=±n π/a 处能量E=En ±|Un|不再是准连续的，电子占满En-|Un|的能级后只能占据En+|Un|的能级，两个能级之间的能带是禁止的。
5、何谓状态密度？三维晶体中自由电子的状态密度与电子能量是何种关系？
答：自由电子的能级密度亦称为状态密度，即单位能量范围内所容纳的自由电子数。
关系：三维晶体能级为E 及其以下的能级状态总数为Z(E)=CE1/2，式中C=4πV(2m)3/2/h3 为常数，即能级密度与E 的平方根成正比。
第二章 材料的晶态结构
1、三种典型晶胞，符号，原子数，配位数，致密度。
面心立方：fcc ，4，12，74%。体心立方：bcc ，2，8，68%。密排六方：hcp ，6，12，74%。
2、如何从X 射线衍射谱中区分非晶体和晶体？P30
答：晶体的X 射线衍射强度在特定角度出现数个尖锐的衍射峰，即在满足布拉格条件2dsin =λ的角度有强衍射峰。非晶体不会在特定角度产生满足布拉格条件的衍射峰，产生的衍射峰较宽，且其衍射强度比晶体的最强衍射峰弱得多。从X 射线衍射区别可见晶体是长程有序结构，而非晶体是长程无序、短程有序结构。
3、简述薄膜形核的过程和长大的过程。
答：形核一般是气相原子在基底的表面聚集而成，包括吸附、凝结、临界核形成、稳定核形成等过程。入射到基体表面的气相原子被悬挂键吸引住。吸附的原子不能在基底表面稳定存在，自发形成固态的薄膜。吸附后的原子在基体表面上进行扩散，单个原子间通过相互碰撞，凝结成原子对和更大的原子团。在满足一定热力学条件下，先生成临界核，在此基础上加一个原子就可变为稳定核。长大指形成稳定核后薄膜的形成过程，一般经历岛状、连并、沟道、连续膜四个阶段。分散在基底表面的大量晶核长大，直至相互接触并逐渐布满整个基底表面形成连续薄膜。
第三章 晶体缺陷
1、 高温结构材料Al2O3可以用ZrO2来实现增韧，也可以用MgO 促进烧结。如加入0.3mol%ZrO2，试写出缺陷反应式和固溶分子式。
答：缺陷反应式：23223Al O Al i O ZrO Zr O O ?
''??
?→++ 根据缺陷反应式可知，ZrO2：Zr ·Al ：O ”i=2:2:1,，加入0.2mol% ZrO2时得到0.2mol%间隙氧，所以固溶分子式为：Al1.998Zr0.002O3.001。
2、试述晶体结构中点缺陷的类型。举例写出CaCl2中Ca2+置换KCl 中K+或进入到KCl 间隙中去的两种点缺陷反应表示式。
解：晶体结构中的点缺陷类型共分：间隙原子、空位和杂质原子等三种。当CaCl2中Ca2+
置换KCl 中K+而出现点缺陷，其缺陷反应式为：
22'KCl K k Cl CaCl Ca V Cl ???→++ CaCl2中Ca2+进入到KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为：222'KCl i k Cl CaCl Ca V Cl ????
→++ 3、在MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。 如果MgO 晶体中，含有百万分之一mol 的Al2O3杂质，则在1600℃时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。 解：根据热缺陷浓度公式：2n G exp N
kT ?=（-） 由题△G=6ev=6×1.602×10-19=9.612×10-19J ，K=1.38×10-23J/K ，T1=298K ，T2=1873K ，则在298K 时：
1873K 时： 19
51
2396121019210213810298...n exp N ---?=-=????（）
19
9
239612108102138101873..n exp N ---?=-=????（）
在MgO 中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：
2323''MgO Mg Mg O Al O Al V O ???→++ 此时产生的缺陷为[V ”Mg]杂质。
而由上式可知：[Al2O3]=[V ”Mg]杂质，所以当加入10-6Al2O3时，
杂质缺陷的浓度为 [V ”Mg]杂质=[Al2O3]=10-6。
由上面计算结果可知：在1873 K ，[V ”Mg]热=8×10-9
显然： [V ”Mg]杂质＞[V ”Mg]热，所以在1873K 时杂质缺陷占优势。
第四章 材料的固态相变
1、试述无扩散性相变（马氏体转变）有何特点。
答：1）切变共格和表面浮凸；2）具有一定位相关系和惯习面；3）无扩散性；4）有大量的晶体缺陷；5）可逆性；6）不完全性。
2、说明上贝氏体和下贝氏体的特征。
答：上贝氏体在光学显微镜下的典型特征为羽毛状，由铁素体和渗碳体两相组成。铁素体中有高密度的位错。下贝氏体在光学显微镜下的典型特征是针状，由铁素体和碳化物组成。下贝氏体的铁素体也有位错纠缠存在，其位错密度比上贝氏体的铁素体中更高。
3、 试对固态相变的相变阻力进行分析。
答：固态相变阻力包括界面能和应变能，这是由于发生相变时形成新界面，比容不同都需要消耗能量。
（1） 界面能是指形成单位面积的界面时，系统自由能的变化值。与大小和化学键的数目、强度有关。共格界面的化学键数目、强度没有发生大的变化，最小；半共格界面产生错配位错，化学键发生变化，次之；非共格界面化学键破坏最厉害，最大。
（2） 应变能
① 错配度引起的应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起的应变能最大，半共格界面次之，非共格界面最小。
② 比容差引起的应变能（体积应变能），和新相的形状有关。
4、对钢中贝氏体转变、珠光体转变和马氏体转变有什么区别？
珠光体转变 贝氏体转变 马氏体转变 转变温度范围
A1 ~ 550℃ 550 ℃~Ms < Ms 扩散性 铁与碳可扩散 碳可扩散，铁不能扩无扩散
散
领先相
渗碳体 铁素体 共格性
无 有 有
组成相 两相组织
α-Fe + Fe3C 两相组织 > 350 ℃，α-Fe(C)
+ Fe3C
< 350 ℃，α-Fe(C)
+ FexC
单相组织 α-Fe(C) 合金元素 扩散 不扩散 不扩散
第五章 材料的固态扩散
1、简述温度、固溶体类型、溶质原子浓度、晶体缺陷对扩散系数的影响及其原因。
答：温度升高，原子的自由能升高，在平衡位置附近的振动加剧，易于从一个平衡位置跳动到另一平衡位置，导致扩散系数增大。
间隙固溶体的扩散激活能小，所以扩散系数较大；而置换固溶体的扩散激活能中包含空位形成能，扩散激活能较大，所以扩散系数较小。
无论是置换固溶体还是间隙固溶体，其溶质原子的扩散系数都是随浓度的改变而改变的。 一般来说，晶体缺陷处是自由能较高的部位，原子通过缺陷进行扩散的激活能较低，所以晶体缺陷均可促进扩散。
2、Cu-Al 组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向哪个方向移动？
