材料物理导论总结

材料科学导论心得体会样本材料科学是一门关于材料的性质、结构、合成和应用的学科。

通过学习材料科学导论这门课程，我对材料科学的基本理论和方法有了更加深入的了解。

以下是我对于材料科学导论课程的心得体会：首先，材料科学导论课程为我们提供了对材料的全面认识。

在课程中，我们学习了材料的分类、特性和制备方法。

了解不同类型的材料的性质和应用，可以帮助我们更好地选择合适的材料来解决实际问题。

此外，我们还了解了材料的性能测试和表征方法，这对于材料的研究和开发非常重要。

其次，材料科学导论课程培养了我们的科学思维和实验能力。

在课程中，我们学习了科学研究的基本方法和思维方式。

通过分析和解决材料的问题，我们学会了如何提出合理的假设、设计实验并进行数据分析。

这些技能对于我们今后的研究工作和实验操作都非常有帮助。

材料科学导论课程还加深了我对材料科学与其他学科的交叉理解。

材料科学是一门涉及多个学科的综合性学科，它与物理学、化学、工程学等有着密切的关系。

通过学习材料科学导论，我了解了材料科学与其他学科的交叉点，这有助于我将来在实际研究中更好地利用不同学科的方法和理论。

此外，材料科学导论课程还让我认识到材料科学在现代社会中的重要性和应用价值。

材料是现代科技发展的基础，它们在电子产品、建筑材料、医疗设备等方面都起着关键作用。

了解材料科学的基本原理和应用方法，可以帮助我们更好地利用和开发新材料，推动科技创新和社会进步。

最后，材料科学导论课程教会了我如何进行科学研究和学术写作。

在课程中，我们需要进行团队合作，撰写科技报告，并进行学术演讲。

这些活动提高了我们的组织能力、合作能力和表达能力。

同时，课程还教会了我们如何进行文献检索和学术写作，这对于今后的学术研究和论文发表都有很大的帮助。

总的来说，材料科学导论课程让我对材料科学有了更深入的了解，同时也培养了我科学思维和实验能力。

通过学习课程中的理论和实践，我相信我能更好地应用材料科学的知识，为科技创新和社会发展做出贡献。

大一材料导论知识点总结材料导论是大一学生学习工程材料科学与工程必修课程的第一个核心科目。

在学习过程中，我们掌握了许多重要的知识点，下面将对这些知识点进行总结。

1. 材料的组成和结构材料的组成是指材料所包含的化学元素的种类和相对含量。

而材料的结构则指材料中原子、离子或分子的排列方式。

了解材料的组成和结构有助于我们深入了解材料的性质和功能。

2. 材料的物理性质材料的物理性质包括密度、热膨胀系数、导热性、电导率等。

了解材料的物理性质可以帮助我们选择适合特定应用的材料。

3. 材料的力学性能材料的力学性能是指在外力作用下材料的变形和破坏行为，包括弹性模量、屈服强度、延伸率等。

熟悉材料的力学性能有助于我们设计和优化使用合适材料的结构。

热处理是改变材料组织和性能的一种方法，包括退火、淬火、时效等。

掌握热处理技术可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性。

5. 材料的腐蚀与防护材料的腐蚀是指材料在特定环境条件下发生的不可逆的化学、电化学变化。

了解材料的腐蚀行为有助于选择合适的材料和防护措施，延长材料的使用寿命。

6. 材料的结构性能关系材料的结构和性能密切相关，不同结构的材料表现出不同的性能。

研究材料的结构性能关系可以帮助我们设计新型材料，并预测材料在特定应用中的性能。

7. 材料的晶体结构晶体结构是材料中晶粒的排列方式和相互关系。

了解材料的晶体结构有助于我们理解材料的各种性能，例如光学性能、磁性能等。

相图是描述材料在不同温度和成分条件下的相变规律的图表。

研究材料的相图可以为我们合理选择材料和优化材料的加工工艺提供依据。

9. 材料的复合材料复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有较好的综合性能。

了解复合材料的制备和性能有助于我们应用于各种领域。

10. 材料的可持续发展在材料的选择和利用中，应注重材料的可持续发展性能，包括资源可再生性、环境友好性等。

关注材料的可持续发展可以减少对环境的影响，推动可持续发展。

以上是大一材料导论的一些重要知识点的总结，通过学习和掌握这些知识点，我们能够更好地理解材料科学与工程，并在实践中更好地应用这些知识，为我国材料科学技术的发展做出贡献。

第一章材料是宇宙间可用于制造有用物品的物质，是人类赖以生存的物质基础材料是人类文明的里程碑。

历史学家往往把制造工具的原材料作为社会发展的标志。

石器陶瓷青铜铁水泥钢硅高分子材料复合材料信息功能工程结构能源纳米生物智能化生态新材料技术是工业革命和产业发展的先导材料的发展史就是科学技术的发展史材料的可持续发展战略与生态环境材料材料按物理、化学性质分：金属无机非金属有机高分子复合材料科学与工程（MSE）材料成分-结构-合成与加工-性能-使用效能第二章材料性能：工艺性能是指制造工艺过程种材料适应加工的性能。

使用性能是指材料制成零件或产品后，在使用过程中能适应或抵抗外界对它的力、化学、电池、温度等作用而必须具有的能力。

载荷类型：静载荷、动载荷、变载荷载荷F（力）伸长量ΔL拉伸曲线应力σ应变ε应力-应变曲线名义工程试样能恢复到原状称为弹性形变卸去载荷后，试样不能恢复到原状，即有残余形变试样产生永久残余形变而不断裂的变形为塑性形变弹性极限：材料产生完全弹性形变时所承受的最大应力值弹性模量：金属材料在弹性状态下的应力与应变比值 E=σ/ε Mpa塑性：断裂前材料发生不可逆永久变形的能力断后伸长率：试样拉断后标距的伸长与原始标距之比δ=（L1-L0）/L0 mm断面收缩率：试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比ψ=(S0-S1)/S0 mm2屈服强度：载荷不增加而材料还继续伸长的现象为屈服，材料开始屈服时对应的应力σs 抗拉强度：材料在试样拉断前所承受的最大应力σb硬度是衡量金属材料软硬程度的指标布氏硬度HB（S，W）：试应力F 直径D淬火钢球或硬质合金球压入被测金属表面，保持规定时间后卸除试应力，测量压痕直径d，计算出压痕球缺表面积S所承受的平均应力值洛氏硬度HR：工厂中应用最广泛的测试方法。

锥顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球为压头，在规定载荷作用下压入被测金属表面，测定压痕深度疲劳极限：循环应力应变局部永久性累积损伤突然发生完全断裂蠕变：金属材料在较高温度和应力作用下产生缓慢塑性形变蠕变极限：在T下和规定试验时间t内，使试样产生一定蠕变伸长量的应力冲击吸收功最常用冲击试验方法：摆锤式一次性冲击试验摩擦：两个相互接触的物体或物体与介质间相对运动时出现的阻碍作用磨损：由于摩擦而导致材料表面逐渐损失以致表面损伤的现象电阻率:阻碍电流流动的度量数值上等于单位长度和单位面积的导电体电阻值只与材料性质有关Ωm电导率:电阻率倒数σ=S/m 其值越大，材料导电性能越好超导电性：一定的低温条件下材料突然失去电阻的现象性能指标：临界转变温度Tc 临界磁场Hc 临界电流密度Jc影响材料导电性的因素温度化学成分晶体结构杂质金属电阻率随温度升高而增大锑铋镓反例冷塑性变形是金属电阻率增大合金化对导电性有显著影响磁化：材料中磁矩排列时取向趋于一致而呈现出一定的磁性磁化率：M/H=χ磁导率：B/H=μ抗磁性：材料被磁化后，磁化矢量与外加磁场方向相反顺磁性：………相同磁化曲线：磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线磁滞回线：磁化一周得到一个闭合回线磁滞效应：磁感应强度的变化总落后与磁场强度的变化磁滞损耗：回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗软磁回线：瘦小高磁导率高饱和磁感强度较小矫顽力小磁滞损失硬磁回线：肥大较大矫顽力和剩磁硬磁由称永磁材料热容:在没有相变和化学反应下，材料温度升高1K时所吸收的热量J/K比（质量）热容：单位质量材料的热容J/(kgK) 摩尔热容J/(molK)热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象线膨胀系数：α温度上升1K，单位长度的伸长量，单位K-1 随温度升高而加大热传导：当固体材料一端的温度比另一端高时，热量就会从热端自动地传向冷端热导率：一定温度梯度下，单位时间通过单位垂直面积的热量J/(mKs)腐蚀是物质的表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象材料的腐蚀是一种自发进行的过程，是物质由高能态向低能态的转变形式化学腐蚀：金属表面与非电解质直接发生化学反应而引起的破坏电化学腐蚀：金属表面与电解质溶液发生电化学反应引起的破坏老化：外观变化物理性能变化力学性能变化第三章材料结构组成材料原子（或离子，分子）的结构组成材料原子（或离子、分子）间的结合金属离子共价分子组成材料原子（或离子、分子）的排列晶体非晶体混合材料结构内存在缺陷面缺陷线缺陷点缺陷质子数Z决定元素本性核内质子和中子总数决定原子量原子直径埃A为单位A=10-10m 量子力学：微观粒子的波粒两象性海森堡测不准原理薛定谔方程根据结合键的不同状态，可把凝聚态分成五大类：液体液晶橡胶态玻璃态晶态结合键：原子间吸引力和排斥力合力结果离子键：正离子和负离子由于静电引力相互吸引，当它们充分接近时会产生排斥，引力，斥力相等即形成稳定的离子键。

第一章电学性能1。

1 材料的导电性，ρ称为电阻率或比电阻，只与材料特性有关，而与导体的几何尺寸无关，是评定材料导电性的基本参数。

ρ的倒数σ称为电导率。

一、金属导电理论1、经典自由电子理论在金属晶体中,正离子构成了晶体点阵，并形成一个均匀的电场，价电子是完全自由的，称为自由电子，它们弥散分布于整个点阵之中，就像气体分子充满整个容器一样，因此又称为“电子气”。

它们的运动遵循理想气体的运动规律，自由电子之间及它们与正离子之间的相互作用类似于机械碰撞。

当对金属施加外电场时，自由电子沿电场方向作定向加速运动，从而形成了电流。

在自由电子定向运动过程中，要不断与正离子发生碰撞，使电子受阻，这就是产生电阻的原因。

2、量子自由电子理论金属中正离子形成的电场是均匀的，价电子与离子间没有相互作用，可以在整个金属中自由运动。

但金属中每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态，而所有价电子却按量子化规律具有不同的能量状态，即具有不同的能级。

0K时电子所具有最高能态称为费密能E F.不是所有的自由电子都参与导电,只有处于高能态的自由电子才参与导电。

另外，电子波在传播的过程中被离子点阵散射，然后相互干涉而形成电阻.马基申定则：,总的电阻包括金属的基本电阻和溶质(杂质）浓度引起的电阻(与温度无关）；从马基申定则可以看出，在高温时金属的电阻基本取决于，而在低温时则决定于残余电阻。

3、能带理论能带：由于电子能级间隙很小,所以能级的分布可看成是准连续的,称为能带。

图1—1（a）、（b)、(c),如果允带内的能级未被填满,允带之间没有禁带或允带相互重叠,在外电场的作用下电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流,具有这种能带结构的材料就是导体。

