4-1铁电材料的基本知识

钢铁材料基础知识1 材料：金属、非金属2 金属材料：共性：有光泽、良的导热导电性能，金属学中分为晶体黑色金属：铁、钴、镍有色金属（非黑色金属）3 钢铁材料纯铁、钢材、铸铁3.1 纯铁：铁的密度为7.9克/立方厘米，熔点，是1534℃，3.2 钢：铁中加入碳，0.02-2.11%之间，理论上讲，我们使用的是钢，丌是铁，有时将低碳钢叫做铁，是错误的。

3.3 钢的一些性能物理性能熔点在1148℃以上；密度在7.85克/立方厘米；线膨胀系数10.6-12×10-6×/℃；弹性模量E=210GPa材料力学中简支梁公式y=PX/12EI×（3l2/4-x2）最大挠度y=PL3/48EJ I 惯性矩悬臂梁y=PX2/6EI×（3l-x）最大挠度y= PL3/3EJRmax=Mmax/WZGB228-1987 金属拉伸试验方法GB/T228-2002 金属材料室温拉伸试验方法开始改GB/T228.1-2010 金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法抗拉强度Re（σb）；屈服强度Rm（σs）；断后伸长率A%；硬度（HB、HR、）不抗拉强度紧密相关大约是Re=0.3-0.6HBGB/T229-2007 金属材料夏比摆锤冲击试验方法冲击吸收能量K（94标准为吸收功）化学性能：五大元素 C Si Mn S P 影响韧性碳对钢材性能的影响铁中加入碳之后，随着碳含量增加，钢材的抗拉强度增加。

韧性下降4 钢材的种类按化学成份分类(1) 碳素钢：a.低碳钢（C≤0.25%）；b.中碳钢（0.25≤C≤0.60%）；c.高碳钢（C≥0.60%）。

(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）b.中合金钢（合金元素总含量>5~10%）c.高合金钢（合金元素总含量>10%）。

按用途分(1)普通钢a.碳素结构钢：。

b.低合金结构钢c.特定用途的普通结构钢(2)优质钢（包括高级优质钢）(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。

铁电材料的性质研究随着人类科技的不断进步，材料科学领域发展迅速，特别是铁电材料的研究备受关注。

铁电材料具有非常特殊的电学性质，可广泛应用于信息存储、传感器、微机电系统等领域。

本文将着重介绍铁电材料的性质研究。

一、什么是铁电材料？铁电材料是指在外电场作用下，能够在晶体中产生电偶极矩并保留这种状态的材料。

这种电偶极矩具有相对稳定的极性，可以被逆转，因此铁电材料也被称为可逆极化材料。

铁电材料按照晶体结构分类，大致可分为四类：正交铁电材料、四方铁电材料、三斜铁电材料和尖晶石铁电材料。

各种铁电材料的性质及应用范围都有所不同，需要根据实际需要进行选择。

二、铁电材料的性质铁电材料具有独特的电学性质，其中主要有以下几个方面：1. 铁电性：铁电材料是因为具备强烈的电极化性而被称为铁电材料。

这种电极化性可通过施加外电场产生电偶极矩来描述，电偶极矩的方向与外电场的方向相同。

2. 铁磁性：很多铁电材料都具备铁磁性，例如BaTiO3。

此时，不仅仅可以通过施加外电场来改变电偶极矩的方向，此时还可以通过施加外磁场来改变电偶极矩的方向。

3. 非线性光学：铁电材料可以产生非线性光学现象，例如次谐波产生和光学非线性信号放大，这使得铁电材料在激光技术等方面有着广泛的应用。

4. 压电效应：铁电材料具有良好的压电效应，由于压电效应可以将电能转换成机械能，因此铁电材料被应用于传感器、换能器等领域。

三、铁电材料的研究进展随着人们对材料科学的深入研究，铁电材料也得到了广泛的关注。

在铁电材料的研究方面，人们主要关注以下几个方面：1. 研究其铁电性质：铁电性是铁电材料最基本，也最重要的性质，研究铁电性质是探究铁电材料的主要途径。

2. 探索其应用领域：铁电材料有着广泛的应用领域，人们探索其应用领域也是研究铁电材料的重要方向之一。

3. 研究其微观结构：铁电材料的微观结构对其铁电性质有极大的影响，因此研究其微观结构也是铁电材料研究的一个重要方向。

4. 研究制备方法：人们在对铁电材料的研究中也探索了不同的制备方法，不断寻求更好的方法以获得更高质量和更广泛的应用。

电厂金属材料基础知识要点金属材料的基础知识一、金属材料的分类方法：金属材料分为两大类：即黑色金属与有色金属1、黑色金属元素：铁、锰、铬2、有色金属元素：除上述三种元素外，其余称为有色金属元素。

