织物与织物的物理性能
什么是织物的物理机械性能?织物透湿量测定方法有吸湿法和蒸发法。把盛有吸湿剂或水并封以织物试样的透湿杯放置于规定温度和湿度的密封环境中，根据一定时间内透湿杯(包括试样和吸湿剂或水)质量的变化计算出透湿量。
一、定义
织物在外力作用下引起的应力与变形间的关系所反映的性能叫做织物的物理机械性能。它包含强度、伸长、弹性及耐磨性等方面的性能。
1:
织物：由线条状物通过交叉，绕结或粘结关系构成的片块状物。
机织物，针织物，第三织物，无纺织物
2:
织物中的纱线存在三种结构关系：交叉关系，绕结关系和连接关系；
交叉关系：两组纱线直线运动相遇后上下交替接触，构成正余铉曲线状稳定叠压的关系。
绕结关系：曲线运动的纱线相遇后弧圈内侧接触构成稳定穿套的关系。
连接关系：互相靠近或接触的纱线依靠粘结等外部作用力构成的稳定关系。
3:
织物中的纱线还存在三种非结构关系是点接触关系，并列接触关系和相离关系。这三种关系结合上面三种结构关系共同构成了一定性能且稳定的织物。
4:
机织物：由存在交叉关系的纱线构成的织物。
针织物：由存在绕结关系的纱线构成的织物。
第三织物：由既存在交叉关系和又存在绕结关系的纱线构成的织物。
无纺织物：纱线由连接关系构成的织物。
二、强度性能
1．织物的拉伸强度与断裂伸长率
织物在使用过程中，受到较大的拉伸力作用时，会产生拉伸断裂。将织物受力断裂破坏时的拉伸力称为断裂强度；在拉伸断裂时所产生的变形与原长的百分率，称为断裂伸长率。织物的拉伸断裂性能决定于纤维的性质、纱线的结构、织物的组织以及染整后加工等因素。
⑴纤维的性质：纤维的性质是织物拉伸断裂性能的决定因素。纤维的断裂强度是指单位细度的纤维能承受的最大拉伸力，单位：CN/dtex。在天然纤维中，麻纤维的断裂强度最高，其次是蚕丝和棉，羊毛最差。化纤中，锦纶的强度最高，并且居所有纤维之首，其次是涤纶、丙纶、维纶、腈纶、氯纶、富强纤维和粘胶纤维。其中，粘胶纤维强度虽低，但略高于羊毛，在湿态下，其强力下降很多，几乎湿强仅为干强的40～50%。除粘胶纤维外，羊毛、蚕丝、维纶、富强纤维的湿强也有所下降，但棉、麻纤维例外，其湿强非但没有下降反而有所提高。涤纶、丙纶、氯纶、锦纶、腈纶等则因吸湿小，而使其干、湿态强度相差无几。至于断裂伸长率，则属麻纤维最小，只有2%左右，其次为棉，只有3～7%，蚕丝15～25%，而羊毛属天然纤维之首，可达25～35%。化纤中，以维纶和粘胶纤维的断裂伸长率最低，在25%左右，其它合纤均在40%以上。
因此，各类纺织纤维的拉伸性能是不同的：棉麻类属高强低伸型，羊毛属低强高伸型，而锦纶、涤纶、腈纶等属高强高伸型，此外，还有维纶和蚕丝属中强中伸型。一般细而长的纤维织成的织物比粗而短的纤维织物拉伸性能好。
⑵纱线结构：一般情况下，纱线越粗，其拉伸性能越好；捻度增加，有利于拉伸性能提高；捻向的配置一致时，织物强度有所增加；股线织物的强度高于单纱织物。
⑶织物的组织结构：在其它条件相同的情况下，在一定长度内纱线的交错次数越多，浮长越短，织物的强度和断裂伸长率越大。因此，三原组织中以平纹的拉伸性能为最好，斜纹次之，缎纹织物最差。
⑷后染整加工：织物的后整理对拉伸性能的影响，应视具备情况而定，有利有弊。
织物拉伸性能可用断裂强力、断裂伸长、断裂长度、断裂伸长率、断裂功等指标来表达。国际上通用经纬向断裂功之和作为织物的坚韧性指标。
2．织物的撕裂强度
在使用过程中织物上的纱线会被异物钩住而发生断裂，或是织物局部被夹持受拉而被撕成两半。织物的这种损坏现象称为撕裂或撕破。目前，我国在经树脂整理的棉型织物和其它化纤织物测试中，有评定织物撕裂强度的项目。织物撕裂强度的影响因素同拉伸性能，所不同的是撕裂性能还与纱线在织物中的交织阻
力有关，因而表现出平纹组织织物的撕裂强度最小，方平组织织物最大，锻纹和斜纹组织处于两者之间。织物的撕裂性能在一定程度上能反映出织物的活络、板结等风格特性。
测试织物撕裂强度的方法，国家标准中规定有三种：单缝法、梯形法、落锤法。这三种方法分别适合于测试经染整加工处理的织物、各种机织物及轻薄非织造织物。针织物一般不作撕裂试验。
3．织物的顶裂强度
织物局部在垂直于织物平面的负荷作用下受到破坏，称其为顶裂或顶破。顶破与衣着用织物的拱肘拱膝现象相关，。顶破试验可提供织物多向强伸特征的信息，特别适用于针织物、三向织物、非织造布及降落伞用布等。
国家标准中规定，顶裂试验采用弹子式或气压式顶裂试验机进行。测试指标为顶破强度和顶破伸长。
第一章 一、名词解释 1、滞弹性：材料在加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的能力。 2、弹性比功：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。 3、蠕变：施加恒定应力时，应变随时间而增加的现象。 4、弛豫：施加恒定应变时，应力将随时间而减小的现象。 二、填空 1、塑性变形两种基本方式：滑移&孪晶 2、高温蠕变四个阶段：瞬时弹性形变&蠕变减速阶段&稳态蠕变阶段&加速蠕变阶段 三、简答 1、金属和无机非金属相比，为何更易实现滑移？ 答：滑移是产生塑性形变的基本方式，是在剪应力的作用下，在一定滑移系统上进行的。滑移系统越多，产生滑移的机会就越多。金属易于滑移产生塑性形变就是因为金属键无方向性，滑移系统很多；而无机材料的离子键或共价键具有明显的方向性，同号离子相遇，斥力极大，只有个别滑移系统才能满足几何条件与静电作用条件。晶体结构越复杂，满足这种条件就越困难。因此，只有为数不多的无机材料在室温下具有塑性。 2、三种典型材料的应力应变特征。 答：（1）脆性材料的特征：在弹性变形后没有塑性形变(或塑性形变很小)，接着就是断裂，总弹性应变能非常小，绝大多数无机材料发生此类变形行为。 （2）延性材料的特征：开始为弹性形变，接着有一段弹塑性形变，然后才断裂，总变形能很大。如低碳钢，延性陶瓷材料。 （3）弹性材料的特征：具有极大的弹性形变，没有残余形变。橡皮这类高分子材料发生此类形变。 四、论述 1、影响弹性模量的因素 答：（1）键合方式和原子结构：共价键>离子键>金属键>分子键。 （2）晶体结构： ①单晶：各向异性，沿原子排列最密的晶向上弹性模量较大。 ②多晶：伪各向同性。 ③非晶：各向同性。 （3）化学成分：引起原子间距或键合方式的变化。
材料物理性能习题与解答
目录 1 材料的力学性能 (2) 2 材料的热学性能 (12) 3 材料的光学性能 (17) 4 材料的电导性能 (20) 5 材料的磁学性能 (29) 6 材料的功能转换性能 (37)
1材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解：根据题意可得下表 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其氏模量为3.5×109 N/m2，能伸长多少厘米? 解： 拉伸前后圆杆相关参数表 ) ( 0114 .0 10 5.3 10 10 1 40 1000 9 4 0cm E A l F l E l l= ? ? ? ? ? = ? ? = ? = ? = ? - σ ε 10 909 .4 0? 0851 .0 1 = - = ? = A A l l ε 名义应变