图1—1(d)，若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带，由于满带中的电子没有活动的余地,即便是禁带上面的能带完全是空的,在外电场作用下电子也很难跳过禁带，具有这种能带结构的材料是绝缘体.图1—1(e），半导体的能带结构与绝缘体相同，所不同的是它的禁带比较窄，电子跳过禁带不像绝缘体那么困难,满带中的电子受热振动等因素的影响,能被激发跳过禁带而进入上面的空带，在外电场作用下空带中的自由电子产生电流。

光电效应：是指在光的作用下从物体表面释放电子的现象康普顿效应：x-ray 被物质散射时，测到了波长改变的现象。

量子围栏：蒸发到铜(111)晶面的铁原子用扫描隧道显微镜的探针排列成的园环。

几率密度：代表电子出现在 (x,y,z) 点附近单位体积中被测到的几率的大小量子力学的基本原理：Born 提出的波函数的几率解释本征方程、本征值、本征函数:算符作用于函数u 上等于常数f 与u 的乘积 u = f u 量子隧道效应：粒子在能量E 小于势垒高度时仍能贯穿势垒的现象电阻率（电导率）：是物质的本征参数，用来表征材料导电性表征材料导电性的微观物理量：载流子浓度和迁移率自由电子气模型：金属中电子共有化，好比理想气体，彼此之间没什么相互作用，各自独立地在势能等于平均势能的场中运动，因而不受外力作用，只是到金属表面时才受到突然升高的势能的阻挡马蒂森定则：金属的电阻率可表为0()()e T T ρρρ=+。

()e T ρ由于声子对电子的散射所引起的，称为本征电阻率。

0ρ杂质或缺陷对电子的散射产生的，与温度无关，称剩余电阻率。

能带理论：预言固体中电子能量会落在某些限定范围或“带”中布洛赫定理：周期性势场中的波函数()()ikx k x e u x ψ=⋅禁带：在诸能量断开的间隔内不存在允许的电子能级（原因：是在布区边界上存在布拉格反射.）能带: 包括允带和禁带。

允带（allowed band ）：允许电子能量存在的能量范围。

禁带（forbidden band ）：不允许电子存在的能量范围。

布里渊区：将标志电子状态的波矢k 分割成许多区域，这些区域满带：被电子填满的能带导带：被电子部分填充的能带空带：没有电子填充的能带价带: 被价电子占据的允带（低温下通常被价电子占满）。

或最上面的一个满带Wilson 转变：对于绝缘体,若满带与空带重叠,即成为不满带,则成为了导体。

这种与能带是否交叠相对应的金属--绝缘体的转变称为Wilson 转变。

材料导论期末考点总结材料导论是一门综合性的学科，广泛涉及材料科学、材料工程以及相关学科的知识体系。

期末考试是对学生对所学知识的综合应用能力的考察，理解和掌握期末考点对于顺利通过考试至关重要。

本文将对材料导论期末考点进行总结，以便学生在复习时有针对性地了解和把握重点内容。

一、晶体和晶体缺陷1.晶体的结构和性质：晶格、晶体结构类型、晶体的性质与晶格结构之间的关系。

2.晶体缺陷的分类和特点：点缺陷、线缺陷、面缺陷的具体分类和特点。

3.晶体缺陷的原因和形成机制：热原子运动、拉伸和压缩等外力、辐射等原因引起晶体缺陷形成的机制。

4.晶体缺陷对材料性能的影响：晶体缺陷对导电性、导热性、塑性、疲劳性等材料性能的影响。

二、金属材料的结构和性能1.金属晶体结构：简单立方、面心立方、体心立方晶体结构的特点和性质。

2.金属的力学性能：塑性和韧性的概念、强度、硬度、延性、弹性模量等力学性能的定义和计算方法。

3.金属的物理性能：导电性、导热性、合金化等物理性能的定义、计算和提高途径。

三、陶瓷材料的结构和性能1.陶瓷晶体结构：离子晶体结构的特点、堆垛方式、层间间隔和离子间离心距的关系。

2.陶瓷的物理性能：绝缘性、压电性、磁性、光学性质等物理性能的定义、计算和提高途径。

3.陶瓷的力学性能：脆性的概念、强度、硬度、韧性等力学性能的定义和计算方法。

四、高分子材料的结构和性能1.高分子链结构：线性链、支化链和交联链的结构特点和分子量对聚合物结构和性能的影响。

2.高分子的物理性能：热稳定性、熔融性、黏度、玻璃化转变温度等物理性能的定义和计算方法。

3.高分子的力学性能：强度、韧性、刚性、弹性恢复性等力学性能的定义和计算方法。

五、复合材料的结构和性能1.复合材料的组成和结构：基体材料、增强材料和界面相的特点和组成关系。

2.复合材料的力学性能：强度、韧性、疲劳性、层间剪切强度等力学性能的定义和计算方法。

3.复合材料的物理性能：导电性、导热性、热稳定性等物理性能的定义和计算方法。

2024年材料科学导论心得体会模版尊敬的教师：您好！首先非常感谢您给予我写心得体会的机会。

在这学期的材料科学导论课程中，我收获了很多知识，也对材料科学有了更深入的了解。

在此，我将结合个人对课程的理解和感悟，写下我对材料科学导论的心得体会。

一、对材料科学导论的认识材料科学导论作为一门导论性的课程，是我们学习材料学的第一课。

通过本课的学习，我对材料科学的定义、发展历程和研究内容等方面有了更全面的了解。

材料科学是一门交叉学科，它研究的是物质的结构、性能和制备方法等方面的知识。

材料科学的发展源远流长，从古代的陶瓷、金属材料到现代的高分子材料、纳米材料，材料科学与人类的生产生活息息相关。

二、材料科学导论的教学特点材料科学导论的教学特点主要体现在以下几个方面：1. 主动性：在课程中，我们不仅仅只是被动地接受知识，更重要的是要积极主动地思考和探索。

在老师的引导下，我们常常有机会进行小组讨论、实验研究和课堂演讲等活动，这样不仅能够加深对知识的理解，还能培养我们的分析和解决问题的能力。

2. 交叉性：材料科学是一门交叉学科，与物理、化学、工程学等学科有密切的联系。

因此，在材料科学导论中我们需要综合运用各个学科的知识进行学习和研究。

这种交叉性的教学方法不仅能够增加知识的广度，还能够激发我们的创造力和创新思维。

3. 实践性：材料科学是一门实践性很强的学科，需要通过实验和实际操作来加深对理论知识的理解和掌握。

因此，在课程中，我们常常有机会进行实验和实践活动，这样不仅可以巩固理论知识，还能够培养我们的实际操作能力和动手能力。

三、材料科学导论的学习方法在材料科学导论的学习过程中，我总结了以下几点学习方法，供参考：1. 多角度学习：材料科学导论是一门综合性很强的课程，需要我们从多个角度进行学习。