通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，以铁为基的合金称为钢，以其余金属元素为基的合金称为有色金属。

二、金属材料的表示方法。

①钢的编号方法：根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定，一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

世界各国的钢号表示方法不一致，主要由于习惯上各自采用本国的国家标准，某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法，这给技术交流等带来很大的不便。

②有色金属的编号方法：有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同，都是采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

由于铝合金与钛合金分类方法相对简单，放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。

三、合金元素在钢中的作用1、铝（Al）熔点为660℃，主要用于脱氧和细化晶粒，在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层，含量高时，提高钢高及抗氧化能力，固溶强化作用大。

2、碳（C）是钢中的基本化元素之一，钢中随着碳含量的增加，其强度和硬度也随之增加，但其塑性和韧性则随之降低。

碳含量每增加0.1%，钢材抗拉强度大约提高90MPa，屈服强度大约提高40~50 MPa, 碳同时也能提高钢材的高温强度，在焊接碳含量较高的钢材时，焊接热影响区易出现淬硬现象，易产生冷裂纹的倾向。

因此，一般用于焊接结构压力容器，主要受压主件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25%。

3、铬（Cr）熔点为1920℃，增加钢的淬透性并有二次硬化作用，在轴承钢和工具钢中，铬提高碳钢的耐磨性，在不锈耐热钢中，当超过铬含量12%时，使其具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性，介质腐蚀性能，并增加钢的热强性，但含量高时或处理不当，易产生α相和475℃脆相，钢的可焊性随铬含量增加而降低，主要是焊接过程中易产生冷裂纹。

【高中化学】化学铁电材料铁电材料所谓铁电材料，是指材料的晶体结构在不加外电场时就具有自发极化现象，其自发极化的方向能够被外加电场反转或重新定向。

铁电材料的这种特性被称为“铁电现象”或“铁电效应”。

铁电现象就是在一种名叫钙钛矿的材料中辨认出的，而钙钛矿材料的晶格点阵中的离子，就是在某一方向上被拆分变成的也已负离子，也就是在钙钛矿晶体内部产生了一个电耦极子。

当给这种晶体加之一个电压时，这些耦极子就可以在电场促进作用下排序。

发生改变电压的方向，可使耦极子的方向探底回升。

耦极子的这种可以高速运行性，意味著它们可以在记忆芯片上则表示一个“信息单元”。

而且，即使在电压断裂时，这些耦极子也可以维持在原来的边线，并使铁电存储器不用电就能够留存数据。

这与大多数计算机中采用的随机存取存储器的记忆芯片显著相同，后者须要用电就可以留存数据。

目前，铁电效应已在低容量的铁电存储器芯片中得到应用。

每个铁电数据存储元件由夹在两个金属电极之间的一片钙钛矿薄膜组成。

以前，当钙钛矿薄膜厚度小于4纳米时，铁电现象便似乎消失了。

但斯蒂芬森领导的科研小组在1.2纳米厚（即仅6个离子厚）的铁电材料薄膜中观察到了铁电现象。

现在辨认出，具备铁电性的晶体很多，但归纳出来可以分成两大类：a.一类以磷酸二氢钾kh2po4--简称kdp--为代表，具有氢键，他们从顺电相过渡到铁电像是无序到有序的相变。

以kdp为代表的氢键型铁晶体管，中子绕射的数据显示，在居里温度以上，质子沿氢键的分布是成对称沿展的形状。

在低于居里温度时，质子的分布较集中且不对称于邻近的离子，质子会较靠近氢键的一端。

b.另一类则以钛酸钡为代表，从顺电相到铁电像的过渡阶段就是由于其中两个子晶格出现相对加速度。

对于以为代表的钙钛矿型铁电体，衍射实验证明，自发性极化的发生就是由于正离子的子晶格与负离子的子晶格出现相对加速度。

金属材料的基础知识一、金属材料的分类方法：金属材料分为两大类：即黑色金属与有色金属1、黑色金属元素：铁、锰、铬2、有色金属元素：除上述三种元素外，其余称为有色金属元素。

