材料物理複習重點

2021-03-04 09:36:42 字數 2471 閱讀 8620

bcs理論把超導現象看作一種巨集觀量子效應。它提出,金屬中自旋和動量相反的電子可以配對形成所謂「庫珀對」,庫珀對在晶格當中可以無損耗的運動,形成超導電流。

(8)超導體的三個效能指標

1,臨界溫度。即超導體保持其超導性的最高溫度

2。臨界磁場,即超導體保持其超導性和完全抗磁性的最強磁場

3,臨界電流,即超導體保持其超導性所能承載的最大電流。。

(9)珀爾帖效應

兩種不同的金屬構成閉合迴路,當迴路中存在直流電流時,兩個接頭之間一端吸熱,一端放熱,產生溫差。這就是珀爾帖效應(peltiereffect)。

(10)塞貝克效應

在兩種不同導電材料構成的閉合迴路中,當兩個接點溫度不同時,迴路中產生的電勢使熱能轉變為電能的一種現象

(11)約瑟夫森效應

a, b兩金屬夾一絕緣薄膜並施加電壓v,由於隧道效應有電流通過。

正常傳導和超導狀態的i-v關係不同。超導狀態下電壓到某臨界值時突然產生電流。

(12)交流磁滯迴線

交流磁化過程中,由於磁場強度是週期性對稱變化的,所以磁感應強度也跟著週期性對稱地

變化,變化乙個週期構成一曲線稱為交流磁滯迴線。

(13)固態擴散第一定律

穩態擴散條件下,擴散通量與介面處的體積濃度梯度成正比,擴散方向與濃度梯度的方向相反。設擴散是沿x軸方向進行,則擴散第一定律的表示式為:

(14)柯肯達爾效應

柯肯達爾效應(kirkendall effect)原來是指兩種擴散速率不同的金屬在擴散過程中會形成缺陷,現已成為中空奈米顆粒的一種製備方法。可以作為固態物質中一種擴散現象的描述。

(15)上坡擴散

溶質原子由低濃度區向高濃度區進行的擴散稱為上坡擴散

(16)杜隆-珀替定律

固體的摩爾熱熔為常數3r

(17)形狀記憶效應

它是指具有一定形狀的固體材料,在某種條件下經過一定的塑性變形後,加熱到一定溫度時,材料又完全恢復到變形前原來形狀的現象。即它能記憶母相的形狀。

(18)魏德曼-弗蘭茲-洛倫茲定律

在室溫時,金屬的熱導率和電導率的比值是乙個常數,不隨金屬不同而改變。公式:λ/σ=w

簡答題:

(1) 位錯對晶體效能的影響(p67)

問答題:

比較貝氏體轉變,馬氏體轉變和珠光體轉變的異同?

馬氏體(m):指碳在α- fe中的過飽和固溶體。當含碳量大於 1.

0% 時,斷面呈針狀,稱為針頭馬氏體,其特點是硬度高而脆性大。當含碳量小於 0.2% 時,其形狀為一束束相互平行的細條,稱為板條馬氏體,具有良好的強度和較好的塑性。

當含碳量在0.2%~1.0%時,為針狀和板條狀的混合組織。

馬氏體的硬度主要取決於馬氏體中的含碳量,含碳量越高,其硬度也越高,但當含碳量大於 0.6% 時,淬火鋼的硬度增加很慢。

貝氏體(b):鋼在奧氏體化後被過冷到珠光體轉變溫度區間以下,馬氏體轉變溫度區間以上這一中溫度區間(所謂「貝氏體轉變溫度區間」)轉變而成的由鐵素體及其內分布著瀰散的碳化物所形成的亞穩組織。在貝氏體轉變溫度偏高區域轉變產物叫上貝氏體(up bai-nite)(350℃~550℃),其外觀形貌似羽毛狀,也稱羽毛狀貝氏體。

衝擊韌性較差,生產上應力求避免。在貝氏體轉變溫度下端偏低溫度區域轉變產物叫下貝氏體(ms~350℃)。其衝擊韌性較好。

為提高韌性,生產上應通過熱處理控制獲得下貝氏體。 上貝氏體由許多從奧氏體晶界向晶內平行生長的條狀鐵素體和在相鄰鐵素體條間存在的斷續的,短桿狀的滲碳體組成。下貝氏體由含碳過飽和的片狀鐵素體和其內部析出的微細的碳化物組成。

珠光體:奧氏體從高溫緩慢冷卻時發生共析轉變所形成的,其立體形態為鐵素體薄層和碳化物(包括滲碳體)薄層交替重疊的層狀復相物。珠光體的效能介於鐵素體和滲碳體之間,強韌性較好.

其抗拉強度為750 ~900mpa,180 ~280hbs,伸長率為20 ~25%,衝擊功為24 ~32j.

(1) 三大材料導電理論的異同點

經典自由電子理論,認為金屬中的價電子就像氣體分子,是經典粒子。它們無相互作用,在金屬內自由運動,相互碰撞,並與離子碰撞,達到熱平衡,用經典波爾茲曼分布來描述。

經典自由電子理論用波爾茲曼分布來描述自由電子氣,無法解釋金屬中自由電子的比熱容。因為按能量均分定理,n個價電子的金屬,應具有3nkb/2的熱容,這與實驗值不符。

量子自由電子理論,是經典自由電子理論的量子統計修正。從金屬中的價電子是全同無相互作用的費公尺子系統出發,根據泡利不相容原理,可以求得平衡狀態下自由價電子符合量子統計的費公尺分布。根據這一分布,可以很好的解釋金屬中電子的比熱容。

能帶理論,則解釋了絕緣體和半導體,特別是半導體的導電性。引入晶格對自由電子,以及自由電子相互之間的作用。把晶格對自由電子和自由電子相互之間的作用看作乙個週期場,價電子在這樣的週期場下運動,即單電子近似。

可以發現,價電子的能級在對原有能級的修正下,成帶狀分布。被填滿的能帶,在外電場的作用下不發生狀態空間的移動,即沒用巨集觀導電性。未填滿的能帶,則在外電場的作用下,發生狀態空間的移動,呈現電子整體運動,即導電性。

半導體則是雖然自由價電子填滿整個能帶,但由於禁帶很窄,熱漲落就可以使價帶的電子躍遷至導帶,形成導帶電子和空穴。

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