在学习过程中，我们应该充分利用教材、课堂讲义、参考书籍和网络等资源，从理论和实践两个方面来进行学习。

2. 理论联系实际：学习材料科学导论不仅要注重理论知识的学习，还要注重将理论与实际生活联系起来。

第一章：材料的力学形变：材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化,称为形变力学性能机械性能：材料承受外力作用,抵抗形变的能力及其破坏规律,称为材料的力学性能或机械性能应力：材料单位面积上所受的附加内力称应力.法向应力应该大小相等,正负号相同,同一平面上的两个剪切应力互相垂直.法向应力导致材料的伸长或缩短,剪切应力引起材料的切向畸变.应变：用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移.对于各向同性材料,有三种基本的应变类型.拉伸应变,剪切应变,压缩应变.拉伸应变：材料受到垂直于截面积的大小相等,方向相反并作用在同一直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变.剪切应变：材料受到平行于截面积的大小相等,方向相反的两剪切应力时发生的形变.压缩应变：材料周围受到均匀应力P时,体积从起始时的V0变化为V1的形变.弹性模量：是材料发生单位应变时的应力,表征材料抵抗形变能力的大小,E越大,越不易变形,表征材料的刚度越大.是原子间结合强度的标志之一.黏性形变：是指黏性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变,该形变随时间的增大而增大.剪切应力小时,黏度与应力无关,随温度的上升而下降.牛顿流体：服从牛顿黏性定律的物体称为牛顿流体.在足够大的剪切应力下或温度足够高时,无机材料中的陶瓷晶界,玻璃和高分子材料的非晶部分均会产声黏性形变,因此高温下的氧化物流体,低分子溶液或高分子稀溶液大多属于牛顿流体,而高分子浓溶液或高分子熔体不符合牛顿黏性定律,为非牛顿流体.塑性：材料在外应力去除后仍能保持部分应变的特性称为塑性.晶体塑性形变两种类型：滑移和孪晶.延展性：材料发生塑性形变而不断裂的能力称为延展性.μ泊松比,定义为在拉伸试验中,材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加率之比.滑移是指在剪切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分发生平移滑动,在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观条纹,并构成滑移带.滑移一般发生在原子密度大和晶向指数小的晶面和晶向上.材料的滑移系统往往不止一个,滑移系统越多,则发生滑移的可能性越大.实际晶体材料的滑移是位错缺陷在滑移面上沿滑移方向运动的结果：位错运动所需的剪切应力比使晶体两部分整体相互滑移所需的应力小的多.蠕变：蠕变是在恒定的应力作用下材料的应变随时间增加而逐渐增大的现象.影响因素：温度、应力、组分、晶体键型、气孔、晶粒大小、玻璃相等.无机材料的蠕变理论：位错蠕变理论,扩散蠕变理论,晶界蠕变理论.黏弹性：材料形变介于理想弹性固体和理想黏性液体之间,既具有固体的弹性又有液体的黏性,称为黏弹性.时温等效原理力学松弛现象有蠕变,应力松弛静态力学松弛,滞后和力损耗动态力学松弛晶界：是结构相同而取向不同晶体之间的界面.高分子材料的力损耗与温度和频率的关系：1.高分子材料在玻璃化温度Tg以下受到应力时,相应的应变很小,主要由键长和键角的改变引起,速度快到几乎能跟得上应力的变化,因此&很小,tan&也小；温度升高到Tg附近时,以玻璃态向高弹态过渡,链段开始运动,此时材料的粘度很大,链断运动收到的摩擦阻力很大,高弹应变明显落后于应力的变化,因此tan&出现极大值；温度更高时应变大,而且链断运动比较自由,&变小,tan&也小；温度很高时,材料从高弹态向粘流态过渡,分子链段间发生互相滑移,导致力损耗急剧增加,tan&急剧增大.2.高分子材料在应力变化的频率较低时,分子链断运动基本能跟上应力的变化,tan&很小；频率很高时,分子链断完全跟不上应力的变化,tan&也很小；而当频率中等时,分子链断运动跟不上应力的变化,使tan&出现极大值,此时材料表现出明显的粘弹性.应力松弛：是指在恒定的应变时,材料内部的应力随时间增长而减小的现象.机械强度：材料在外力作用下抵抗形变及断裂破坏的能力称为机械强度.根据外力作用形式,可分为抗拉强度,抗冲强度,抗压强度,抗弯强度,抗剪强度.材料在低温下大多脆性断裂；高温下大多韧性断裂.麦克斯韦模型：应变恒定时,应力随时间指数衰减；形变一定,力减小.应力松弛沃伊特模型：应力恒定时,形变随时间增大而增大；力一定,形变增大.蠕变延展性材料拉伸时有可塑性功,可阻碍断裂.第二章：材料的热学热力学与统计力学的关系：热力学是用宏观的方法,研究热运动在宏观现象上表现出来的一些规律,是从能量转化的观点来研究物质的热性质；而统计力学则从物质的微观结构出发,应用微观粒子运动的力学规律和统计方法来研究物质的热性质.热力学第二定律：克劳修斯说法不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化.开尔文说法不可能从单一热源取热使之完全变为有用的功而不引起其他的变化.低温时：Cp≈Cv高温时：Cp＞Cv,定压加热时,物体除升温外,还会对外做功,升高单位温度需吸更多热量.经典理论：①定压下单一元素的摩尔热容Cv=25J/Kmol②化合物材料摩尔热容等于构成该化合物分子各元素摩尔热容之和.③1摩尔固体的总能量：E=3NkT=3RT；摩尔热容Cv=3Nk=3R ≈25J/Kmol晶格热振动：晶体中的原子以平衡位置为中心不停地振动,称其为“晶格热振动”声子：晶格振动的能量是量子化的,以hv为单元来增加或减少能量,称这种能量单元为“声子”.金属材料的总热容为声子和电子两部分的共同贡献.固体材料热膨胀的本质：在于晶格点阵实际上在做非简谐运动,晶格振动中相邻质点间的作用力实际上是非线性的,点阵能曲线也是非对称的.体胀系数近似等于三个线胀系数之和.热传导：是指材料中的热量自动的从热端传向冷端的现象.固体材料热传导：主要由晶格振动的格波来实现；高温时还可能由光子热传导.材料热传导的微观机理：1.声热子传导2.光热子传导3.电子热传导金属主要含孔率大的陶瓷热导率小,保温.热稳定性：是指材料承受温度的急剧变化而不致碎裂破坏的能力.裂纹的产生和扩展与材料中积存的弹性应变能和裂纹扩展所需的断裂表面能有关.材料的抗热应力损伤性正比于断裂表面能,反比与弹性应变能释放率.第三章：材料的电学金属自由电子气模型费米电子气模型：该模型认为金属材料的原子失去价电子成为带正电的离子实,而价电子在离子实的正电背景下能自由移动,既满足电中性条件,也不会因价电子间的库伦斥力而散开,这种自由电子还服从泡利不相容原理,其能量分布满足费米-狄拉克分布函数能带理论：采用“单电子近似法”来处理晶体中的电子能谱.单电子近似法：来处理晶体中电子能谱①固体原子核按一定周期性固定排列在晶体中②每个电子是固定原子核势场及其它电子的平均势场中运动电子型电导：①导电载流子是电子或空穴即电子空位②具有“霍尔效应”③例：硅、锗和砷化镓等晶态半导体材料以及许多导体材料杂质和缺陷的影响：使严格周期性排列原子产生的周期性势场受到破坏,在禁带中引入允许电子所具有的能量状态即能级；这种禁带中的能级对半导体材料性质有重要的影响.杂质能级与允带能级的区别：允带能级可容纳自旋方向相反的两个电子.施主杂志能级只可能有：1.中性施主被一个电子占据2.电离施主没有被电子占据.本征是指半导体本身的特征.半导体的载流子浓度：实际的半导体总含有或多或少的杂质,但当杂质浓度很小或者温度足够高时,由价带到导带的本征激发所产生的载流子可超过杂质电离产生的载流子,这时载流子浓度主要由半导体本征性质所决定,而杂质影响可忽略不计,也称这种半导体为本征半导体.本征载流子浓度ni随温度T升高呈指数增大,ni随禁带宽度Eg成指数减小.导带中电子浓度n.和价带中空穴浓度P.受温度T和费米能级Ef的影响.电子型电导：Rh霍尔系数只与材料的载流子种类浓度有关；“磁阻效应”可分为物理磁阻和几何磁阻.施主和受主杂质同时存在时,半导体的导电类型决定于浓度大的杂质.本征载流子浓度ni随温度升高呈指数增大,随禁带宽度Eg的增大呈指数减小.任何非简并半导体中两种载流子浓度的乘积等于本征载流子的浓度的平方与杂质无关.杂质半导体的杂质能级被电子或空穴占据的情况与允带中的能级有区别：在允带中的能级可以容纳自旋方向相反的两个电子,而施主或受主杂质能级上,只可能有如下两种情况：1.中性施主或受主被一个电子或空穴占据；2.电离施主或受主没有被电子或空穴占据.离子型电导：具有“电解效应”电极附近发生电子得失,伴随着产生新物质.两种离子载流子：①晶格离子本身因为热振动而离开晶格形成热缺陷的本征离子载流子,它在高温下起主要作用②由于杂质离子等弱联系离子运动而形成的杂质离子载流子,它在低温下起主要作用.其中的载流子浓度与迁移率都与温度呈指数正比关系.介电体分子三种极化类型：电子极化、离子极化、偶极子转向极化电损耗来源：①普通无机晶体介质只有位移极化,损耗来源主要为离子电导,tanδ与电导率σ成正比②无定形玻璃：电导损耗、松弛损耗、结构损耗由Si-O网络的变形引起③多晶陶瓷：离子电导损耗、松弛损耗、夹层损耗④铁电陶瓷：自发极化超电导性的特征：完全导电性、完全抗磁性、磁通的量子化、约瑟夫逊效应叙述BaTiO3典型电解质中在居里点以下存在的四种极化机制：电子极化：指在外电场作用下,构成原子外围的电子云相对原子核发生位移形成的极化.建立或消除电子极化时间极短2.离子极化：指在外电场的作用下,构成分子的离子发生相对位移而形成的极化,离子极化建立核消除时间很短,与离子在晶格振动的周期有相同数量级3.偶极子转向极化：指极性介电体的分子偶极矩在外电场作用下,沿外施电场方向而产生宏观偶极矩的极化.4.位移型自发极化：是由于晶体内离子的位移而产生了极化偶极矩,形成了自发极化.试比较,聚合物介电松弛与力学松弛的异同点：材料的力学松弛包括了静态力学松弛与动态力学松弛：蠕变与应力松弛属于静态力学松弛；滞后和力损耗属于动态力学松弛.介电松弛指在固定频率下测试聚合物试样的介电系数和介电损耗随温度的变化,或在一定温度下测试试样的介电性质随频率的变化.两者都反映了聚合物的结构、构型及链段的运动状态.引起散射的根本原因：半导体内周期势场受到破坏.电离杂质浓度越高,载流子散射机会越多；温度越高,越不易散射.温度越高,晶格热振动越激烈,散射概率增大.散射与迁移呈反比.导体,半导体和绝缘体的区别：电子全部填满到某个允带,而其上面的允带则完全空着,填满电子的允带称为满带,完全没有电子的允带称为空带,具有这种能带结构的固体称为绝缘体.能带结构与绝缘体相似,不同点在于禁带宽度Eg较窄,因而,不在很高的温度下,满带中的部分电子受热运动的影响,能够被热激发而越过禁带,进入到上面的空带中去而形成自由电子,从而产生导电能力,具有这种能带结构的固体称为半导体.满带上面的允带不是全部空着,而是有一部分能级被电子填充,另一部分能级空着,这种允带称为导带.