答：TAl （熔点） 3、什么是柯肯达尔效应？如何解释柯肯达尔效应？ 答：由置换互溶原子因相对扩散速度不同而引起标记移动的不均衡扩散现象称为柯肯达尔效应。 Ni 向左侧扩散过来的原子数目大于Cu 向右侧扩散过来的原子数目，且Ni 的原子半径大于Cu 的原子半径。过剩的Ni 的原子使左侧的点阵膨胀，而右边原子减少的地方将发生点阵收缩，其结果必然导致界面向右侧漂移。 第六章 材料的电学性能 1、说明霍尔效应的现象、原因及其应用。 答：将导体和半导体放置在磁场中通以垂直于磁场的电流，则导体和半导体内将产生一个与电流和磁场方向都垂直的电场，这一现象称为霍尔效应。 原因是半导体和导体的载流子是电子，在磁场中产生洛伦兹力，在半导体和导体中产生偏移，从而在两端产生电场。 利用霍尔效应可以制成磁强计，霍尔元件，用来制作非接触开关和传感器等。 2、说明塞贝克效应的现象并举出其应用的实例。可否用该效应发电？ 答：两种不同的导体组成回路时，若两接触处温度不同时，则回路中有电势，这一现象就称为塞贝克效应。 塞贝克效应主要应用于测温。可以用来进行温差发电，但是这种方法的效率低且成本高，未得到广泛应用。 3、珀耳帖效应的现象及其与焦耳热有什么区别？有什么作用？ 答：将不同的导体组成回路并通以电流时，在导体的两接头处，一端吸热，一端放热，出现 温差。这就是珀耳帖效应。 焦耳热是向环境放热，而珀耳帖热是在导体或半导体内部各部分之间形成温差。 珀耳帖效应常被用来制成热电制冷元件。 4、试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时为什么电阻测量要在低温下进行？ 答：根据马西森定则，晶体缺陷所带来的电阻和温度升高带来的电阻是相互独立的，在低温下测量电阻，则温度带来的电阻变化很小，所测量的电阻能够反映晶体缺陷的情况。 5、简述电介质与金属的区别。 答：金属的特点是电子的共有化，体内有自由电子，具有良好的导电性，以传导的方式传递电的作用；而电介质只有被束缚的电荷，以感应的方式传递电的作用。 第七章材料的磁学性能 1、根据磁化率，磁性材料分为哪五类？各有什么特征。 抗磁体：χ<0且绝对值很小，一般在-10-5-10-6数量级。 顺磁体：χ>0且绝对值很小，一般在10-6-10-2数量级。 铁磁体：χ>0且绝对值很大，可达到106数量级，且与外磁场呈非线性关系。 亚铁磁体：χ>0且绝对值很大，可达到10数量级，且与外磁场呈非线性关系，即磁化行为与铁磁体类似，但磁化率小些。 反铁磁体：χ>0且绝对值很小，可达到10-3数量级，低温下其磁化率随温度升高而增大。 2、简述磁畴的概念、成因和畴壁厚度的影响因素。 答：相邻原子中的的电子自旋磁矩自发地平行排列，形成一个个小的自发磁化区，称为磁畴。成因：降低磁体的总能量。磁畴细分可降低静磁能、磁晶各向异性能和磁弹性能。 影响因素：畴壁越厚，交换能越小；但畴壁越厚，磁矩偏离易磁化方向的原子越多，磁晶各向异性能Ek越大。平衡的畴壁厚度δ0是由这两种能量共同决定的。 3、技术磁化过程分为哪几个阶段？各个阶段的特点是什么？ 答：第一部分是可逆磁化过程：此阶段磁化曲线是线性的，没有剩磁和磁滞。在金属软磁材料中，此阶段以可逆壁移为主。 第二部分是不可逆磁化阶段：此阶段内，M随磁化场急剧地增加，M与H曲线不再是线性。若把磁场减少到零，M不再沿原曲线减少到零，而出现剩磁，这一阶段是畴壁的不可逆跳跃引起的。 第三部分是磁化矢量的转动过程：第二阶段结束后，畴壁消失，整个铁磁体成为一个单畴体，但其内部磁化强度方向还与外磁场方向不一致。在这一阶段内随磁化场进一步增大，磁矩逐渐转动到与外磁场一致的方向。 第四部分M-H曲线已近似于水平线，这一过程称为顺磁磁化过程。 4、简述硬磁材料、软磁材料的性能要求。 答：（1）硬磁材料要求有较大的剩磁Mr(和Br)和高的矫顽力Hc ，一般要求其Hc＞104A/m。此外，还要求硬磁材料有大的磁能积最大值（BH）m，可反映出材料磁化后向周围空间产生磁场的能力。 （2）软磁性材料要求有较大的磁导率μ，小的矫顽力Hc，使其磁化在外磁场去掉后立即退磁。一般要求其矫顽力Hc＜100A/m。还要求其磁化的能量损耗小。 第八章材料的热学性能 1、材料的导热有几种机制？简述对不同材料和温度何种机制起主要作用？ 答：材料的导热主要靠电子和声子进行，高温时还有光子的参与。 纯金属的主要导热机制为电子导热，但对于电导率较低，温度较低时还有考虑声子的影响。陶瓷的主要导热机制为声子导热，高温时有光子导热。 高分子材料的主要导热机制是通过分子与分子碰撞的声子热传导。 2、用公式说明多孔材料作隔热材料的原因。（见教材P195） 答：若将固体看成连续相，气体看成分散相，则由于气体热导率kd≈0 气孔率Vd不大时， 可简化成Kt≈kc(1-Vd)。即气孔增多，热导率降低。 3、推导材料的线膨胀系数和体膨胀系数的关系。 答：设各向异性晶体各晶轴方向的平均膨胀系数分别为αa、αb和αc，则有 VT=laTlbTlcT=la0lb0lc0(1+αaΔT)(1+αbΔT)(1+αcΔT)≈V0[1+(αa+αb+αc)ΔT]。由于αa、αb和αc都是小量，乘积可以忽略，则αV≈αa+αb+αc。 4、金属的电导率和热导率有何关系？该关系在什么条件下适用？ 答：Kt/σ=LT，式中σ为电导率，kt为导热率，T为热力学温度，L为比例系数。这是在不考虑声子导热的情况下成立。 第九章材料的力学性能 1、试说明韧性断裂和脆性断裂的特征，断口形貌及其危害性。 答：韧性断裂裂纹扩展过程中吸收大量能量，断裂前发生大量塑性形变的。断口为韧窝形貌。脆性断裂只吸收极少能量，不发生塑性形变，危害较大。断口为河流花样。 2、什么是断裂韧性，材料裂纹的扩展方式有哪些，哪个危害最大？ 答：断裂韧性是能反应材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标。分为Ⅰ型，张开型，Ⅱ型，滑开型，Ⅲ型，撕开型。张开型危害最大。 3、用Griffith理论说明材料的断裂强度低于理论断裂强度的原因。 答：实际材料中存在微裂纹，微裂纹的应力集中使局部应力大于平均外应力，导致材料的断裂强度低于理论断裂强度。 4、何谓拉伸断口三要素？ 答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。 5、断裂韧性KIC物理意义及其与应力场强度因子KI的区别？ 答： KIC为平面应变下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。 区别：应力场强度因子KI增大到临界值KIC时，材料发生断裂，这个临界值KIC称为断裂韧度。KI是力学参量，与载荷、试样尺寸有关，而和材料本身无关。KIC是力学性能指标，只与材料组织结构、成分有关，与试样尺寸和载荷无关。 6、试述疲劳宏观断口的特征及其形成过程。 答：典型疲劳断口具有三个区域—疲劳源、疲劳区及瞬断区。 （1）疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地，疲劳源区的光亮度最大，这里在整个裂纹亚稳扩展过程中断面不断摩擦挤压，故显示光亮平滑，另疲劳源的贝纹线细小。 （2）疲劳区的疲劳裂纹亚稳扩展所形成的断口区域。断口比较光滑并分布有贝纹线。断口光滑是疲劳源区域的延续，但其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱。贝纹线是由载荷变动引起的，如机器运转时的开动与停歇，偶然过载引起载荷变动，使裂纹前沿线留下了弧状台阶痕迹。 （3）瞬断区是裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域。其断口比疲劳区粗糙，脆性材料为结晶状断口，韧性材料为纤维状断口。 