通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，以铁为基的合金称为钢，以其余金属元素为基的合金称为有色金属。

二、金属材料的表示方法。

①钢的编号方法：根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定，一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

世界各国的钢号表示方法不一致，主要由于习惯上各自采用本国的国家标准，某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法，这给技术交流等带来很大的不便。

②有色金属的编号方法：有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同，都是采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。

由于铝合金与钛合金分类方法相对简单，放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。

三、合金元素在钢中的作用1、铝（Al）熔点为660℃，主要用于脱氧和细化晶粒，在渗氮钢中促使形成坚硬耐蚀的渗氮层，含量高时，提高钢高及抗氧化能力，固溶强化作用大。

2、碳（C）是钢中的基本化元素之一，钢中随着碳含量的增加，其强度和硬度也随之增加，但其塑性和韧性则随之降低。

碳含量每增加0.1%，钢材抗拉强度大约提高90MPa，屈服强度大约提高40~50 MPa, 碳同时也能提高钢材的高温强度，在焊接碳含量较高的钢材时，焊接热影响区易出现淬硬现象，易产生冷裂纹的倾向。

因此，一般用于焊接结构压力容器，主要受压主件的碳素钢和低合金钢，其含碳量不应大于0.25%。

3、铬（Cr）熔点为1920℃，增加钢的淬透性并有二次硬化作用，在轴承钢和工具钢中，铬提高碳钢的耐磨性，在不锈耐热钢中，当超过铬含量12%时，使其具有良好的高温抗氧化性和耐氧化性，介质腐蚀性能，并增加钢的热强性，但含量高时或处理不当，易产生α相和475℃脆相，钢的可焊性随铬含量增加而降低，主要是焊接过程中易产生冷裂纹。

电子功能材料知识点总结一、电子功能材料的分类1. 金属材料：金属材料具有良好的导电性和导热性，通常用于制造电子器件的导线、电极、散热器等部件。

典型的金属材料包括铜、铝、铁、钴、镍等。

2. 半导体材料：半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的电导性能，广泛应用于电子器件中。

常见的半导体材料包括硅、锗、氮化镓、碳化硅等。

3. 绝缘体材料：绝缘体材料具有很高的电阻和介电常数，通常用于电子器件的绝缘层和封装材料。

常见的绝缘体材料包括玻璃、陶瓷、塑料等。

4. 导电聚合物材料：导电聚合物材料具有良好的导电性能和可塑性，可用于制造柔性电子器件和导电涂料。

典型的导电聚合物材料包括聚苯胺、聚噻吩、聚对苯二酮等。

5. 光电功能材料：光电功能材料能够将光能转换为电能或者将电能转换为光能，常用于光电器件和太阳能电池。

典型的光电功能材料包括硅、铟镓砷化物、有机光电材料等。

6. 磁电功能材料：磁电功能材料可以实现磁场与电场的相互转换，常用于传感器和电子存储器件。

典型的磁电功能材料包括铁电材料、铁磁材料、多铁材料等。

7. 储能功能材料：储能功能材料能够存储电能并具有可持续释放的特性，常用于储能器件和超级电容器。

典型的储能功能材料包括电解质、导电聚合物、石墨烯等。

二、电子功能材料的功能1. 电导率：电子功能材料具有不同的电导率，可用于制造导线、电极、晶体管等电子器件。

2. 磁性：电子功能材料具有不同的磁性，可用于制造磁记录器、传感器、电磁铁等磁性器件。

3. 光学：电子功能材料具有不同的光学性能，可用于制造光电器件、激光器件、光纤通信器件等。

4. 导热：电子功能材料具有不同的导热性能，可用于制造散热器、导热材料、热敏器件等导热器件。

5. 储能：电子功能材料具有不同的储能性能，可用于制造超级电容器、锂电池、太阳能电池等储能器件。

6. 传感：电子功能材料具有不同的传感性能，可用于制造温度传感器、压力传感器、湿度传感器等传感器。

三、电子功能材料的应用1. 电子器件：电子功能材料可用于制造电阻器、电容器、电感器、晶体管、集成电路等电子器件。

电介质材料在各类电子器件的功能实现中扮演着重要的角色，它又被称为电介质。

在电场的作用下，电介质中的带电粒子可以偏离原来的平衡位置，发生相对位移，进而产生电极化。

而某类特殊的电介质，在外部机械应力的作用下（如压应力）发生形变，这个形变可以导致极化，并且在该电介质的相对的两个断面形成符号相反的束缚电荷，而且束缚电荷的电荷密度正比于机械应力，这样一种特殊的电介质即为压电材料。