有外加电场时导带中的电子便能挑到能量较高的能级上形成电流,称这种材料为导体.介电体的击穿：介电体在高电场下电流急剧增大,并在某一电场强度下完全丧失绝缘性能的现象.第四章：材料的磁学磁偶极子：通常把线度小至原子的小磁体称为磁偶极子.产生磁矩的原因：1.电子绕原子核的轨道运动,产生一个非常小的磁场,形成一个沿旋转轴方向的轨道磁矩2.每个电子本身做自旋运动,产生一个沿自旋轴方向的自旋磁矩,它比轨道磁矩大的多.材料的宏观磁性是组成材料的原子中电子的磁矩引起的未填满的电子壳层,电子的自旋磁矩未被完全抵消,则原子具有永久磁矩.反之.波尔磁子UB：把原子中每个电子都看作一个小磁体,具有永久的轨道磁矩和自旋磁矩.最小的磁矩称为波尔磁子.×10-24A·m2材料的磁性取决于材料中原子和电子磁矩对外加磁场的响应,具体可分为抗磁性,顺磁性,反铁磁性,铁磁性和亚铁磁性,前三种属于弱磁性,后两种为强磁性.材料的抗磁性和顺磁性的来源：1.组成原子的电子的固有自旋2.电子绕核旋转的轨道角动量3.外加磁场所产生的轨道矩改变.前两个是对顺磁性有贡献,后一个是对抗磁性有贡献.自由磁矩的顺磁性理论：原子磁偶极距之间无相互作用,为自由磁偶极距,热平衡下为无规则分布,外加磁场后,原子磁偶极距的角度分布发生变化,沿着接近外磁场方向作择优分布,而引起顺磁磁化强度.磁滞回线的面积与磁滞损耗成正比.分子场两个假说：分子场假说：铁磁材料在一定温度范围内存在与外加磁场无关的自发磁化,导致自发磁化的相互作用力假定为材料内部存在分子场,其数量级大小为109A/M,原子磁矩在分子场作用下,克服热运动的无序效应,自发地平行一致取向.磁畴假说：自发磁化是按区域分布的,各个自发磁化区域称为磁畴,在无外磁场时都是自发磁化到饱和,但各磁畴自发磁化的方向有一定分布,使宏光磁体的总磁矩为零.居里温度的本质：是铁磁材料内静电交换作用强弱在宏观上的表现,交换作用越强,就需要越大热能才能破坏这种作用,宏观上就表现出居里温度越高.铁磁材料的五种相互作用能：交换能,磁晶各向异性能,磁弹性能,退磁场能,外磁场能.磁损耗：在动态磁化过程中,材料样品内的磁损耗除了具有静态磁化时磁滞损耗外,还有涡轮损耗和剩余损耗.品质因子：能量的储存与能量的消耗之比为品质因子Q.对于永磁恒磁、硬磁材料,希望其在外加磁场去除后仍能长久的保留较强的磁性,其主要性能指标是：矫顽力Hc、剩余磁感应强度Br或剩余磁化强度Mr和最大磁能积BHmax,希望这三个性能指标越大越好.并要求材料对温度、震动、时间、辐射及其它干扰因素的稳定性也好.何谓轨道角动量猝灭现象：由于晶体场导致简并能级分裂,可能出现最低轨道能级单态.当单态是最低能级轨道时,总轨道角动量的绝对值L2虽然保持不变,但轨道角动量的分量L z不再是常量. 当L z的平均值为0时,称其为轨道角动量猝灭.自发磁化的物理本质是什么材料具有铁磁性的充要条件是什么：铁磁体自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用；材料具有铁磁性的充要条件为:必要条件:材料原子中具有未充满的电子壳层,即原子磁矩,充分条件:交换积分A > 0超交换作用有哪些类型为什么A-B型的作用最强具有三种超交换类型: A-A, B-B和A-B.因为金属分布在A位和B位,且A位和B位上的离子磁矩取向是反平行排列的.超交换作用的强弱取决于两个主要的因素: 1两离子之间的距离以及金属离子之间通过氧离子所组成的键角ψi2 金属离子3d电子数目及轨道组态.因为ψi越大,超交换作用就越强,所以A-B型的交换作用最强讨论动态磁化过程中,磁损耗与频率的关系.低频区域f < 104Hz引起损耗的机理主要是由于不可逆磁化过程产生的磁滞和磁化状态滞后于磁场变化的磁后效；中频区域 f = 104---106Hz,损耗会出现峰值；高频区域f = 106—108Hz,急剧下降,损耗迅速增加.交变磁场的频率与畴壁振动的本征频率或弛豫频率相同时,发生畴壁共振或畴壁弛豫而吸收大量引起损耗增大超高频区域f = 108—1010Hz继续下降,可能出现负值,而出现自然共振引起的峰值,这是由于外加磁场频率与磁矩进动固有频率相等时产生共振现象引起的；极高频区域f > 1010Hz对应为自然交换共振区域.铁氧体材料按磁滞回线特征分类：分为软磁材料、硬磁永磁材料和矩磁材料铁氧体是含有铁酸盐的陶瓷磁性材料.与铁磁性相同点：具有自发磁化强度和磁畴不同点：①一般由多种金属的氧化物复合②其磁性来自两种磁矩,一种在一个方向排列整齐,一种磁矩在相反方向排列静态磁化：静态磁场；磁滞线面积大；静态磁滞损耗.动态磁化：动态磁场；小；磁滞损耗,涡流损耗,剩余损耗.第五章：材料的光学对人眼睛敏感的可见光谱的波长r=,光属于横波材料的折射率：光在真空中的速度v真空与材料的速度v材料之比,称为材料的折射率n.相对折射率：当光从材料1通过界面传入到材料2时,与界面法向形成的入射角i1和折射角i2与两种材料的折射率n1与n2的关系为：n21=sinn1/sinn2=n2/n1.N21为材料2相对于材料1的相对折射率.折射率随材料的电容率ε增大而增大.原因：由于ε与材料的极化现象有关,当材料的的原子受到外加电场的作用而极化时,正电荷沿电场方向移动,负电荷沿反电场方向移动,使得正负电荷的中心发生相对位移,外加电场越强正负电荷中心间距越大.当材料的离子半径增大时,其ε增大,折射率也增大.可用大离子获得高折射率材料：PBS,n=.小离子获得低折射率材料：SiCl4 n=均质材料:如通过非晶态或立方晶体的各向同性材料时,光速不因传播方向的改变而变化,材料只有一个折射率.非均质材料：材料存在内应力时,垂直于拉应力方向的n大,平行于拉应力的n小,而在同质异构材料中,高温晶型n小,低温晶型n大.散射现象：光在材料中传播时,遇到不均匀结构产生的次极波,与主波方向不一致,会与主波合成出现干涉现象,使光偏离原方向.光的吸收：由于光是一种能量流,在光通过材料传播时,会引起材料的价电子跃迁或使原子振动,从而使光能的一部分变为热能,导致光能的衰减,这种现象称为光的吸收.金属对光的吸收很强烈,因为金属的价电子处于未满带吸收光子后呈激发态不必跃迁到导带就能发生碰撞而发热.朗波特定律：光的强度随厚度的增加而呈指数性衰减.α光的吸收系数,取决于材料的性质与光的波长.光的折射率的色散：材料的折射率N随入射光的频率减小而减小的现象,称为光的折射率的色散.影响材料透光性的因素：吸收系数,反射系数,散射系数,材料的厚度.透光率随这四个因素的增大而减小提高材料透光率的措施：采用高纯材料以避免材料形成异相,添加微量成分以降低材料的气孔率,以及采用热压法,热锻法或热等静压法.散射系数的影响因素：乳浊剂的颗粒尺寸,相对折射率及体积百分比.当颗粒尺寸与入射光波长相近,颗粒体积百分比高,颗粒与基体材料的折射率相差较大时,能得到最大散射效果.显色原理：着色剂对光的选择性吸收而引起选择性反射或透射.发光：光是原子或分子发射出的具有一定波长和频率的能量.当材料的原子或分子从外部接受能量成为激发态,然后从激发态回到正常态时,会以电磁辐射形式放出所接受的能量,这种辐射现象称为发光.发光的机理：能发出荧光的材料主要是具有共轭键的苯环为基的芳香族和杂环化合物；而能发出磷光的材料主要是具有缺陷的某些复杂无机晶体,大多是第二族金属的硫化物,晒化物和氧化物作为基质,重金属作为激活剂.激光：激发态的粒子受到一个具有能量等于两能级间差值的光子作用,使粒子转变到正常态同时产生第二个光子,称其为受激发射,这样产生的光称为激光.激光的特点：激光的特点是具有时间和空间的相干性,是一种单色和定向的相干光束.激光可应用在许多方面,如激光通信,测距,定向,雷达等.光的入射角大于临界角时就会发生光的全反射光学纤维：光学纤维是由两种不同折射率的材料制成,以折射率大的材料作为光纤的芯子,折射率小的材料作为光纤的包层.光信号在玻璃纤维光纤中传输时的传输损耗,主要来源有：1.光纤材料的本征损耗,包括Si-O键在波长为9um,和21um处的红外振动吸收延伸到2um附近的影响.2.光纤材料的杂志吸收,包括微量OH-根在波长为,和处的基波,二次谐波和三次谐波的振动吸收,以及过渡金属离子引起的吸收 3.光纤的结构缺陷,包括光纤芯子半径沿轴向有着微小变化,折射率分布也有微小不均匀性,从而引起散射损耗.光纤按折射率剖面分布和传输模式可分为三种：单模光纤直径几个um,只传输单模光束,阶跃型多模光纤由低折射率玻璃外层包覆高折射率玻璃芯子,渐变型多模光纤折射率沿光纤径向由中央向四周连续减小非线性光学效应：在强光场或其他外加场的扰动下,材料原子或分子内电子的运动除了围绕其平衡位置产生微小的线性振动外,还会受到偏离线性的附加扰动,此时材料的电容率往往变为时间或空间的函数,材料的极化响应与光波电厂不再保持简单的线性关系,这种非线性极化将引起材料光学性质的变化,导致不同频率光波之间的能量耦合,从而使入射光波的频率,振幅,偏振及传播方向发生改变,即产生非线性光学效应.主要是原子外层束缚电子在光波电场作用下的受迫振动产生的.其光学材料的特点:当高能量的光波射入时,会在材料中引起非线性光学效应,产生谐波,电光效应,光混频,参量振荡等. 第六章：材料的声学声波是由物体振动而产生的,当以空气作介质传播时,人能听到频率在25Hz-20kHz范围的声音.声波是一种机械波.回声：一定形状的房间中,反射声可形成回声,声焦点或死点现象当不同壁面反射而到达听者的声音所经过的路程大于直达声17m时,则到达的反射将形成回声.声波三个基本物理定律以及意义：声振动作为一个宏观的物理现象,满足三个基本物理定律：牛顿第二定律、质量守恒定律和绝热压缩定律,由此分别可以推导出介质运动方程p-V关系、连续性方程V-p’和物态方程p-p’关系,并由此导出声波方程――p,V和p’等对空间、时间坐标的微分方程.声波过程是绝热过程.平面波：若声波沿x方向传播而在yz平面上各质点的振幅和相位均相同,则为平面波.声强：在声场中任一点上一定方向的声强,是指单位时间内在该点给定方向通过垂直此方向单位面积上的能量.声阻：声阻是流体阻力或辐射阻力粘滞性引起,它导致能量耗散,使声能转为热能.室内声学：声音在一定封闭空间内辐射,传播或接收,此时室内物体和房间壁面会引起发射声,房间还会使声音在空间的分布发生变化而使音质改变.吸声材料吸声原理：吸声材料的作用就是把声能转化为热能.对于柔顺性吸声材料,其吸声机理在于柔顺骨架内部摩擦,空气摩擦和热交换；对于非柔性吸声材料,其吸声特性依靠空气的粘滞性,进入材料的声波迫使材料孔内的空气振动,而空气与骨架间进行热交换,更促进了声能的损耗.影响水声声速的因素：声波在水中的阻力损失比在大气中小,则声波在水中可比大气中传播更远温度,含盐率及压力,其作用依次减弱.水声材料主要用于制作各种声源发射器和水听器,曾用过水溶性单晶、磁致伸缩材料和压电陶瓷材料,随着水声换能器技术的发展,要求具有功率大、频率常数低、时间和温度稳定性好、强电场下性能好以及能承受动态张应力大的材料.声波在传播时有扩展损失,和衰减损失.超声波：频率在20khz以上.产生超声波的材料主要有两大类：.压电晶体和陶瓷是产生超声波的一类重要的材料；磁致伸缩材料为另一类超声波发生材料微声：频率在几十兆赫兹以上的超高频超声波.。