第十章材料的光学性能 1、简述光致发光材料的发光原理。 答：物体依赖外界光源进行照射获得能量，产生激发导至发光的现象，主要有吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧光。 2、激光器由哪三部分组成？各起什么作用？ 答：激光器主要由工作物质、泵浦源和谐振腔组成。 工作物质能够通过外界激励能形成粒子数反转，并在一定条件下能产生激光的物质。 泵浦源可以用外界能量来激励工作物质，建立粒子数反转分布状态、使粒子从低能级抽运到高能级态。 光波在光学谐振腔中来回反射从而提供光能反馈。谐振腔的作用是选择频率一定、方向一致的光作最优先的放大，而把其他频率和方向的光加以抑制。 3、光纤的损耗机制有哪些？ 答：主要包括吸收损耗和散射损耗。 布里渊区 固溶体 密勒指数 共析转变 表面浮凸 形状记忆效应 上坡扩散 迈斯纳效应 霍尔效应 磁滞损耗 布洛赫壁 热稳定性 泊松比 弹性模量 布居反转 1、布里渊区 ：是指K 空间中能量连续的区域。 2、固溶体：是两种或多种元素混合所形成的单一结构的结晶相，其结构与某一组成元素相同可以将固溶体看成固态的溶液。 3、密勒指数：以晶胞基矢定义的互质整数，用以表示晶面的方向。 4、共析转变：由一个固相 同时生成两个新的固相的相变。 5、表面浮凸：是指抛光后的表面发生马氏体相变后局部会发生凸起或凹陷。 6、形状记忆效应：是指一定形状的材料在一定温度下制成一定形状，改变温度后加外应力使其发生塑性变形，然后再反向改变温度，当温度超过该种材料的某一临界点时，无须外应力的作用又恢复原来形状的现象。 7、上坡扩散：溶质原子由低浓度区向高浓度区进行的扩散。 8、霍尔效应：将导体或半导体放置在磁场中通以垂直于磁场的电流，则导体或半导体内将产生一个与电流和磁场方向都垂直的电场。 9、迈斯纳效应：对处于超导态的超导体施加磁场，超导体中的磁感应强度为0，即外加的磁场会被排斥在超导体之外，超导体是完全的抗磁体。 10、磁滞损耗：磁滞回线所包围的面积表征磁化和退磁一周所消耗的功。 11、布洛赫壁：畴壁中的原子磁矩可能按不同的方式逐步过渡到180度或90度的取向差，在整个过渡区畴壁内原子磁矩都平行于畴壁平面的这种畴壁。 12、热稳定性：指材料承受温度的急剧变化而不被破坏的能力。 13、泊松比： 14、弹性模量：材料在弹性形变阶段，其应力与应变正比的比例系数。 15：布居反转：处于高能级2E 上的粒子数大于低能级1E 的粒子数，粒子数在不同能级上的分布与正常分布相反的一种反常分布。 自由电子近似：是指如下的近似方法：依据能带理论，可以认为固体内部电子不再束缚在单个原子周围，而是在整个固体内部运动，仅仅受到离子实势场的微扰。 状态密度：自由电子的能级密度 费米能：又称费米势、费米能级。在T=0K，电子所处的能量状态由两条基本原理确定：一是泡利不相容原理，二是能量最低原理，电子在能级上填充的最高位置，相应的能量称为费米能 电子的费米－狄拉克统计分布：自由电子是费米子，自由电子的分布规律服从费米-狄拉 克统计，能量为E的状态呗电子占据的几率是：f(E)，式中，E F为费米能，k是玻尔兹曼常熟，T为热力学温度，f(E)称为费米分布函数。 布洛赫定理：不管周期势场的具体函数形式如何,在周期场中运动的单电子波函数不再是平面波,而是调幅的平面波,其振幅不再是常数 能带：允带和禁带统称为能带 允带/禁带：在近自由电子近似下有些能量范围是允许/禁止电子占据的 布拉格定律：，其中n为整数，λ为入射波的波长，d为原子晶格内的平面间距，而θ则为入射波与散射平面间的夹角 布里渊区：指K空间中能量连续的区域 等能面：三维布里渊区中能量相等的K值连接成的面称为等能面 费米面：能量为费米能的等能面 晶体：原子（或分子）在三维空间作有序规则的周期性重复排列的材料 非晶体：原子（或分子）在三维空间作无规则排列的材料 准晶体：一种介于晶体和非晶体之间的有序结构 晶胞：为说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的基本单元作为点真的组成单元，称为晶胞 同素异构现象：许多元素具有两种或者更多的晶体结构，这种现象称为元素的多晶型性或者同素异构转变 合金：合金是两种或者两种以上的金属或者非金属，经熔炼、烧结或者其他方法组合而成的具有有金属特性的物质 固溶体：固溶体是两种或多种元素混合所形成的单一结构的结晶相，其结构与某一组成元素相同，可以将固溶体看成固态的溶液 中间相：中间相组元间形成的与任一单一组元结构都不同的新相 间隙相和间隙化合物：是指过渡金属与H、B、C、N等非金属小原子形成的化合物。按非金属原子半径r X和金属原子半径r M的比值分为两类：如果r X/r M<则称为间隙相，r X/r M>则称为间隙化合物 超结构（超点阵、有序固溶体）：是指在一定温度下，成分接近于一定原子比的短程有序的固溶体可能转变为长程有序，即超结构 特种陶瓷：一般由人工原料制成，是较纯的化合物或数种较纯的化合物的简单混合体 多晶体：取向不同的多个小晶粒形成的晶体 晶体缺陷：晶体中偏离理想结构的区域 化学缺陷：由局部的成分与基体不同导致的缺陷 点阵缺陷：指原子排列处于几何上的混乱状态，而与构成晶体的元素无关的缺陷 点缺陷：指在x,y,z方向的尺寸都很小（相当于原子尺寸）的点阵缺陷，也称零位缺陷 《材料物理》课程教学大纲 一、课程名称（中英文） 中文名称：材料物理 英文名称：Physics of Materials 二、课程代码及性质 课程代码:0801142 课程性质:专业基础课、专业必修课 三、学时与学分 总学时：40（理论学时：40学时；实践学时：0学时） 学分：2.5 四、先修课程 大学物理、材料科学基础 五、授课对象 本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业学生开设。 六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用） 本课程的教学目的: 1、掌握材料物理（能带论、晶格振动、材料磁性）的基本理论,具备解决和分析问题的能力； 2、掌握功能材料的物理（电学、热学、磁学、光学）现象与本质规律，培养学生开发新型功能材料的能力； 3、了解功能材料的发展趋势和动态,培养学生学习新知识的能力。 七、教学重点与难点： 教学重点： 影响材料物理性质的基本理论。晶体结合、能带论、晶格振动与热学性质、 材料的磁性 教学难点： 能带论、材料的磁性、材料的介电性、超导电性 八、教学方法与手段： 教学方法： (1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成; (2)从材料的物理性质及物理现象为引导、探讨产生光、电、磁的材料物理本质，掌握重要的理论。。 教学手段： (1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观; (2)强调研究思路的创新过程，注重理论与实践相结合。每一个基本理论学习介绍后再增加介绍其带来新功能材料与器件的研究突破，引导学生的学习兴趣。 九、教学内容与学时安排 （1）总体安排 教学内容与学时的总体安排，如表2所示。 （2）具体内容 各章节的具体内容如下： 绪论（2h） 第一章晶体结构（4h） 1.1 晶格的周期性 1.2晶格的对称性 1.3 倒格子 1.4 准晶 第二章晶体结合 (4h) 2.1晶体结合的普遍描述 2.2 晶体结合的基本类型及特性 一、材料的电子理论 1、说明自由电子近似的基本假设。