《材料物理效能》基本要求
一，基本概念：
1. 摩爾熱容: 使１摩爾物質在沒有相變和化學反應的條件下，溫度公升高1k所需要的能量,它反映材料從周圍環境吸收熱量的能力，它與溫度、質量、過程有關。
用cm 表示，單位為j/(mol·k)。
2. 晶格熱振動： 晶體點陣中的質點(原子,離子)總是圍繞著平衡位置作微小振動.
3. 聲子（phonon）: 聲子是晶體中晶格集體激發的準粒子，就是「晶格振動的簡正模能量量子。
聲子與光子(光的量子)相似，可視為具有粒子性的波包。化學勢為零，屬於玻色子。
4. 德拜溫度：德拜模型認為，晶體對熱容的貢獻主要是低頻彈性波的振動，聲頻支的頻率具有0～ωmax 分布，其中，最大頻率所對應的溫度即為德拜溫度：稱為德拜特徵溫度。
5. 示差熱分析法（differential thermal analysis, dta
5. ）: 利用在相同條件下加熱或冷卻時,試樣和標準樣的溫度差與溫度或時間關係,對組織結構進行分析的一種技術。
6. 差動掃瞄量熱法（differential scanning calorimetry, dsc）: 用差動方法測量加熱或冷卻過程中，將試樣和標準樣的溫度差保持為零時，所需要補充的熱量與溫度或時間的關係。
7. 禁帶：能隙所對應的能帶，或允帶間電子禁止的能級所對應的能帶。
8. 導帶：具有空能級允帶中的電子（未滿帶的電子），在外電場作用下可參與導電。這種未滿的允帶稱為導帶。
9. 固體電解質：具有離子電導的固體物質．離子晶體要具有離子電導的特性，必須：電子載流子的濃度小；離子晶格缺陷濃度大，並參與電導。
10. 本徵電導：源於晶體點陣的基本離子的運動。固有電導中，載流子由晶體本身的熱缺陷提供。
11. 雜質電導：由固定較弱的雜質離子的定向運動。填隙雜質或置換雜質（溶質）。
12. 霍爾效應: 沿x軸通入電流，z方向上加磁場，y方向上將產生電場。實質：運動電荷在磁場中受力所致。
13. 塞貝克效應：當兩種不同的導體組成乙個閉合迴路時，若在兩接頭處存在溫度差則迴路中將有電勢及電流產生，這種現象稱為塞貝克效應。
14. 玻爾帖效應：當有電流通過兩個不同導體組成的迴路時，除產生不可逆的焦耳熱外，還要在兩接頭處出現吸熱或放出熱量q的現象。
15. 磁疇：在未加磁場時鐵磁體內部已經磁化到飽和狀態的小區域。
16. 磁致伸縮效應：鐵磁體在磁場中被磁化時，其形狀和尺寸都發生變化的現象。
17. 退磁場：非閉合迴路磁體磁化後，磁體內部產生乙個與磁化方向相反的磁場。
18. 自發磁化：在未加磁場時鐵磁金屬內部的自旋磁矩已經自發地排向了同一方向的現象．
19. 技術磁化：在外磁場的作用下，鐵磁體從完全退磁狀態磁化到飽和的內部變化過程。
20. 磁滯損失： 磁滯迴線所包圍的面積相當於磁化一周所產生的能量損耗。
21. 磁導率：當外磁場h增加時，磁感應強度b增加的速率叫磁導率，用表示， 即=b/h。
22. 抗磁性: 定義:
當材料被磁化後,磁化向量與外加磁場的方向相反時，固體表現為抗磁性。抗磁性物質的抗磁性一般很微弱，磁化率χ 是甚小的負常數(m與h反向)，一般約為~10-6 數量級。抗磁性是電子電子的循軌運動在外加磁場作用下的結果.
任何金屬都具有抗磁性.