材料物理导论材料物理导论是一门涵盖了材料科学和物理学的学科，主要研究物质的性质和结构。

下面将分步骤阐述材料物理导论的主要内容。

第一步：物质的基本性质物质的基本性质是材料物理导论中的重要部分。

物质的基本性质包括物质的质量、电荷、电磁力、位移、动量等特性。

对于材料科学来说，物质的基本性质对材料的选择、设计和制造的过程具有重要意义。

第二步：晶体结构晶体结构是材料物理导论中的热点研究议题之一。

晶体结构研究包括元素周期表、晶体的分类、晶体的点阵、晶体的晶格常数、晶体的晶格缺陷以及晶体的相互作用等内容。

晶体结构对于材料特性、材料性能和材料应用具有重要意义。

第三步：物理分析方法物理分析方法是材料物理导论中的重要研究内容。

物理分析方法包括光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射、热力学实验、质谱分析等方法。

物理分析方法可以帮助人们更好地认识材料、了解材料的内部结构与外部性能。

第四步：电子结构电子结构是材料物理导论中的重要概念之一。

电子结构研究包括材料的能带结构、能量带隙以及电子状态密度等几个方面。

此外，电子结构也与材料的载流子行为以及各种材料性质的特性密切相关。

第五步：材料特性材料特性是材料物理导论中所关注的重要问题。

材料特性包括材料的热学性质、光学性质、磁学性质、电学性质、机械性质等特征。

对于材料科学来说，了解材料的特性对材料的改性、设计及应用极为重要。

以上便是关于材料物理导论内容的主要介绍。

材料物理导论作为一门交叉学科，结合了材料科学和物理学的研究方法和思想，让人们更好地认识材料的性质和结构。

通过对材料物理导论的深入研究和实践，可以有效地加深我们对材料科学和物理学领域的理解，为材料科学的发展贡献自己的力量。

材料物理要点总结归纳材料物理是研究材料的性质、结构和行为的分支学科，涉及多种材料，如金属、陶瓷、塑料等。

本文将对材料物理的要点进行总结归纳，以帮助读者更好地理解和应用这一学科。

一、晶体结构晶体是具有有序排列的原子、离子或分子的固体。

其晶体结构对于材料的性能具有重要影响。

晶体结构可分为简单晶格和复式晶格。

简单晶格包括立方晶系、正交晶系、单斜晶系、斜方晶系、蜂窝晶系等。

而复式晶格则由多个原子、离子或分子组成。

二、晶体缺陷晶体中存在各种缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷。

点缺陷包括空位、插入性杂质和替位杂质。

线缺陷包括位错和螺旋位错。

面缺陷包括晶界和孪晶。

三、材料的力学性能力学性能是材料物理研究的重要内容。

其中包括材料的弹性、塑性、韧性、脆性等性能。

弹性是指材料在外力作用下产生的形变能够消除，其应力-应变关系遵循胡克定律。

塑性是指材料在外力作用下形变能够保留，其应力-应变关系不遵循胡克定律。

四、导电材料导电材料是指能够传导电流的材料，包括金属和半导体。

金属是导电性能最好的材料，其导电机制主要由自由电子贡献。

而半导体的导电性能则可以通过施加杂质或外加电场进行调控。

五、磁性材料磁性材料是指在外磁场作用下产生磁化强度的材料。

根据磁化机制的不同，可将磁性材料分为顺磁性、抗磁性、铁磁性和自旋玻璃等。

六、光学材料光学材料是指能够对光进行传播、转换和控制的材料。

常见的光学材料包括玻璃、晶体、半导体等。

光学材料的性能包括透射率、折射率、吸收系数等，对于光学器件的设计和应用至关重要。

七、材料表面与界面材料的表面和界面结构对于材料的性质和表现具有重要影响。

材料表面的化学和物理性质不同于内部材料，对于材料的附着、润湿性等起着重要作用。

而材料的界面结构和性质则关系到多相材料的稳定性和性能。

八、材料的热学性能材料的热学性能包括热传导性、热膨胀性、热导率等。

热传导性是指材料对热的传导能力，热膨胀性是指材料在温度变化时的尺寸变化。

九、材料的化学性能材料的化学性能包括材料的化学稳定性、化学反应性以及与其他物质的相互作用等。

材料物理基础知识点总结材料物理是研究物质的性质和行为的一个学科，它涉及材料的结构、力学行为、电学行为、热学行为以及光学行为等方面。

在材料科学与工程领域中，材料物理的基础知识是非常重要的。

下面是材料物理基础知识点的总结：1.原子结构：原子是材料的基本单位，它由原子核和围绕核运动的电子组成。

原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电。

电子带负电荷，质子和电子的数量相等，因此原子是电中性的。

2.原子排列：原子可以通过共价键、离子键或金属键等方式相互结合，从而形成晶体结构。

晶体结构可以分为立方晶系、正交晶系、单斜晶系、斜方晶系、菱方晶系和三斜晶系等不同类型。

3.晶体缺陷：晶体中常常存在一些缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷，这些缺陷可以对材料的力学行为、电学行为和热学行为等性质产生重要影响。

4.材料力学行为：材料力学行为主要包括弹性行为、塑性行为和断裂行为。

弹性行为是指材料在受力后能够恢复原来形状和大小的能力；塑性行为是指材料在受力后能够产生变形而不会恢复到原来的形状和大小；断裂行为是指材料在受到过大的力作用时发生破裂。

5.材料电学行为：材料电学行为是指材料在电场或磁场中的行为。

材料可以分为导电材料、绝缘材料和半导体材料等不同类型。

6.材料热学行为：材料热学行为是指材料在温度变化时的行为。

材料的热学性质包括热导率、热膨胀系数和比热容等。

7.材料光学行为：材料光学行为是指材料在光照射下的行为。

材料可以表现出吸光、透光、反射等不同行为。

8.材料的选择和设计：根据材料的物理性质和需求，可以选择合适的材料。

材料的选择和设计要考虑到材料的力学性能、电学性能以及热学性能等方面。

9.材料的制备和加工：材料的制备和加工方法有很多种，如溶液法、凝聚法、熔融法和沉积法等。

选择合适的制备和加工方法可以改变材料的结构和性能。

10.材料的应用：材料学的最终目的是将材料应用于实际生产中。

材料可以应用于机械制造、电子工程、能源技术、医疗器械以及航空航天等领域。

材料物理心得(通用2篇)材料物理心得篇4材料物理是一门引人入胜的学科，它涵盖了从微观到宏观的所有领域，包括材料的性质、制备、应用以及性能优化等。

作为一名材料物理专业的学生，我在学习过程中收获颇丰。

在学习材料物理时，我首先遇到的问题是如何理解并掌握这个领域的概念和原理。

我发现在课程中，材料物理需要大量的数学和计算技能，如量子力学、固体物理学、热力学等。

因此，我花了很多时间在数学和计算技能的学习上，以便更好地理解材料物理的相关概念。

掌握材料物理的实验技能也是一项重要的任务。

我通过实验来探索材料的性质和应用，通过实验数据来验证或反驳理论上的假设。

这些实验不仅锻炼了我的动手能力，还让我更深入地理解了材料物理的性质和应用。

在学习材料物理的过程中，我还发现了一些有趣的事实。

例如，材料物理中的材料性质不仅取决于材料的成分，还取决于材料的结构和制备方法。

此外，材料物理的发展非常迅速，新的材料和制备方法不断涌现，这为材料物理的研究和应用带来了更多的可能性。

总的来说，学习材料物理需要不断地学习和探索。

在这个过程中，我不仅掌握了材料物理的相关知识和技能，还提高了自己的思考和解决问题的能力。

我相信，这些收获将对我未来的工作和生活产生积极的影响。

材料物理心得篇5材料物理是一门引人入胜的学科，它涵盖了从微观到宏观的所有领域，包括材料的性质、制备、应用以及性能优化等。

作为一名材料物理专业的学生，我在学习过程中深刻地体会到了这门学科的魅力和挑战。

在学习材料物理时，我首先遇到了量子力学和统计力学等基础理论。

这些理论虽然抽象，但它们为我们理解材料的微观结构和性质提供了有力的工具。

通过对这些理论的学习和应用，我逐渐掌握了如何预测和解释材料的宏观性质。

实验室里的学习和实践让我对材料物理有了更深刻的理解。

在导师的指导下，我参与了多个材料的制备和表征项目。

在这个过程中，我学会了如何运用各种设备和技术，如材料分析仪、光学显微镜和电子显微镜等，来研究材料的结构和性质。

材料物理性能知识点总结材料性能的影响因素材料化学组成和显微结构不同，决定其有不同的特性；材料的内部分子层次上，原子、离子之间的相互作用和化学键合对材料性能产生决定性的影响；多晶多相材料的显微结构的不同，影响材料的大部分性能。

晶体结合类型、特征：（1）离子晶体：离子键合、高硬度、高升华热，可溶于极性溶剂、低温不导电，高温离子导电。

（2）共价晶体：共价键合、高硬度、高熔点，几乎不溶于所有溶剂，高折射率，强反射本领。

（3）金属晶体：金属键合、高密度、导电率高，延展性好，只溶于液体金属。

（4）分子晶体：范德华力结合，高热膨胀，易溶于非极性有机溶剂中，低熔点、沸点，压缩系数大，保留分子的性质。

（5）氢键：低熔点、沸点，结合力高于无氢键的类似分子。

单晶体是由一个微小的晶核各向均匀生长而成，其内部的粒子基本上按其特有的规律整齐排列。

晶体微粒（包括离子、原子团）在空间排列有一定的规律晶体性质：1.均与性；2.各向异性；3.规则的多面体外形；4.确定的熔点；5.对称性晶体可分为单晶、多晶、微晶等微晶：粒度很小的晶体组成的物质（显晶质、隐晶质、单晶、多晶）晶体和非晶体的区别如下：晶体有规则的几何外形非晶体没有一定的外形晶体有固定的熔点非晶体没有固定的熔点晶体显各向异性非晶体显各向同性按热力学观点看：晶体一般都具有最低的能量，因而较稳定非晶体一般能量较高，都处于介稳或亚稳态晶格确定步骤：1.确定基本结构单元；2.将结构基元看做一点；3.这些几何点聚焦形成点阵（面角守恒：同组晶体和对应面之间夹角恒定不变）材料应用考虑因素：使用寿命、性能、可靠性、环境适应性、性价比。

材料性能是一种用于表征材料在给定外界条件下的行为参量。

同一材料不同性能，只是相同的内部结构，在不同的外界条件下所表现出的不同行为。

材料性能的研究：材料性能的研究，既是材料开发的出发点，也是其重要归属。

材料强度、表面光洁度、绝缘性能、热导性、热膨胀系数等是衡量基板材料好坏的重要指标。

P19 2.1 THE STRUCTURE OF ATOMS原子主要包括三种基本亚原子微粒：质子、中子和电子。

现有的简单模型将原子想象成一个相对稀疏的变密度的分散的电子云围绕着一个直径为10-14m的原子核构成的，因此原子的直径在10-10m的范围内。

原子核占有原子的大部分质量并且包含有质子和中子。

质子的质量为1.673*10-24g，单位电量为1.602*10-19库伦，中子比质子稍微重一些，中子的质量是1.675*10-19g，不带电。

电子的质量相对小一些，是9.109*10-28g（是质子质量的1/1836）并且单位电量是-1.602*10-19库伦（与质子的电荷数相同但是符号相反）。

表2.1总结了亚原子微粒的性能。

电子云几乎占据了原子全部的体积，但只占原子质量的很少一部分。

这些电子，特别是外层电子，决定了原子主要的电性能，机械性能，化学性能及热性能，所以原子结构的基础知识在工程材料的学习中十分重要。

2.2 ATOMIC NUMBERS AND ATOMIC MASSES原子序数：一个原子的原子序数是指其原子核中的质子数（带正电的微粒），在一个不带电的显中性的原子中，它的原子序数与其核外带负电的电子云中的电子数相同。

每一个元素有它独一无二的原子序数，因此可以通过原子序数来辨别元素。

在图2.1中显示了从原子序数为1的H到原子序数为105的Ha的所有元素的原子序数。

原子质量：一种元素的相对原子量是指一摩尔那种元素中有6.023×1023 原子。

元素的相对原子量从1到105被标记在这种元素的下面如表2.1.碳12由6个中子和6个质子组成并且12表示碳的相对原子质量。

一种原子质量被准确定义为碳12原子质量的1／12。

1摩尔的碳12相对原子质量中12g表示她的重量。

摩尔质量或者1摩尔这种元素被定义为1摩尔那种元素的相对摩尔原子质量。

例如，1摩尔Al质量为26.98g并且包含有6.023×1023原子。

Absorption coefficient 吸收常数：垂直于光束方向的水层元内单位厚度的吸收量Acceptor impurity 受主杂质：lll族杂质在Si、Ge中能够接受电子而产生导电空穴并形成负电中心acceptor ionization 受主电离：空穴挣脱受主杂质束缚的过程Antiferromagnetism 反铁磁性：材料中相邻原子或离子的磁矩作反向平行排列使得总磁矩为零的性质。

