《材料物理性能》PPT課件

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1、材料的物理性能第1章前言材料科學(xué)與工程是關(guān)于材料的成分與結(jié)構(gòu)（compositionandstructure）、合成與加工（synthesisandprocessing）、性質(zhì)（proporties）與服役性能（performance）這四個(gè)要素、以及它們兩兩之間的互相聯(lián)系的學(xué)科。本課程中，材料的性能是指“材料性質(zhì)”。它是材料科學(xué)與工程學(xué)科的四個(gè)基本要素之一。所謂的材料性能，是指在給定的外界環(huán)境中，材料受到某種作用時(shí)，其狀態(tài)所發(fā)生的變化。作用于材料上的作用因素通?？梢苑譃閼?yīng)力、溫度、磁場、電場、化學(xué)介質(zhì)、輻照等。受到這些因素作用時(shí)，材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一系

2、列的變化，伴隨之產(chǎn)生一些外在表現(xiàn)，也就是所謂的狀態(tài)的變化。材料的物理性能，是指材料受到外部作用時(shí)，電、磁、光、熱、聲學(xué)方面的物理狀態(tài)量、以及一些特殊變化量所發(fā)生的變化。作用因素通常也以這些相應(yīng)的物理量為主。材料的物理性能可以大致劃分分電學(xué)性能、磁學(xué)性能、介電性能、光學(xué)性能、熱學(xué)性能、聲學(xué)性能。此外，在一些書籍中，材料的物理性能還涉及到材料的形狀記憶效應(yīng)(shapememoryeffect)、儲(chǔ)氫特性、生理功能性(Bio-functionality)與生物相容性(compatibility)等。----------------------功能材料的基礎(chǔ)本課

3、程介紹以下內(nèi)容1。材料的熱學(xué)性能龍毅4學(xué)時(shí)2。材料的磁學(xué)性能龍毅10學(xué)時(shí)3。材料的電學(xué)性能強(qiáng)文江12學(xué)時(shí)4。材料的介電龍毅4學(xué)時(shí)5.光學(xué)性能常永勤4學(xué)時(shí)本課特點(diǎn)：各性能之間相關(guān)性不太明顯?；舅剑焊餍阅芏际煜じ咚剑后w會(huì)各性能之間聯(lián)系。本課實(shí)行點(diǎn)名7次不到取消考試資格第1-2次不到考試成績扣1分/每次第2-4次不到考試成績扣1.5分/每次第5-6次不到考試成績扣2分/每次本課無實(shí)驗(yàn)。第二章材料的熱學(xué)性質(zhì)主講：龍毅解答問題郵箱地址shallytiger2000@yahoo.com.cn2.1概論材料主要的熱性能參數(shù)有哪些？（1）熱容：材料升高一度所需要的

4、熱量。（2）熱膨脹系數(shù)?：當(dāng)溫度變化1度（單位：K）時(shí)，物質(zhì)尺寸（或體積）的變化率。其單位是1/K。（3）熱傳導(dǎo)對(duì)于兩端溫度分別是T1,T2的均勻棒，當(dāng)各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間變化時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)沿x軸正方向傳過單位截面上的熱量△Q和溫度沿x軸變化率的比值為熱導(dǎo)率λ：單位是W/(m.K)，λ越大，導(dǎo)熱能力越好。熱學(xué)性能的應(yīng)用背景？LearningObjectivesAftercarefulstudyofthischapteryoushouldbeabletodothefollowing:1.Defineheatcapacityandspecificheat.2.

5、Notetheprimarymechanismbywhichthermalenergyisassimilatedinsolidmaterials.3.Determinethelinearcoefficientofthermalexpansiongiventhelengthalterationthataccompaniesaspecifiedtemperaturechange.4.Brieflyexplainthephenomenonofthermalexpansionfromanatomicperspectiveusingapotentialenergy

6、-versus-interatomicseparationplot.5.Definethermalconductivity.6.Notethetwoprincipalmechanismsofheatconductioninsolids,andcomparetherelativemagnitudesofthesecontributionsforeachofmetals,ceramics,andpolymericmaterials.查材料的熱學(xué)性能的微觀機(jī)制是什么？原子振動(dòng)，電子運(yùn)動(dòng)參考”金屬材料結(jié)構(gòu)和性能”,毛衛(wèi)民，2007固體物理，茍清泉，90年前晶體內(nèi)

7、的原子并不是在各自的平衡位置上固定不動(dòng)的：由于熱運(yùn)動(dòng)，各原子離開了它們的平衡位置;由于原子間的相互作用，有回到平衡位置的趨勢。這兩個(gè)矛盾相互作用的結(jié)果，使每個(gè)原子在平衡附近作微振動(dòng)。材料中原子如何振動(dòng)？。2.2。原子簡諧振動(dòng)1。設(shè)原胞中只含有一個(gè)原子，做一維振動(dòng)a是平衡時(shí)原子間距（晶格常數(shù)）原子的熱振動(dòng)是否有規(guī)律？兩原子間的互作用勢能因原子微振動(dòng)而由平衡時(shí)的U（a）變?yōu)閁（a+δ）。因?yàn)槭俏⒄駝?dòng)，δ很小，所以將U（r）在平衡點(diǎn)a附近，按泰勒級(jí)數(shù)展開，得：δ很小，勢能可近似為關(guān)于δ的拋物線：兩原子間相互作用力F為：原子做簡諧振動(dòng)時(shí)，可以用量子力學(xué)中簡諧子的

8、簡諧運(yùn)動(dòng)描述其振動(dòng)特性（參考大物的量子物理）簡諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)基本特征：力與平衡位