23. 反鐵磁性：由於交換作用，反鐵磁性體的原子磁矩在同一子晶格中，無外磁場的作用時，磁矩是同向排列的，具有一定的磁矩；在不同的子晶格中磁矩是反向排列。
兩個子晶格中自發磁化強度大小相同，方向相反，整個晶體m＝0。反鐵磁性物質大都是非金屬化合物，如feo，nif2
24. 滯彈性：是指在彈性範圍內出現的非彈性現象。彈性蠕變和彈性後效都是彈性範圍內應變的變化落後於應力的現象。
25. 瑞利磁滯迴線：當外磁場的振幅不大(磁化基本上為可逆)時,得到在原點附近具有正負對稱變化的磁滯迴線.
26. 內耗：固體材料對振動能量的損耗稱為內耗，它代表材料對振動的阻尼能力。
27. 滯彈性：在彈性範圍內出現的非彈性現象（如彈性蠕變和彈性後效）。
28. 滯彈性內耗：由滯彈性產生的內耗。
29. 彈性模量：在彈性範圍內，引起物體單位變形所需要的應力大小。
即材料所受應力σ與應變ε之間的線性比例係數，σ = eε，其中稱為彈性模量。它表示材料彈性變形的難易程度。
二，基本理論（含微觀機理）：
熱學: １．杜隆—珀替定律；
杜隆—珀替定律：「恆壓下元素的原子熱容等於25j/k·mol」。實際上大部分元素的原子熱容都接近25 j/k·mol，特別在高溫時符合得更好。
２．愛因斯坦模型；３．德拜的比熱模型
熱膨脹：微觀機理
電學: 1. 量子自由電子理論; 2. 能帶理論; 3.離子導電機制
磁學: 1．鐵磁金屬的自發磁化理論; 2. 矯頑力理論（應力理論，雜質理論）
彈性與內耗: 1．彈性理論；２．滯彈性內耗機制（馳豫理論的基本思想）
三，基本規律（含影響因素）
熱學：熱容的實驗規律，影響熱容的因素及規律（溫度，組織轉變，結構相變，合金成分等）
熱膨脹：熱膨脹的實驗規律；常見材料（如鋼組織）的膨脹規律
電學：導體，半導體，絕緣體的導電性隨溫度的變化規律；影響導電性的因素
磁學：ｍ－ｔ曲線；磁化規律；影響鐵磁性的因素（組織敏感參量和組織不敏感參量）
彈性與內耗：內耗的實驗測定；**克內耗實驗
四，實驗測量方法與原理
熱學：熱容的測定及熱分析方法
熱膨脹：熱膨脹的測量方法
磁學：磁性的測量方法及原理（如矯頑力等）
彈性與內耗：彈性模量及內耗的測量原理；碳在α－fe中的擴散係數和擴散啟用能的測定．
1.什麼叫固體的熱容?它與哪些量有關?如何分類?
2.一般情況下,固體熱容隨溫度t是如何變化的?在高溫區及低溫區各滿足什麼規律?
3.愛因斯坦熱容理論的基本思想是什麼?他在哪些方面獲得了成功?
4.什麼叫德拜溫度? 德拜溫度與熔點tm或晶格最大振動頻率有何關係?
5.一級相變與二級相變對熱容的影響有何不同? 試舉例說明.
6.何謂dsc熱分分析? 較dta分析法有何優點?
7.簡述撒克司法測量比熱容的基本原理.
8.試分析ni3fe合金有序-無序轉變對比熱的影響.
9. 熱膨脹的物理本質是什麼?試用雙原子模型說明固體熱膨脹的物理本質。
10.反常膨脹有何意義，舉例說明之。何謂膨脹合金? 膨脹合金的特點與機理是什麼?
11.鋼的組織中什麼組織的比容最大，什麼組織的比容最小？鋼的線膨脹係數何者最大，何者最小？
12.光學膨脹儀的基本原理是什麼? 標準樣的功能是什麼?對標準樣有何要求?
13.示差光學膨脹儀較普通光學膨脹儀有何優點?
14.光干涉法膨脹儀的基本原理是什麼?(光的干涉條件是什麼?如何實現?如何計算試樣的膨脹量?)
15.電感式膨脹儀的基本原理是什麼?有何特點?
16.什麼叫塞貝克效應?其機理是什麼?有何應用?