Birefringence 双折射：光入射到各向异性的晶体分解为两束光而沿不同方向折射的现象Conduction bands 导带：一部分被电子填充，另一部分能级空着的允带Crystallization 结晶：液态金属转变为固态金属形成晶体的过程Current density 电流密度：描述电路中某点电流强弱和流动方向的物理量currie temperature 居里温度：自发极化急剧消失的温度Diamagnetism 抗磁性：外加磁场使材料中电子轨道运动发生变化，感应出很小的磁矩且该磁矩与外磁场方向相反的性质Dielectric breakdown 介电体击穿：介电体在高电场下电流急剧增大，并在某一电场强度下完全丧失绝缘性能的现象dielectric loss 介电损耗：将电介质在电场作用下，单位时间内消耗的电能Dielectric medium 电介质：能够被电极化的介质Dipolar turning polarization 偶极子转向极化：极性介电体的分子偶极矩在外电场作用下，沿外施电场方向转向而产生宏观偶极矩的极化Disperse phase 分散相：被分散的物质Dispersion of refractive index 折射率的色散：材料的折射率m随入射光频率减小而减小的现象Donor impurity level 施主能级：将被施主杂质束缚的电子能量状态称施主能级Donor impurity 施主杂质：V族杂志在硅、锗中电力时，能够释放电子而产生导电导子并形成整点中心，称其位施主杂质或n型杂志donor ionization 施主电离：施主杂质释放电子的过程Electirical polarization 电子极化：电场作用下，构成原子外围的电子云相对原子核发生位移形成的极化Electrical field 电场：由电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质Electrical resistivity 电阻率：某种材料制成的长1米、横截面积是1平方米的在常温下（20℃时）导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。

材料科学导论报告总结材料科学导论是一门介绍材料科学基础知识和研究方法的课程。

通过该课程的学习，我对材料科学的背景、发展历程和前沿研究有了更深刻的理解。

在本次报告中，我主要介绍了材料的分类、性能、制备方法以及其在现代科学和工程中的应用。

首先，材料按照其组成和结构可以分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。

每种材料具有不同的特点和性能。

金属材料具有良好的导电性和良好的机械性能，适用于制造结构性部件。

陶瓷材料具有优良的耐磨、耐高温和电绝缘性能，常用于制作耐磨部件和电子陶瓷器件。

高分子材料具有良好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于塑料、橡胶等领域。

复合材料由两种或两种以上的材料组成，充分发挥各种材料的优点，具有高强度、轻质和耐腐蚀等特点。

其次，材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。

力学性能包括强度、韧性和刚度等。

热学性能包括热传导性、膨胀系数和热稳定性等。

电学性能包括电导率、介电常数和电阻率等。

光学性能包括透光率、折射率和吸光率等。

了解材料的性能可以为合适的选材和材料表征提供依据。

然后，材料的制备方法有多种，包括物理方法、化学方法和机械方法等。

物理方法主要是通过改变材料的形态和组织来获得所需的材料性能。

化学方法则是通过反应生成新的化合物或显现出新的性质。

机械方法主要包括研磨、压制和熔化等，用于改变材料的形状和内部结构。

最后，材料在现代科学和工程中有广泛的应用。

材料科学对能源、环境、医药、电子等领域都有重要的影响。

例如，新型材料可以提高能源转换效率，减少能源消耗。

材料的研究还可以开发出更环保的材料和制备方法。

在医药领域，材料科学的进展可以推动医疗器械的发展和改进。

在电子领域，材料的发展可以促进电子元件的小型化、高性能化和多功能化。

通过本次导论学习，我对材料科学有了更深入的了解。

我将在今后的学习和研究中更加重视对材料的性能、制备方法和应用领域的研究。

材料科学的发展对多个领域都有重要影响，我希望能够通过自己的努力，为材料科学的研究和应用做出贡献。

材料物理学导论材料物理学是一门研究材料的性质、结构和行为的学科，它旨在了解材料的基本原理，并为材料的开发和应用提供理论和实验依据。

本文将介绍材料物理学的基本概念、研究方法和应用领域，以及与其他学科的交叉研究。

一、材料物理学的基本概念材料物理学是研究材料的物理性质和行为的学科。

它关注材料结构和性质之间的关系，以及材料制备和性能优化的方法。

材料的物理性质包括力学性质、光学性质、磁性和电性等。

材料物理学着眼于揭示物质的微观结构和宏观性质之间的联系，以及各种条件下材料的行为。

二、材料物理学的研究方法1. 实验研究：材料物理学借助实验手段，对材料的结构和性质进行定量分析。

通过调整材料成分、制备工艺和外部条件等因素，研究材料性能的变化规律，为材料的设计和应用提供依据。

2. 理论模拟：材料物理学采用理论模型和计算方法，揭示物质的微观结构和性质之间的关系。

通过求解方程、模拟材料的运动和相互作用等，预测材料的性质和行为。

理论模拟为材料设计和性能优化提供了重要的理论指导。

三、材料物理学的应用领域1. 新材料开发：材料物理学为新材料的研发提供了基础和理论指导。

通过对材料的定量分析和设计，可以开发出具有特殊性能和应用价值的新材料，如高强度材料、超导材料和半导体材料等。

2. 能源领域：材料物理学在能源领域的应用十分广泛。

例如，通过研究材料的电学性质和光学性质，可以开发出高效的太阳能电池和光催化材料，用于能源转换和储存。

3. 电子器件：材料物理学为电子器件的设计和制造提供了理论指导。

通过研究材料的导电性和磁性等性质，可以开发出更小型、更高性能的电子器件，如集成电路和磁存储芯片等。

4. 生物医学：材料物理学在生物医学领域有着重要的应用。

例如，通过研究生物材料的相容性和生物学特性，可以制备出用于组织工程和药物传递的新型材料。

四、材料物理学的交叉学科研究材料物理学与其他学科之间存在紧密的交叉研究。

例如，材料物理学与化学、工程学和生物学等学科的交叉研究，推动了新材料的开发和创新。

材料物理第⼆、三章复习总结第⼆章1.分⼦键的特性，其硬度、熔点，挥发性，含分⼦键材料的特性分⼦键结合弱，导致硬度低、熔点低、易挥发，多为透明绝缘体2.X射线、中⼦和电⼦衍射，对晶格常数的测量，哪种运⽤的最多，中⼦衍射与电⼦衍射不能准确测定晶胞参数的原因；各⾃的优势，共同点，应⽤特点；测量原电微区结构最好⽤哪种⼿段XRD能最准确的测定晶胞参数。

在精确确定晶胞参数这点上，中⼦衍射最不可取，⼀⽅⾯因为中⼦衍射波长相对较长，另⼀⽅⾯中⼦衍射波长的校准很难。

中⼦衍射优势有原⼦核敏感和磁性结构敏感两点：i)轻原⼦及同位素相对敏感；ii)磁性结构的精确确定电⼦衍射是微区结构测量的优势技术：i)微观结构细节，如应变分布、取向分布、成分分布、界⾯结构等等；ii)原⼦柱成像的⾼分辨显微技术(HRTEM)。

XRD简易⾼效，晶胞参数能定准，但得到的是宏观平均信息，⽽且细节结构尤其是轻原⼦不能准确确定；中⼦衍射在确定轻原⼦、同位素和磁性原⼦的细节信息上功能最强，但晶胞参数最不靠谱，⽽且使⽤不便电⼦衍射总能在微区细节上显神通，但晶胞参数等定量结果不能作为标准，⽽且电⼦衍射的制样困难3、X射线表征材料后，怎么通过结果区分材料是否为晶体，图像区别：从X射线衍射强度图可以看出，晶态有明确、锐利的衍射峰，⽽⾮晶态只有较圆滑的峰，⽬前⽤径向分布函数来表征⾮晶态合⾦结构。

4、为什么⾮⾦合晶抗腐蚀性能好?⾮晶态合⾦是均匀的多元固溶体，不存在晶界、第⼆相、析出物等结构缺陷，有利于抗化学腐蚀。

5、晶体与准晶不同的晶格结构特征（两个）准周期性平移序和、⾮晶体学旋转对称性的固态有序相6、准晶的物理性质，制备⽅法，电学特征准晶的物理性质：①电阻率⾼②不粘性；③热传导性低，储氢性能好⼒学性能：①室温下硬⽽脆；②⾼温下具有极⾼塑性；③⾼硬度、⾼强度磁性能：Al-Pd-Mn-B准晶的制备：急冷甩带法；锤淬法：熔融⾦属，汽锤敲击；任何⽤于制备亚稳定合⾦相的⽅法：(离⼦束混合，离⼦注⼊，⽓相沉积，急速加压，电⼦束)；长期时效(常规合⾦制备⽅法)7、AFM的三种⼯作模式，优点和缺点；接触式AFM的优缺点，两种成像原理接触模式：可以产⽣稳定的、分辨率⾼的图像。