在该假设下，自由电子在一维金属晶体中如何分 布？电子的波长、能量各如何分布？ 自由电子近似假设：自由电子在金属内受到一个均匀势场的作用，使电子保持在金属内部，金属中的价电子是完全自由的；自由电子的状态不符合麦克斯韦-波尔兹曼统计规律，但服从费米-狄拉克的量子统计规律。分布：电子的势能在整个长度L内都一样，当0 选择题 1.下列缺陷属于线缺陷的是位错属于面缺陷的是堆垛层错 2在特定应力循环次数时不发生断裂的前提下，材料所能承受的最大应力称为疲劳强度 3固溶强化对材料性质的影响描述错误的是合金的电导率高于纯金属 4制约超导技术获得应用的关键性能指标是临界温度 5下列电子器件中，半导体热电仪不是利用半导体p-n节制成的6在交变电场的作用下，实际电介质电容器的电流超前电压的相位小于90度 7不具备亚铁磁性的是ZnO·Fe2O3 8马氏体相变不属于扩散型相变9过共析钢中奥氏体降温时析出的渗碳体属于重构型相变 10具有统计性和球对称性的是径向分布函数 11表面存在裂纹的脆性材料可以采用弯曲试验来测定材料的力学性能 12下列说法中对冷加工的优点描述错误的是冷加工会增加电导率与耐腐蚀性 13半导体最大用途是制成p-n结14下列物性参数中，不是用来描述电介质材料的介电性能的是压电系数 15热释电材料不具备的物理性能是铁电性 16原子磁矩的空间有序分布使磁矩互相抵消，宏观自发磁化强度为零，描述的是反铁磁体 17一定是二级相变的是铁磁相变 18描述非晶态金属和合金的结构模型中，较好的是无序密堆硬球模型。 19属于强磁性的是亚铁磁性 20关于材料影响铁磁性的因素，说法正确的是温度升高使得Ms Br Hc均降低 21不属于半导体的敏感效应的是巴克豪森效应 22关于影像材料到典型的因素正确的是一般情况下固溶体的电阻率高于组元的电阻率 23下面利用压电材料热释电性能的是红外探测器 24关于铁磁性和铁电性，不正确的是都以存在畴结构为充分条件 25不属于静载压入法的是肖氏硬度 26关于高温蠕变性能，不正确的是蠕变发生机理与应力水平无关 填空题 1共晶体系具有最低共同熔点 2复合材料通常有颗粒增强纤维增强层片增强三种形式 3解释金属材料导电现象的理论经历了经典自由电子论量子自由电子论能带理论三个发展阶段 4外电场作用下，电介质内部产生的感应偶极距的现象，称为电介质的极化，介电常数反映了电介质材料在电场中极化的特性。 5电介质的漏导电流包含两部分体积电流和表面电流 6对固体进行击穿试验时，总是在气体或液体环境媒质中，击穿往往发生在击穿强度比较低的气体或液体环境媒质中，这种现象称为边缘效应 7铁电畴在外电场的作用下，总是趋向与外电场方向一致，称为畴转向 8在磁场中磁化时，铁磁体的尺寸或者体积发生变化的现象称为磁致伸缩 9序参量在高对称相等于零，在低对称相不等于零。 10对于发生扩散的相变，新相的 长大过程可以粗分为界面控制 和扩散控制两类 11根据杂质原子在晶体中占据 方式可以将杂质缺陷分为两 类：替位式杂质缺陷和填隙杂 质缺陷 12材料在低温下发生塑性形变 的主要原因是位错的滑移，在 高温下发生的蠕变主要原因 是位错的攀移。 13置于外磁场中的超导体会表 现出完全的抗磁性，如果将 放在磁性材料的上方，超导 体就会悬浮起来，这种现象 称为迈斯纳效应。 14P-n结具有单向导电性，正偏 时呈导通状态；反偏时呈截止状 态 15材料的电极化强度时电介质 单位体积内的电偶极距的矢 量和，它反映了电介质在电 场作用下的极化强度 16铁电材料或者压电材料中是 否存在对称中心？否 17物质的磁性材料来源于材料 的电子结构。电子磁矩的相互 作用，决定了磁性材料的类型 和磁性能 18非晶态固体的基本特征是长 程无序短程有序 19利用异质结制备太阳能电池 时，朝向太阳光一侧的半导体的 禁带宽度大一些。 20大多数警惕的自发极化随着 温度的增加而下降，热释电常数 为负值 21矫顽场强与温度和频率有关， 通常温度增加，矫顽场强下降， 频率增加，矫顽场强增大 22设立方磁晶各向异性常数为 K1=-5.48，K2=-2.47，则 [100],[110],[111]轴中的易磁化 轴是[111]，难磁化轴是[100] 23磁各向异性一般包括应力的 各向异性形状各向异性磁晶 各向异性等 24压电功能材料一般利用压电 材料的压电功能，热释电功 能，铁电功能，电致伸缩功能 或电光功能 判断题 1螺型位错的特点是其滑移方向 和伯格斯矢量都与位错线垂直 错 2激光实质上就是一种自发辐射 所产生的相干光源，具有单色 性、相干性、方向性和高亮度的 特点。错 3电介质的介电常数越大，极化 能力越强对 4对于介质损耗较高的固体电介 质材料，在高频下的主要击穿形 式就是电击穿错 5在有序-无序相变中，短程有序 度越高。长程有序度就越高错 6带负电的负离子空位和被它束 缚的价电子所形成的色心就是F 心错 7固溶体合金中，溶剂原子和溶 质原子的尺寸差别越大，固溶强 化的效果越差错 8如果处于高能级上的电子数小 于处于低能级上的电子数，受激 辐射就会超过光吸收所产生的 自发辐射，产生激光错 9任何电介质在外电场作用下都 会发生尺寸变化，即产生应变。 应变大小与所加电压成正比，这 种现象叫做电致伸缩错 10马氏体相变中普遍存在热滞 现象对 11位错攀移要比滑移困难得多 对 12离子晶体中，成为正电中心的 点缺陷有负离子空位和正填隙 离子对 13离子晶体中，成为负点中心的 点缺陷有正离子空位和负填隙 离子对 14离子晶体中的消脱基缺陷有 数目相同的正负离子空位对 15肖脱基缺陷存在的可能性要 比福伦科尔缺陷的可能性大得 多对 16时效强化的合金可以在高温 下使用错 17共晶反应的一个特征是具有 很低的熔点对 18二氧化硅氧化钠玻璃可以再 远低于二氧化硅熔点的温度下 制造是利用了共晶反应对 19共析反应是指从一个液相转 变成两个固相的反应错 20共晶反应是指从一个液相转 变成两个固相的反应对 21由于掺杂数量很少，所以非本 征半导体中由于掺杂原子而形 成的载流子称为少数载流子错 22光致发光现象可以在金属中 产生错 23余晖时间短的荧光材料适合 做夜光材料错 24.180°畴壁比90°畴壁要厚 错 25钛酸钡晶体在120°，0°， -90°都具有发生铁电相变，因此 它的居里温度有三个错 26电致伸缩效应在任何电介质 中都存在对 27压电体在外电场作用下只有 压电效应而无电致伸缩错 28计算院子的总自旋磁矩时，需 考虑原子中所有的电子贡献错 次化工小的方向是易磁化方向， 磁化功大的方向是难磁化方向 对 29在特定的外界条件下，一个体 系的演化方向应符合该体系的 特定热力学函数的自发变化趋 势对 30马氏体相变只能发生钢铁材 料中错 31晶界是马氏体形核的有利位 置错 32序参量在高对称相等于0，在 低对称相则不等于0 对 33选参量不连续变化的相变称 为一级相变对 34一般，非均匀形核的形核功低 于均匀形核的形核功对 35对于发生扩散的相变，长大过 程可粗分为界面控制盒扩散控 制两类对 36扩散控制的长大速率取决于 靠近界面的原子迁移过程对 37非晶模型可以用来描述非晶 锗或硅膜的结构错 38非晶态金属和合金的结构适 合用于无序密堆积硬球模型来 描述对 39无规则网络结构模型用于描 述非晶硅和非晶锗对 40原子磁矩不为零的必要条件 是存在未排满的电子层对 41量子自由电子理论和能带理 论均认为电子随能量的分布服 从FD分布对 42由于晶格热震动的加剧，金属 盒半导体的电阻率均随温度的 升高而增大错 43直流电位差计法和四点探针 法测量电阻率均可以消除接触 电阻的影响对 44凡是铁电体一定同时具具备 压电效应和热释电效应对 45硬度数值的物理意义取决于 所采用的硬度试验方法对 46对于高温力学性能，所需温度 高低仅具有相对的意义对 概念题 1弗伦科尔缺陷：原子脱离正常 格点位置后，形成填隙原子，这 样的热缺陷称为弗伦科尔缺陷 2弥散强化：是指将多相组织混 合在一起所获得的材料强化效 应。 