17.影響熱電勢的因素有哪些?合金形成化合物時,共價鍵的加強對熱電勢有何影響?
18.什麼叫玻爾帖效應?其機理是什麼?有何應用?
19.何謂磁矩? 磁矩的最小單元是什麼？電子磁矩可分哪幾部分？原子的總磁矩與原子結構有何關係？
20．何謂磁化? 何謂磁化強度m？磁化強度m與磁場強度h有何關係？
21．何謂鐵磁性?鐵磁性物質與順磁性物質的有何區別?
22.何謂抗磁性?產生抗磁性的根源是什麼?抗磁性物質的磁化強度與磁場強度呈何種函式關係?
23. 基本概念:磁導率,矯頑力,磁疇,自發磁化,退磁場, 磁晶各向異性,磁致伸縮效應.產生鐵磁性條件.
24.影響金屬鐵磁性的因素(應力,熱處理,冷加工,雜質成分.)
25. 鐵磁性的測量（hc，磁滯迴線等）
26：鋼的組織的磁性
27.磁疇為何要分疇？由哪些能量相互競爭平衡？
28.技術磁化共分幾個過程，各有何特點？
29. 應力，非磁雜質，缺陷對磁化過程有何作用和影響？
30.疇壁為什麼會定扎非磁雜質和缺陷？
31. 什麼叫滯彈性內耗？它與靜滯後內耗有何不同？置換原子是否能產生應力感生有序？與溶質原子濃度有何關係？
32. 什麼叫**克（j.snoek）內耗峰，它與c(n)原子濃度及晶粒大小有何關係？
33. 如何測定碳在α-fe中的擴散啟用能？
《材料物理效能》內容簡介
第一章. 材料的熱效能
由於材料和製品往往要應用於不同的溫度環境中，很多使用場合還對它們的熱效能有著特定的要求，因此熱學效能也是材料重要的基本性質之一。
固體材料的一些熱效能如比熱，熱膨脹、熱傳導等都直接與晶格振動有關，因此我們首先介紹熱力學與統計力學一些概念和晶格振動的有關內容。
1 材料的熱容
熱容的概念:
熱容的定義：物體在溫度公升高1k時所吸收的熱量稱作該物體的熱容．
摩爾熱容：使１摩爾物質在沒有相變和化學反應的條件下，溫度公升高1k所需要的能量,它反映材料從周圍環境吸收熱量的能力.它與溫度,質量,過程有關。
通常工程上所用的平均熱容是指物體從溫度t1到t2所吸收的熱量的平均值：
平均熱容是比較粗略的，t1～t2的範圍愈大，精確性愈差， 而且應用時還特別要注意到它的適用範圍(t1～t2)。
另外物體的熱容還與它的熱過程性質有關，假如加熱過程是恆壓條件下進行的，所測定的熱容稱為恆壓熱容(cp)。
假如加熱過程是在保持物體容積不變的條件下進行的，則所測定的熱容稱為恆容熱容(cv)。
由於恆壓加熱過程中，物體除溫度公升高外，還要對外界作功(膨脹功)，所以每提高1k溫度需要吸收更多的熱量，即cp>cv，
1.1晶態固體熱容的經驗定律和經典理論
晶體的熱容，元素的熱容定律——杜隆—珀替定律：「恆壓下元素的原子熱容等於25j/k·mol」。實際上大部分元素的原子熱容都接近25 j/k·mol，特別在高溫時符合得更好。
化合物熱容定律——柯普定律：「化合物分子熱容等於構成此化合物各元素原子熱容之和」。
根據晶格振動理論，乙個摩爾固體中有n個原子，總能量為：
e = 3nkt=3rt4.3)
式中 n—阿佛加德羅常數；t—絕對溫度(『k)；k—波爾茨曼常數；r＝8.314(j/k·mol)—氣體普適常數。
按熱容的定義，有:
cv= (de/dt)v = 3nkb = 3r =24.91 j/(mol.k4.4）
1.2晶態固體熱容的量子理論
1.2.1 愛因斯坦模型
愛因斯坦提出的假設是：晶體中所有的原子都以相同的頻率振動.
材料物理效能
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