点缺陷1范围分类1点缺陷.在三维空间各方向上尺寸都很小,在原子尺寸大小的晶体缺陷.2线缺陷在三维空间的一个方向上的尺寸很大(晶粒数量级),另外两个方向上的尺寸很小(原子尺寸大小)的晶体缺陷.其具体形式就是晶体中的位错3面缺陷在三维空间的两个方向上的尺寸很大,另外一个方向上的尺寸很小的晶体缺陷2点缺陷的类型1空位.在晶格结点位置应有原子的地方空缺,这种缺陷称为“空位”2.间隙原子.在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子.它们可能是同类原子,也可能是异类原子3.异类原子.在一种类型的原子组成的晶格中,不同种类的原子替换原有的原子占有其应有的位置3点缺陷的形成弗仑克耳缺陷:原子离开平衡位置进入间隙,形成等量的空位和间隙原子.肖特基缺陷:只形成空位不形成间隙原子.（构成新的晶面）金属:离子晶体:1 负离子不能到间隙2 局部电中性要求4点缺陷的方程缺陷方程三原则: 质量守恒, 电荷平衡, 正负离子格点成比例增减.肖特基缺陷生成:0＝V M,,+ V O··弗仑克尔缺陷生成: M M＝V M,,+ M i ··非计量氧化物:1/2O2 (g)＝V M,,+ 2h· + O O不等价参杂:Li2O＝2Li M, + O O + V O··Li2O+ 1/2O2 (g) ＝2Li M, + 2O O + 2h· .Nb2O5＝2Nb Ti ·+ 2 e, + 4O O + 1/2O2 (g)5过饱和空位.晶体中含点缺陷的数目明显超过平衡值.如高温下停留平衡时晶体中存在一平衡空位,快速冷却到一较低的温度,晶体中的空位来不及移出晶体,就会造成晶体中的空位浓度超过这时的平衡值.过饱和空位的存在是一非平衡状态,有恢复到平衡态的热力学趋势,在动力学上要到达平衡态还要一时间过程.6点缺陷对材料的影响.原因无论那种点缺陷的存在,都会使其附近的原子稍微偏离原结点位置才能平衡即造成小区域的晶格畸变.效果1提高材料的电阻定向流动的电子在点缺陷处受到非平衡力(陷阱),增加了阻力,加速运动提高局部温度(发热)2加快原子的扩散迁移空位可作为原子运动的周转站3形成其他晶体缺陷过饱和的空位可集中形成内部的空洞,集中一片的塌陷形成位错4改变材料的力学性能.空位移动到位错处可造成刃位错的攀移,间隙原子和异类原子的存在会增加位错的运动阻力.会使强度提高,塑性下降.位错7刃型位错若将上半部分向上移动一个原子间距,之间插入半个原子面,再按原子的结合方式连接起来,得到和(b)类似排列方式(转90度),这也是刃型位错.8螺型位错若将晶体的上半部分向后移动一个原子间距,再按原子的结合方式连接起来(c),同样除分界线附近的一管形区域例外,其他部分基本也都是完好的晶体.而在分界线的区域形成一螺旋面,这就是螺型位错9柏氏矢量.确定方法,首先在原子排列基本正常区域作一个包含位错的回路,也称为柏氏回路,这个回路包含了位错发生的畸变.然后将同样大小的回路置于理想晶体中,回路当然不可能封闭,需要一个额外的矢量连接才能封闭,这个矢量就称为该位错的柏氏矢10柏氏矢量与位错类型的关系刃型位错,柏氏矢量与位错线相互垂直.(依方向关系可分正刃和负刃型位错).螺型位错,柏氏矢量与位错线相互平行.(依方向关系可分左螺和右螺型位错).混合位错,柏氏矢量与位错线的夹角非0或90度. 柏氏矢量守恒1同一位错的柏氏矢量与柏氏回路的大小和走向无关.2位错不可能终止于晶体的内部,只能到表面,晶界和其他位错,在位错网的交汇点, 11滑移运动--刃型位错的滑移运动在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体上部向有发生移动的趋势.假如晶体中有一刃型位错,显然位错在晶体中发生移动比整个晶体移动要容易.因此,①位错的运动在外加切应力的作用下发生;②位错移动的方向和位错线垂直;③运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大小的相对运动(滑移);④位错移出晶体表面将在晶体的表面上产生柏氏矢量大小的台阶.螺型位错的滑移在晶体上施加一切应力,当应力足够大时,有使晶体的左右部分发生上下移动的趋势.假如晶体中有一螺型位错,显然位错在晶体中向后发生移动,移动过的区间右边晶体向下移动一柏氏矢量.因此,①螺位错也是在外加切应力的作用下发生运动;②位错移动的方向总是和位错线垂直;③运动位错扫过的区域晶体的两部分发生了柏氏矢量大小的相对运动(滑移);④位错移过部分在表面留下部分台阶,全部移出晶体的表面上产生柏氏矢量大小的完整台阶.这四点同刃型位错.刃,螺型位错滑移的比较.1因为位错线和柏氏矢量平行,所以螺型位错可以有多个滑移面,螺型位错无论在那个方向移动都是滑移2晶体两部分的相对移动量决定于柏氏矢量的大小和方向,与位错线的移动方向无关. 12刃位错的攀移运动:刃型位错在垂直于滑移面方向上的运动.刃位错发生攀移运动时相当于半原子面的伸长或缩短,通常把半原子面缩短称为正攀移,反之为负攀移.滑移时不涉及单个原子迁移,即扩散.刃型位错发生正攀移将有原子多余,大部分是由于晶体中空位运动到位错线上的结果,从而会造成空位的消失;而负攀移则需要外来原子,无外来原子将在晶体中产生新的空位.空位的迁移速度随温度的升高而加快,因此刃型位错的攀移一般发生在温度较高时;另外,温度的变化将引起晶体的平衡空位浓度的变化,这种空位的变化往往和刃位错的攀移相关.切应力对刃位错的攀移是无效的,正应力的存在有助于攀移(压应力有助正攀移,拉应力有助负攀移),但对攀移的总体作用甚小.13位错点缺陷交互.晶体内同时含由位错和点缺陷时(特别时溶入的异类原子),它们会发生交互作用异类原子在刃位错处会聚集,如小原子到多出半原子面处,大原子到少半原子面处,而异类原子则溶在位错的间隙处. 空位会使刃位错发生攀移运动.界面14表面能的来源.材料表面的原子和内部原子所处的环境不同,内部在均匀的力场中,能量较低,而表面的原子有一个方向没有原子结合,处在与内部相比较高的能量水平.另一种设想为一完整的晶体,按某晶面为界切开成两半,形成两个表面,切开时为破坏原有的结合键单位面积所吸收的能量.由于不同的晶面原子的排列方式不同,切开破坏的化学键的量也不同,故用不同的晶面作表面对应的表面能也不相同,一般以原子的排列面密度愈高,对应的表面能较小15表面能与晶体形状之间的关系.在晶体形成的过程中,为了使系统的自由能最低,尽量降低表面的总能量,即ΣσA最小.一方面尽量让σ最小的晶面为表面,当然也可能是表面能略高但能明显减小表面积的晶面为表面.如fcc结构的晶体自由生长就为14面体粗糙表面与平滑表面晶体的表面在宏观为一能量较低的平面,但表面原子的缺陷,局部表面原子缺少或有多余原子,以表面存在的阵点数与实有原子数的比x来表示,这些缺陷的存在可提高表面的熵,是必然存在的.每种材料有特定的x值下表面能最低,其中x=0.5的表面稳定的称为粗糙表面,大多数的金属材料是属于粗糙表面;x值仅在0或1附近稳定的称为平滑表面,大多是非金属材料. 17晶界与杂质原子的相互作用.少量杂质或合金元素在晶体内部的分布也是不均匀的,它们常偏聚于晶界,称这种现象为晶界内吸附.产生的原因可参见位错与点缺陷的作用,一般杂质原子与晶体的尺寸或性质差别愈大,这种偏聚愈严重.杂质原子在晶界的偏聚对晶体的某些性能产生重要的影响,18相界面.两种不同相的分界面.液体的表面是液相和气相的分界面;晶体的表面是晶体和气相(或液相)的分界面;两个不同的固相之间的分界面也是相界面,在我们的课程中主要是指后者.相界面的特性:相界面的结构和晶界有一定的共性,也有一些明显的差别.非共格界面类似大角度晶界,而完全的共格是困难的,共格面两边微少的差别可以用晶格的畸变来调整,界面两边差别不十分大时,将可以补充一定的位错来协调,组成半共格界面.无论那种情况,界面都存在自己的界面能,都将对材料的结构形貌带来明显的影响.第三章相固溶体分类位置分置换固溶体.溶质原子取代了部分溶剂晶格中某些节点上的溶剂原子而形成的固溶体.间隙固溶体.溶质原子嵌入溶剂晶格的空隙中,不占据晶格结点位置固溶体分类溶解度无限溶解固溶体.溶质可以任意比例溶入溶剂晶格中.这是把含量较高的组元称为溶剂,含量较少的组元称为溶质.有限溶解固溶体.溶质原子在固溶体中的浓度有一定限度,超过这个限度就会有其它相(另一种固溶体或化合物)的形成.间隙固溶体都是有限溶解固溶体.通常是过渡族金属为溶剂,小尺寸的C,N,H,O,B等元素为溶质. 4影响固溶体溶解度的因素在一定条件下,溶质元素在固溶体中的极限浓度叫该元素在固溶体中的溶解度.影响溶解度的因素很多,目前还在研究中,现在公认的有1尺寸因素.在置换固溶体中,溶质原子的尺寸和溶剂相近,溶解度也愈大,Δr小于15%时才有利于形成置换固溶体,要能达到无限互溶,Δr 的值还要小一些.间隙固溶体的形成的基本条件D质/D剂<0.59.在间隙固溶体中,显然D质/D剂愈小,即溶质原子的尺寸愈小,溶解度也大.间隙固溶体只能有限溶解2．晶体结构因素.组元间晶体结构相同时,固溶度一般都较大,而且才有可能形成无限固溶体.若组元间的晶体结构不同,便只能生成有限固溶体3电负性差.电负性为这些元素的原子自其它原子夺取电子而变为负离子的能力.反映两元素的化学性能差别.两元素间电负性差越小,则越容易形成固溶体,且所形成的固溶体的溶解度也就越大;随两元素间电负性差增大,溶解度减小,当其差别很大时,往往形成较稳定的化合物4电子浓度.在金属材料(合金)中,价电子数目(e)与原子数目(a)之比称为电子浓度.由于溶质和溶剂的价电子数可能不同,电子浓度e/a = V A(1-x) + V B x.其中x为溶质的原子百分比浓度(摩尔分数),V A,V B分别为溶剂和溶质的价电子数.一方面,溶质和溶剂的价电子数目相差大,它们的电负性的差别也大,溶解度会下降.另一方面,当e/a 为某些特定值时形成一新的晶体结构,因此它们的溶解度也就受到相应的限制.5固溶体的性能特点.1由于固溶体的晶体结构与溶剂相同,固溶体的性能基本上与原溶剂的性能相近,即固溶体的性能主要决定于溶剂的性能,或在溶剂性能基础上发生一些改变2固溶体的性能与原溶剂性能的差别,或称性能变化的大小,随着溶质的浓度的增加而加大3以金属元素为溶剂的固溶体,随着溶质的溶入,强度将提高,称为固溶强化,溶质的溶入可造成晶格畸变,材料的塑性变形的阻力加大,塑性略有下降,但不明显.是有效提高金属材料力学性能的途径之一6金属化合物类型.1.正常价化合物两组元服从原子价规律而生成的正常化学中所称的化合物.通常是金属元素与非金属元素组成,组元间电负性差起主要作用,两组元间电负性差较大,它们符合一般化合物的原子价规律.例如MnS,Al2O3,TiN,ZrO2等,其结合键为离子键;也有的是共价键,如SiC;少数也有以金属键结合,如Mg2Pb2电子化合物这类化合物大多是以第Ⅰ族或过渡族金属元素与第Ⅱ至第Ⅴ族金属元素结合而成.它们也可以用分子式表示,但大多不符合正常化学价规律.当e/a 为某些特定值时形成一新的晶体结构,并且电子浓度不同,其对应的晶体结构的类型也就不同.常见的电子浓度值有21/14,21/13,21/12.由于这类中间相与电子浓度有关,所以就称为电子化合物,主要出现在金属材料中,它们的结合键为金属键.一些常见的电子化合物可参看教材.例如Cu31Sn8,电子浓度21/13,具有复杂立方晶格3.间隙化合物.主要受组元的原子尺寸因素控制,通常是由过渡族金属原子与原子半径小于0.1nm 的非金属元素碳,氮,氢,氧,硼所组成.由于非金属元素(X)与金属元素(M)原子半径比不同,结构也有所不同.