3热击穿：当固体电介质在电场 作用下，由电导和介质损耗产生 的热量超过试样通过传导，对流 和辐射散发的热量时，试样中的 热平衡就被破坏，试样温度不断 上升，最终造成永久性的热破 坏，这就是热击穿。 4电畴：由自发极化方向形同的 晶胞所组成的小区域被称为电 畴 5铁磁性：有些物质放入外磁场 时：感应出和磁场方向相同的磁 化强度，磁化率大于零，但其数 值很大，约为10的一次方到10 的六次方，这些物质的磁化曲线 M-H时非线性的复杂函数，反复 磁化时出现磁滞现象，这就是物 质的铁磁性。 6点缺陷：在一个或几个院子的 微观区域内，原子的排列偏离理 想周期结构而形成空位，填隙原 子，杂质原子等的缺陷。 7超导现象：某些金属合金或者 化合物，在冷却到绝对零度附近 某一特定温度时，材料的电阻变 为零，电流可以在材料中无限地 流动，这种现象称为超导现象。 8压电效应：由于机械力的作用 而使介质发生极化的现象称为 正压电效应。如果把外电场加载 这种晶体上，改变其极化状态， 在晶体的某些方向上也将产生 形变，这就是逆压电效应。二者 统称压电效应。 9磁致伸缩：在磁场中磁化时， 铁磁体的尺寸或者体积发生变 化的现象称为磁致伸缩。 10对称残缺：在结构相变时，晶 体的对称性发生变化。高对称相 的某些对称元素在低对称相时 不再存在，即失去了某些对称元 素，这成为对称性残缺。 11极化：沿电场方向产生电偶极 距或者电偶极矩改变，是材料对 外电场的响应。 12蠕变：一定应力下随时间演唱 产生的缓慢变形，一般在高温下 进行。 简答题 1，简述本征半导体的导电机理 答：本征半导体的禁带宽度较 小，具有足够热能的电子能够越 过禁带，从价带被激发到导带， 成为自由电子。被激发的电子原 来占据的价带能级上则留下一 个空位，称为空穴。电子和空穴 都是携带电荷的载流子。在半导 体材料上加上电压，导带上的电 子朝正极移动，价带上的空穴则 向负极移动，电子和空穴两种载 流子丁香移动形成电流。 3，比较铁磁体和亚铁磁体两种 磁性材料的异同 相同点：都具有长程磁有序结 构，都属于强磁性物质，具有自 发极化，有磁畴和磁滞现象，存 在居里点，在居里点以上顺磁 性。 不同点：磁性不同，铁磁体强于 亚铁磁体。磁有序结构不同，铁 磁体的相邻原子磁矩平行排列， 而亚铁磁体的相邻原子磁矩反 平行排列，但磁矩大小不等。 4，说明非晶态固体与晶态固体 的最基本区别并指出非晶态固 体的结构特征 非晶态固体与晶态固体的本质 区别：①非晶态固体中原子的取 向和位置不具有长程有序而是 短程有序②非晶态固体属于热 力学亚稳态。 非晶态结构特征：有序的缺乏和 亚稳定性。 5，什么是加工硬化，简述加工 硬化的原理 通过使金属发生塑形变形的方 式，可以使其屈服强度增加，这 就是加工硬化。 加工樱花是由位增殖引起的。材 材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Q c ??= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容： 5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供 给 物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率（导热系数）λ：在 单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。（标志 材 料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。）。 二、基本理论 1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数； ②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波； ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类； ④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论：①当T》θD时，Cv,m=3R；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时，Cv,m∝3T。 ③当T→0时，Cv,m→0，与实验大体相符。 ⑷不足：①由于德拜把晶体看成连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用； ②晶体不是连续介质，德拜理论在低温下也不符； ③金属类的晶体，没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答：温度一定时，原子虽然振动，但它的平衡位置不变，物体体积就没变化。物体温度升高了，原子的振动激烈了，但如果每个原子的平均距离保持不变，物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系； ⑵对于N个原子构成的晶体，在热振动时形成3N个振子，各个振子的频率不同，激发出的声子能力也不同； ⑶温度升高，晶格的振幅增大，该频率的声子数目也增大； ⑷温度升高，在宏观上表现为吸热或放热，实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答：由于原子之间存在着相互作用力，吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关（是非线性关系，引力、斥力的变化是非对称的），两原子相互作用是不对称变化，当温度上升，势能增高，由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r＞r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r＜r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大（微观），宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答：⑴固体的导热包括：电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属：电子导热是主要机制； ②合金：声子导热的作用增强； ③半金属或半导体：声子导热、电子导热； ④绝缘体：几乎只有声子导热一种形式，只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体：分子间碰撞，可忽略彼此之间的相互作用力。 