在压电材料中，又存在着一个特殊的分类，即热释电材料，在热释电材料中，温度的变化可以引起电极化，从而在存在温差的两个端面上形成电势差。

铁电材料又是一类特殊的热释电材料，铁电晶体一定是极性晶体，在一定温度范围内，即使不存在外加电场，晶体中的正、负电荷中心也不重合，每一个晶胞存在固有的电偶极矩，电偶极矩之间会发生长程的相互作用，因此一定区域中的电偶极子将产生平行排列而发生自发极化，而自发极化的方向可以随着外加电场方向的改变而改变。

以上所述的几种关系可以用以下的示意图1.1 来概括表达：图1.1. 电介质、压电、热释电、铁电材料关系图及电滞回线图原理：铁电材料是热释电材料的一个分支，它不仅具有自发极化，而且在一定温度范围内，自发极化随会随外电场的改变而改变，而且极化强度随外电场的变化存在一个如下图所示的滞回关系，这是铁电材料的一大特征，在铁电晶体两端加上电场E 后，极化强度P 随电场强度E 增加沿从坐标原点O 出发的曲线上升，中间有一段为线性上升，然后逐渐趋于平缓，最后达到饱和，不再上升。

而当E 下降，P 不沿原曲线下降，而是沿原曲线上方的曲线下降。

当E 为零时,极化强度P 不等于零而为P B,称为剩余极化强度。

只有加上反向电场E H 时P 才会等于零,E H 称为铁电材料的矫顽电场强度。

整条电滞回线如图所示。

铁电晶体是由许多小区域组成，这些小区域称为电畴，电畴内的极化方向一致，而相邻电畴的极化方向有所不同，因此众多电畴的电偶极矩的取向是随机的，表现出各向同性。

在一定温度范围内、单位晶胞内正负电荷中心不重合，形成偶极矩，呈现象极性。

这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化。

当施加外界电场时，自发极化方向沿电场方向趋于一致；当外电场倒向，而且超过材料矫顽电场值时，自发极化随电场而反向；当电场移去后，陶瓷中保留的部分极化量，即剩余极化。

自发极化与电场间存在着一定的滞后关系。

铁电晶体是由许多小区域(电畴)所组成，每个电畴内的极化方向一致，而相邻电畴的极化方向则不同。

从宏观来看，整个晶体是非极化的，呈中性。

在外电场作用下，极化沿电场方向的电畴扩大。

当所有电畴都沿外电场方向，整个晶体成为单畴晶体，即到达图上饱和点B,当外电场继续增加,此时晶体只有电子和离子极化,与普遍电介质一样，P与E成直线关系（BC段），延长BC直线交P轴于T,相应的极化强度Ps即为该晶体的自发极化强度。

在某一温度以上，铁电材料的自发极化即消失，此温度称为居里点。

它是由低温的铁电相改变为高温的非铁电相的温度其最基本的特性为在某些温度范围会具有自发极化，而且极化强度可以随外电场反向而反向，从而出现电滞回线。

自发极化铁晶体管是电介质中一类特别重要的介晶体管。

电介质的特性是：他们以感应而非以传导的方式传播电的作用与影响。

按照这个意义来说，不能简单的认为电介质就是绝缘体。

在电介质中起主要作用的是束缚着的电荷，在电的作用下，他们以正、负电荷重心不重和的电极化方式传递和记录电的影响。

而铁晶体管是-------即使没有外加电场，也可以显现出电偶极距的特性。

因其每单位晶胞带有电偶极矩，且其极化率与温度有关。

铁电材料电滞回线极化强度P和外电场E间的关系构成电滞回线。

一般而言，晶体的压电性质与自发极化性质都是由晶体的对称性决定的，可是对于铁晶体管，外电场能使自发极化反向的特征却不能由晶体的结构来预测，只能透过电滞回线的测定（或介电系数的测定）来判断。

电滞回线表示铁晶体管中存在domain。

铁晶体管通常是由许多称为domain的区域所组成，而在每一个domain里面有相同的极化方向，而与邻近的domain其极化方向不同。