当r X/r M<0.59时,形成具有简单晶体结构的化合物,如fcc,bcc,cph或简单立方,通常称它们为间隙相,相应的分子式也较简单,如M4X,M2X,MX,MX2 .当r X/r M>0.59时,形成的化合物的晶体结构也较复杂,通常称它们为间隙化合物,相应的分子式也较复杂,如钢中常见的Fe3C,Cr7C3,Cr23C6等.7金属化合物的性能特点.大多数化合物,特别是正常价化合物,熔点都较高(结合键强的表现之一),力学性能表现为硬而脆.单一由化合物在金属材料中比较少见,而陶瓷材料则是以化合物为主体.少量硬度高的质点加入到塑性材料中,将明显提高材料的强度,即第二相强化机制.另一方面,化合物往往由特殊的物理,化学(电,磁,光,声等)性能,从而在功能材料中的应用得到迅速发展.相图热力学8克劳修斯-克莱普隆方程.设在一定温度和压力下,某物质处于两相平衡状态,若温度改变为dT,压力相应的改变dp之后,两相仍呈平衡状态.根据等温定压下的平衡条件△G=0,考虑1mol物质吉布斯自由能变化,由于平衡状态△G=G2-G1=0即 d G2=d G1按 d G=-SdT+Vdp因为过程是在恒温恒压的条件下进行的即为克劳修斯-克莱普隆方程,适应于任何物质的两相平衡体系.9公切线法则-两相平衡.在二元的情况,温度一定时,若AB组元可能形成αβ两种相,其自由能与成分的关系曲线.合金成分为X时: 以单一的α相存在,自由能在1点;以单一的β相存在,自由能在2点;作GαGβ的公切线,切点分别为P,Q,延长交坐标轴为a,b.a点为组元A在α和β的化学位b点为组元B在α和β的化学位,显然二者相等,所以P点的α相成分为x1;Q点的β相成分为x2;它们是平衡相.两相的数量满足杠杆定律,以这两相混合的自由能在M点.这时的自由能最低,它们才是这个温度下的平衡相.注意平衡相是以共切点的成分来分配,如果连接两曲线的最低点,以这样的成分的两相混合,尽管每一相的自由能比切点低,但数量按杠杆定律分配后的混合自由能在3点,依然高于M点结论:二元合金两相平衡的条件是能够作出这两相自由能曲线的工切线.公切线在两条曲线上的切点的成分坐标值便是这两个相在给定温度下的平衡成分.推论三个溶体平衡共存的条件是在给定的温度下,公切线能同时切过三条自由能曲线.或曰这三个溶体的自由能曲线有公切线.这三个切点的成分坐标值便是这三个相在给定温度下的平衡成分. 10相律—相律是描述系统的组元数,相数和自由度间关系的法则.相律有多种,其中最基本的是吉布斯相律,其通式f=C-P+2式中,C为系统的组元数,P为平衡共存的相的数目.自由度f不能为负值.对于恒压条件:f = c – p + 1.系统中有p相,c个组元,则成分引起的变数p(c-1)个.系统总的变数为p(c-1)+1.在多相平衡时,任一组元在各相间的化学位相等, 每个组元可写出个p-1等式,平衡条件总数为c(p-1)11几种二元相图.匀晶相图.两组元在液态和固态都能无限互溶.如Cu—Ni,Ag—Au形成二元合金对应的相图就是二元匀晶相图.相图的构成:由两条曲线将相图分为三个区.左右两端点分别为组元的熔点.上面的一条曲线称为液相线,液相线之上为液相的单相区,常用L表示;下面的一条曲线称为固相线,固相线之下为固溶体的单相区,常用α表示;两条曲线之间是双相区,标记L+α表示.二元共晶相图.两组元在液态下无限互溶,固态下有限溶解,一组元溶入另一组元中时都使凝固温度下降,并发生共晶转变.如Pb—Sn,Ag—Cu 等形成二元合金对应的相图就是二元匀晶相图.相图的构成:t A E和t B E为两液相线,与其对应的t A C和t B D为两固相线;CG和DH固溶体α,β的溶解度随温度变化线;CED为水平共晶线.将相图分成三个单相区L,α,β;三个双相区L＋α,L＋β,α＋β和一个三相区L＋α＋β,即CED为共晶线.二元包晶相图.两组元在液态下无限互溶,固态下有限溶解,并且发生包晶转变.相图的构成:ac和bc 为两液相线,与其对应的ad和bp为两固相线;df和pg固溶体α,β的溶解度随温度变化线;dpc为包晶转变线.它们分隔相图为三个单相区L,α,β;三个双相区L＋α,L＋β,α＋β; 一个三相区L＋α＋β,即水平线dpc 为包晶线.第四章单组元材料的结晶1凝固状态的影响因素1物质的本质.原子以那种方式结合使系统吉布斯自由能更低.温度高时原子活动能力强排列紊乱能量低,而低温下按特定方式排列结合能高可降低其总能量.这是热力学的基本原则2熔融液体的粘度:粘度表征流体中发生相对运动的阻力,随温度降低,粘度不断增加,在到达结晶转变温度前,粘度增加到能阻止在重力作用物质发生流动时,即可以保持固定的形状,这时物质已经凝固,不能发生结晶.例如玻璃,高分子材料3熔融液体的冷却速度:冷却速度快,到达结晶温度原子来不及重新排列就降到更低温度,最终到室温时难以重组合成晶体,可以将无规则排列固定下来.金属材料需要达到106℃/s才能获得非晶态.2结晶的热力学条件.结晶过程不是在任何情况下都能自动发生.自然界的一切自发转变过程总是向着自由能降低的方向进行.因为液体的熵值恒大于固体的熵,所以液体的曲线下降的趋势更陡,两曲线相交处的温度T m,当温度T= T m时,液相和固相的自由能相等,处于平衡共存,所以称T m为临界点,也就是理论凝固温度.当T< T m时,从液体向固体的转变使吉布斯自由能下降,是自发过程,发生结晶过程;反之,当T> T m时,从固体向液体的转变使吉布斯自由能下降,是自发过程,发生熔化过程.所以结晶过程的热力学条件就是温度在理论熔点以下.3结晶过程.温度变化规律:材料的熔体在熔点以上不断散热,温度不断下降,到理论结晶温度并不是马上变成固态的晶体,继续降温而出现过冷.过冷到某一程度开始结晶,放出结晶潜热,可能会使其温度回升.到略低于熔点的温度时,放出的热量和散热可达到平衡,这时处于固定温度,在冷却曲线上出现平台.结晶过程完成,没有潜热的补充,温度将重新不断下降,直到室温.组织的变化在一定的过冷度下,液态的熔体内首先有细小的晶体生成,称为形核.随后已形成的晶核不断的长大,同时在未转变的液体中伴随新的核心的形成.生长过程到相邻的晶体互相接触,直到液体全部转变完毕.每个成长的晶体就是一个晶粒,它们的接触分界面就形成晶界. 4自发形核1能量变化.在一定的过冷度下,液体中若出现一固态的晶体,该区域的能量将发生变化,一方面一定体积的液体转变为固体,体积自由能会下降,另一方面增加了液－固相界面,增加了表面自由能2临界大小.在一定过冷度下,ΔG V为负值,而σ恒为正值.可见晶体总是希望有最大的体积和最小的界面积.设ΔG V和σ为常数,最有利的形状为球.当细小晶体的半径大于临界尺寸,晶体长大时吉布斯自由能下降,这种可以长大的小晶体称为晶核.如果它的半径小于临界尺寸,晶体长大时吉布斯自由能将上升,自发过程为不断减小到消失3晶核的来源.熔体在熔点附近时,处在液态总体的排列是无序的,但局部的小区域并非静止不动的,原子的运动可造成局部能量在不断变化,其瞬间能量在平均值的上下波动,对应的原子排列在变化,小范围可瞬间为接近晶体的排列,其范围大小对应的能量于平均能量之差ΔG小于临界尺寸的(晶胚)下一步减小到消失,大于临界尺寸的可能不断长大,晶核.等于临界尺寸大小的晶核高出平均能量的那部分称为“形核功”.过冷度愈小,固—液自由能差也小,临界尺寸大,形核功也高,出现的几率也小.太小的过冷度在有限的时空范围内不能形核5非自发形核.如果形核不是在液体内部,如附着在某些已存在的固体(液体中存在的未熔高熔点杂质),例如在固体上形成球冠形,这时可以利用附着区原液体和杂质的界面能,特别是核心和杂质间可能有小的界面能.这种依附在某些已有的固体上形核称之为6晶核的长大一长大条件.从热力学分析可知,要使系统的自由能下降,在液—固界面附近的部分液体转变为固体,依然要求在界面附近要存在过冷度,前面冷却曲线上平台和理论结晶温度之差就是长大所要求的过冷度,也称为“动态过冷度”.金属材料的动态过冷度很小,仅0.01—0.05℃,而非金属材料的动态过冷度就大得多.若液—固界面处于平衡,则界面的温度应该为理论结晶温度.二长大速度.凝固过程中,晶体在不断长大,界面在单位时间向前推移的垂直距离称为长大线速度三正温度梯度下晶体的长大.正温度梯度是指液—固界面前沿的液体温度随到界面的距离的增加而升高,这时结晶过程的潜热只能通过已凝固的固体向外散失.平衡时界面的温度为理论结晶温度,液体的温度高于理论结晶温度.当通过已凝固的固体散失热量时,达到动态过冷的部分液体转变为固体,界面向前推移,到达理论结晶温度处,生长过程将停止.所以这时界面的形状决定于散热,实际上为理论结晶温度的等温面.在小的区域内界面为平面,局部的不平衡带来的小凸起因前沿的温度较高而放慢生长速度,因此可理解为齐步走,称为平面推进方式生长.四负温度梯度下晶体的长大.负温度梯度是指液—固界面前沿的液体温度随到界面的距离的增加而降低,这时结晶过程的潜热不仅可通过已凝固的固体向外散失,而且还可向低温的液体中传递.在小的区域内若为平面,局部的不平衡可带来某些小凸起,因前沿的温度较低而有利生长,因而凸起的生长速度将大于平均速度,凸起迅速向前发展,可理解赛跑的竞争机制,在凸起上可能再有凸起,如此发展而表现为数枝晶的方式长大.枝晶间的空隙最后填充,依然得到完整的晶体. 7树枝晶的生长按树枝方式生长的晶体称为树枝晶,先凝固的称为主干,随后是分支,再分支.①纯净的材料结晶完毕见不到树枝晶,但凝固过程中一般体积收缩,树枝之间若得不到充分的液体补充,树枝晶可保留下来②生长中晶体分支受液体流动,温差,重力等影响,同方向的分支可能出现小的角度差,互相结合时会留下位错③材料中含有杂质,在结晶时固体中的杂质比液体少,最后不同层次的分枝杂质含量不相同,其组织中可见树枝晶8非金属晶体的长大正温度梯度下,等温面和有利的晶体表面不相同时,界面会分解为台阶形.在表面的台阶处有利晶体的生长,这时原子从液体转移到固体中增加的表面积较小,台阶填充完后在表面生长也需要一定的临界尺寸,表现为非金属生长的动态过冷度比金属大,其中特别是螺位错造成的表面台阶对生长有利,并且是永远填不满的台阶. 9界面结构对晶体生长影响-受界面能和表明熵的影响,液－固界面的微观结构有两中类型:平滑型(晶面型)界面上原子排列平整,通常为晶体的某一特定晶面,界面上缺位或单贴原子较少.粗糙型(非晶面型) 界面上缺位或单贴原子较多,粗糙不平,不显示任何晶面特征.大多金属材料时如此.粗糙界面生长时向各个方向无区别.对于平滑界面能低的晶面与等温面不重和,原子将在台阶面处生长.（无台阶时,少量的原子很难吸附在光滑平面上,需要一批原子<二维晶核>,所需的动态过冷度较大.最终的形状与晶体的各向异性相关,对应独特的外形10铸件晶粒大小的控制从液体凝固后,每个晶核生长成一个晶粒,晶核多晶粒的尺寸自然就小.凝固理论分析表明晶粒尺寸决定于N/G,即形核率高晶粒细小,而长大速度快,晶粒尺寸增大.控制原理与方法:生产过程通常希望材料得到细小的尺寸,为此控制晶粒尺寸的方法有:第一,降低浇注温度和加快冷却速度,如金属模,或加快散热,尽管形核率和长大速度都提高,但形核率的提高快得多,所得到的晶粒将细化,可是快冷却速度会增加零件的内应力有时甚至可能造成开裂,有时因生产环境和零件尺寸达不到快速冷却.第二,加变质剂即人为加入帮助形核的其它高熔点细粉末,如在铜中加少量铁粉或铝中加Al2O3粉等,以非均匀方式形核并阻碍长大.第三,铸件凝固中用机械或超声波震动等也可细化晶粒尺寸.若希望晶粒粗大,如用于高温的材料,对这些因素进行相反的操作.。