固体：质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热，热容趋于无穷大；⑵①无潜热，热容有突变 1. 一圆杆的直径为 2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ， 且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 2. 一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为 3.5×109 N/m 2 ， 解： 3. 一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2 ,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模 量。 解：根据 可知： 4. 一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算 其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 拉伸前后圆杆相关参数表 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变10524.46A T ?-)(0114.0105.3101014010009 40000cm E A l F l E l l =?????=??= ?= ?=?-σ ε)21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1) 35.01(2105.3)1(288 MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量 第一章 1. PN型半导体 多数载流子是电子的半导体是N型半导体；多数载流子是空穴的半导体是P型半导体。 2. 浅杂质能级，深杂质能级 掺杂杂质能级距导带或价带比较近，这类能级为浅杂质能级；杂质能级距离导带和价带比较远，这类能级为深杂质能级。 3. 半导体中费米能级的位置 ⑴对于本证半导体而言，绝对温度下的费米能级 位于禁带中央，随着温度的升高，费米能级逐渐增加。 ⑵对于掺杂半导体而言，① n型半导体的E f位于 禁带的上半部，掺杂浓度越高，E f便越高，导带中的 电子越多；并且随温度的升高，E f逐渐趋向于禁带的 中间，在高温时达到本证，即E f=E i。②P型半导体的 E f位于禁带的下半部，掺杂浓度越高，E f便越低， 价带中的空穴越多；并且随温度的升高，E f逐渐从价 带方向趋向于禁带的中间，在高温时达到本证，即E f=E i。 4. 激子的概念 如果光子的能量小于禁带宽度，价带上的电子吸收了光子能量以后不足以跃迁至导带，但是，这个离开价带上的带负电的电子可以同留在价带上的带正电的空穴形成一个较弱的束缚态，这个由电子-空穴对组成的束缚态称为激子。 5. 半导体的电阻率和温度的关系 本征半导体：由于没有电离杂质的散射作用，载流子浓度仅由本征激发所决定。温度升高时，本征激发急剧增加，载流子浓度也迅速增加。因此，本征半导体的电阻率随温度的升高而单调下降。 杂质半导体： AB段：杂质电离随温度升高而增加，散射 较弱,，电阻率随温度升高而降低。 BC段：杂质电离完成，本征激发较少，载 流子浓度不随温度变化，散射随温度增加而 增加，电阻率随温度升高而增加。 C点后：本征激发强烈，载流子浓度随温度 升高而增加，浓度成了控制电阻率的主要因 素，随温度升高而降低。 6. 光吸收 本征吸收、激子吸收、杂质吸收、自由载流子吸收、声子吸收 《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 第一章 一、基本概念 1．塑性形变及其形式：塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变。晶体中的塑性形变有两种基本方式：滑移和孪晶。 2．蠕变：当对粘弹性体施加恒定压力σ0时，其应变随时间而增加，这种现象叫做蠕变。弛豫：当对粘弹性体施加恒定应变ε0时，其应力将随时间而减小，这种现象叫弛豫。 3．粘弹性：一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性，称为粘弹性，所有聚合物差不多都表现出这种粘弹性。 4．滞弹性：对于理想的弹性固体，作用应力会立即引起弹性应变，一旦应力消除，应变也随之消除，但对于实际固体这种弹性应变的产生与消除需要有限时间，无机固体和金属这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 二、基本理论 1．金属材料和无机非金属材料的塑性变形机理：○1产生滑移机会的多少取决于晶体中的滑移系统数量。○2对于金属，金属键没有方向性，滑移系统多，所以易于滑移而产生塑性形变。对于无机非材料，离子键和共价键有明显的方向性，同号离子相遇，斥力极大，只有个别滑移系统才能满足几何条件与静电作用条件。晶体结构越复杂，满足这种条件就越困难，所以不易产生滑移。○3滑移反映出来的宏观上的塑性形变是位错运动的结果，无机材料不易形成位错，位错运动也很困难，也就难以产生塑性形变，材料易脆断。 金属与非金属晶体滑移难易的对比 金属非金属 由一种离子组成组成复杂 金属键物方向性共价键或离子键有方向性 结果简单结构复杂 滑移系统多滑移系统少 2．无机材料高温蠕变的三个理论 ○1高温蠕变的位错运动理论：无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以发生运动，在高温下原子热运动加剧，可以使位错从障碍中解放出来，引起蠕变。当温度增加时，位错运动加快，除位错运动产生滑移外，位错攀移也能产生宏观上的形变。热运动有助于使位错从障碍中解放出来，并使位错运动加速。当受阻碍较小时，容易运动的位错解放出来完成蠕变后，蠕变速率就会降低，这就解释了蠕变减速阶段的特点。如果继续增加温度或延长时间，受阻碍较大的位错也能进一步解放出来，引起最后的加速蠕变阶段。 ○2扩散蠕变理论：高温下的蠕变现象和晶体中的扩散现象类似，并且把蠕变过程看成是外力作用下沿应力作用方向扩散的一种形式。 ○3晶界蠕变理论：多晶陶瓷中存在着大量晶界，当晶界位向差大时，可以把晶界看成是非晶体，因此在温度较高时，晶界粘度迅速下降，外力导致晶界粘滞流动，发生蠕变。 第二章 一、基本概念 1．裂纹的亚临界生长：裂纹除快速失稳扩展外，还会在使用应力下，随着时间的推移而缓慢扩展，这种缓慢扩展也叫亚临界生长，或称为静态疲劳。 2．裂纹扩展动力：物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能，反之，前者小于后者，则裂纹不会扩展。将上述理论用于有裂纹的物体，物体内储存的弹性应变能的降低（或释放）就是裂纹扩展动力。 一、单选题 1、新相与母相之间一定存在的差异是（）。 A、晶态结构 B、化学成分 C、化学成分和晶态结构 D、晶态结构或化学成分 答案：A 2、马氏体的命名是因（）科学家，Martens以其名字命名的。 A、德国 B、英国 C、俄罗斯 D、美国 答案：A 3、下列情况中，哪个不是二级相变的特点？（） A、有相变潜热 B、一阶偏导相等 C、有热容突变 D、二阶偏导不相等答案：A 4、下列性质不是金属玻璃特性的是（）。 A、高电阻 B、高韧性 C、高硬度 D、优良磁性能 答案：B 5、下列情况中，哪个不是一级相变的特点？（） A、化学位相同 B、一阶偏导不相等 C、有热容突变 D、有相变潜热 答案：C 6、下列不是马氏体转变特点的是（）。 A、切变共格 B、表面浮凸 C、扩散 D、可逆性 答案：C 7、马氏体按下列哪种方式转变时，不能与母相保持共格关系。（） A、变温生核，恒温瞬时长大 B、变温生核，变温长大 C、等温马氏体 D、以上都可以 答案：A 8、形变诱导马氏体相变是指在（）时进行塑性变形，即可诱发马氏体相变。 A、M s以上 B、M s以下 C、M f以上 D、M f以下 答案：A 9、下贝氏体的典型形貌是（）。 A、针状 B、羽状 C、盘状 D、球状 答案：A 10、在恒压条件下，自由度计算公式为（）？ A、f=c-p+2 B、f=c-p+1 C、f=c-p D、f=c-p-1 答案：B 二、判断题 1、共析转变是指由一个固相同时生成两个新相的相变过程。（） 答案：对 2、新相生成时，若扩散速率小于相变速率则不能生成平衡相。（） 答案：错 3、马氏体相变的典型特点是切变共格与表面浮凸。（） 答案：对 4、马氏体相变阻力很大，需要较大的过冷度才能进行。（） 答案：对 5、新相生成时一定伴随原子扩散。（） 答案：错 6、缺陷处能量较高，可以为相变提供驱动力，有利于新相的生成与长大。（） 答案：对 7、两相界面如果为共格相界时，新相更容易形成球状晶粒。（） 答案：错 三、名词解释 1、扩散系数： 答案：指当浓度为一个单位时,单位时间内通过单位面积的气体量。 2、形状记忆效应： 答案：一定形状的材料在一定温度下制成一定形状，改变温度后加外力使其发生塑性变形，然后再反向改变温度，当温度超过该种材料的某一临界点时，无须外应力的作用又恢复原来的形状。 3、扩散型相变： 答案：特点是相变过程中有原子扩散，切相变过程受原子扩散控制。 4、热弹性马氏体： 答案：始终保持与母相共格，可随温度上升、降低而缩小、长大的马氏体。 5、C曲线： 答案：共析转变的TTT（时间-转变量-温度）曲线，每一变化均为快-慢-快都是C形，因此又称为“C曲线” 6、玻璃化温度（Tg）： 答案：过冷液体冷却到某一温度Tg时，生成非晶态结构，Tg称为玻璃化温度。 四、填空题 1、扩散相变的典型代表是( )相变。 答案：珠光体 2、新相与母相之间一定伴随着( )改变。 答案：晶态结构 3、固态相变的阻力是新相的界面能和( )。 答案：应变能 4、当( )时，相变不能按平衡相图转变，生成亚稳相。 答案：扩散速率小于相变速率 5、当含碳量小于0.77%时，共析转变先共析相为( )。 答案：铁素体（或F） 6、热弹性马氏体始终与母相保持共格关系，可随着温度的升高而( )。 河北大学课程考核试卷 —学年第学期级应用物理物理专业（类） 考核科目材料物理导论课程类别考核类型考试考核方式开卷卷别 B （注：考生务必将答案写在答题纸上，写在本试卷上的无效） 1.Choice (30 points, 3 points for each question) 1). Point defects in metal make resistance: A. increase B. decrease C. invariant 2). Generally speaking, the direction of dislocation movement is: A. similar to the direction of crystal slip; B. the vertical direction of dislocation line; C. the parallel direction of dislocation line; 3). There are usually solute atoms or impurity atoms in metal, whose existence: A. always increase lattice constant; B. always decrease lattice constant; C. may increase or decrease lattice constant 4). Which is the driving force of atom diffusion in solid metal: A. Concentration gradient; B. Chemical potential gradient; C.Diffusion activation energy 5). Work hardening is a useful strengthening method, but its drawback is: A. suitable for bi-material only; B. not suitable when material heated at high temperature; C. suitable for single crystal only B-4-1 ※ 材料的导电性能 1、 霍尔效应 电子电导的特征是具有霍尔效应。 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两 个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。 形成的电场E H ，称为霍尔场。表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数，定义为： 霍尔系数R H 有如下表达式：e n R i H 1 ± = 表示霍尔效应的强弱。霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、 金属的导电机制 只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。 利用能带理论严格导出电导率表达式： 式中： nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数； m *为电子的有效质量，它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。 此式不仅适用于金属，也适用于非金属。能完整地反映晶体导电的物理本质。 量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时，它将不受散射而无阻碍的传播，这时 电阻为零。只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射(不相干散射)，这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。 3、 马西森定律 （P94题11） 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时威慑年电阻测量要在低温下进行。 马西森（Matthissen ）和沃格特（V ogt ）早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小，以致于可以略去它们 之间的相互影响，把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρ?组成，这就是马西森定律（ Matthissen Rule ），用下式表示： ρ?是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。 ρL(T)是与温度有关的电阻率。 4、 电阻率与温度的关系 金属的温度愈高，电阻也愈大。 若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率，则电阻与温度关系为: 在t 温度下金属的电阻温度系数： 5、 电阻率与压力的关系 在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率降低。 在流体静压下金属的电阻率可用下式计算 式中：ρ0表示在真空条件下的电阻率；p 表示压力；φ是压力系数(负值10-5~10-6 )。 正常金属（铁、钴、镍、钯、铂等），压力增大，金属电阻率下降；反常金属（碱土金属和稀土金属的大部分） 6、 缺陷对电阻率的影响：不同类型的缺陷对电阻率的影响程度不同，空位和间隙原子对剩余电阻率的影响和金属 杂质原子的影响相似。点缺陷所引起的剩余电阻率变化远比线缺陷的影响大。 材料物理专业 材料物理专业培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技术，具备材料物理相关的基本知识和基本技能，能在材料科学与工程及与其相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料物理高级专门人才。小编今天推荐给大家的是材料物理专业，仅供参考，希望对大家有用。关注网获得更多内容。 材料物理是从物理学原理出发提供材料结构、特性与性能的一门新兴交叉学科，主要面向新能源与新信息等新功能材料探索。 材料物理专业提供物理学、材料科学、材料化学和材料物理的基本理论、基本知识和基本技能的系统学习，材料探索、制备与合成的思维与技能等方面的基本训练，以及材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的专业训练。 旨在帮助学生掌握材料物理及其相关的基础知识、基本原理和实验技能，具备运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料探索和技术开发的基本能力，能发展成为在材料科学与工程及其相关交叉学科(材料、物理、化学、生物、医学等)继续深造或在相应领域从事材料物理研究、教学、应用开发等方面的创新性人才。 由于当今以服务于高科技，现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。 由此产生的材料物理专业无疑是多学科知识交叉、渗透的结果。它给现代材料的研究、开发和应用以及相关科学的发展带来了新的空间。为新材料的可持续发展提供完善而系统的理论指导和技术保障。因此，材料物理专业的就业前景十分广阔。 该专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识和基本技能，受到科学思维与科学实验方面的基本训练，具有运用物理学和材料物理的基础理论、基本知识和实验技能进行材料研究和技术开发的基本能力。 1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识; 2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能; 3.了解相近专业的一般原理和知识; 4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关 《材料物理性能》测试题 1、利用热膨胀曲线确定组织转变临界点通常采取的两种方法是： 、 2、列举三种你所知道的热分析方法： 、 、 3、磁各向异性一般包括 、 、 等。 4、热电效应包括 效应、 效应、 效应，半导体制冷利用的是 效应。 5、产生非线性光学现象的三个条件是 、 、 。 6、激光材料由 和 组成，前者的主要作用是为后者提供一个合适的晶格场。 7、压电功能材料一般利用压电材料的 功能、 功能、 功能、 功能或 功能。 8、拉伸时弹性比功的计算式为 ，从该式看，提高弹性比功的途径有二： 或 ，作为减振或储能元件，应具有 弹性比功。 9、粘着磨损的形貌特征是 ，磨粒磨损的形貌特征是 。 10、材料在恒变形的条件下，随着时间的延长，弹性应力逐渐 的现象称为应力松弛，材料抵抗应力松弛的能力称为 。 1、导温系数反映的是温度变化过程中材料各部分温度趋于一致的能力。 （ ） 2、只有在高温且材料透明、半透明时，才有必要考虑光子热导的贡献。 （ ） 3、原子磁距不为零的必要条件是存在未排满的电子层。 （ ） 4、量子自由电子理论和能带理论均认为电子随能量的分布服从FD 分布。 （ ） 5、由于晶格热振动的加剧，金属和半导体的电阻率均随温度的升高而增大。 （ ） 6、直流电位差计法和四点探针法测量电阻率均可以消除接触电阻的影响。 （ ） 7、 由于严格的对应关系，材料的发射光谱等于其吸收光谱。 （ ） 8、 凡是铁电体一定同时具备压电效应和热释电效应。 （ ） 9、 硬度数值的物理意义取决于所采用的硬度实验方法。 （ ） 10、对于高温力学性能，所谓温度高低仅具有相对的意义。 （ ） 1、关于材料热容的影响因素，下列说法中不正确的是 （ ） A 热容是一个与温度相关的物理量，因此需要用微分来精确定义。 B 实验证明，高温下化合物的热容可由柯普定律描述。 C 德拜热容模型已经能够精确描述材料热容随温度的变化。 D 材料热容与温度的精确关系一般由实验来确定。 2、 关于热膨胀，下列说法中不正确的是 （ ） A 各向同性材料的体膨胀系数是线膨胀系数的三倍。 B 各向异性材料的体膨胀系数等于三个晶轴方向热膨胀系数的加和。 C 热膨胀的微观机理是由于温度升高，点缺陷密度增高引起晶格膨胀。 D 由于本质相同，热膨胀与热容随温度变化的趋势相同。 3、下面列举的磁性中属于强磁性的是 （ ） A 顺磁性 B 亚铁磁性 C 反铁磁性 D 抗磁性 4、关于影响材料铁磁性的因素，下列说法中正确的是 （ ） A 温度升高使得M S 、 B R 、H C 均降低。 B 温度升高使得M S 、B R 降低，H C 升高。 C 冷塑性变形使得C H μ和均升高。 D 冷塑性变形使得C H μ和均降低。 5、下面哪种效应不属于半导体敏感效应。 （ ） A 磁敏效应 B 热敏效应 C 巴克豪森效应 D 压敏效应 6、关于影响材料导电性的因素，下列说法中正确的是 （ ） A 由于晶格振动加剧散射增大，金属和半导体电阻率均随温度上升而升高。 B 冷塑性变形对金属电阻率的影响没有一定规律。 C “热塑性变形＋退火态的电阻率”的电阻率高于“热塑性变形＋淬火态” D 一般情况下，固溶体的电阻率高于组元的电阻率。 7、下面哪种器件利用了压电材料的热释电功能 （ ） A 电控光闸 B 红外探测器 C 铁电显示器件 D 晶体振荡器 8、下关于铁磁性和铁电性，下面说法中不正确的是 （ ） A 都以存在畴结构为必要条件 B 都存在矫顽场 C 都以存在畴结构为充分条件 D 都存在居里点 9、下列硬度实验方法中不属于静载压入法的是 （ ）材料物理(李志林)名词解析答案
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