1-3一材料在室温时的氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。 解：根据 可知： 1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。 证： 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： Voigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： )21(3)1(2μμ-=+=B G E ) (130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈?=+?=+=μ剪切模量) (390)(109.3) 7.01(3105.3)21(388 MPa Pa E B ≈?=-?=-=μ体积模量. ,.,1 1 2 1 212 12 1 2 1 21 S W VS d V ld A Fdl W W S W V Fdl V l dl A F d S l l l l l l ∝====∝= ===???? ? ?亦即做功或者： 亦即面积εεεεεεεσεσεσ)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量). 1()()(0)0() 1)(()1()(10 //0 ----= = ∞=-∞=-=e e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为
锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷 锻件的缺陷包括表面缺陷和内部缺陷。有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺对策，同时还应加强生产全过程的质量控制。 概要介绍三方面的问题：锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷；锻件质量检验的内容和方法；锻 件质量分析的一般过程。 （一）锻造对金属组织和性能的影响锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。 锻造用的原材料是铸锭、轧材、挤材和锻坯。而轧材、挤材和锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工后形成的半成品。锻造生产中，采用合理的工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能：1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合内部 孔隙，提高材料的致密度； 2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布； 3）控制晶粒的大小和均匀度； 4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布； 5）使组织得到形变强化或形变——相变强化等。 由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通 过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。 但是，如果原材料的质量不良或所采用的锻造工艺不合理，则可能产生锻件缺陷，包括表面缺陷、内 部缺陷或性能不合格等。 （二）原材料对锻件质量的影响原材料的良好质量是保证锻件质量的先决条件，如原材料存在缺陷，将影响锻件的成形过程及锻件的最终质量。
无机材料物理性能试题及答案
无机材料物理性能试题及答案 一、填空题（每题2分，共36分） 1、电子电导时，载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。 2、无机材料的热容与材料结构的关系不大，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3 的 热容-温度曲线基本一致。 3、离子晶体中的电导主要为离子电导。可以分为两类：固有离子电导（本征 电导）和杂质电导。在高温下本征电导特别显著，在低温下杂质电导最为显著。 4、固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。 5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。电子电导为主的陶瓷材料，因 电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。 6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。 7. 电子电导具有霍尔效应，离子电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料 中载流子的类型。 8. 非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的 小。在高温下，二者的导热率比较接近。 9. 固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增 大。 10. 电导率的一般表达式为 ∑ = ∑ = i i i i i q nμ σ σ 。其各参数n i、q i和μi的含义分别 是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。 11. 晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈大。格波受到的 散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。 12、波矢和频率之间的关系为色散关系。 13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。 14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。 15、当光照射到光滑材料表面时，发生镜面反射；当光照射到粗糙的材料表面时，发生漫反射。 16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显著不同的折射率，能够形成小颗粒。 用高反射率，厚釉层和高的散射系数，可以得到良好的乳浊效果。 17、材料的折射随着入射光的频率的减少（或波长的增加）而减少的性质，称为折射率的色散。
1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： ) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量 ) (1.323)84 05.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(1 //0 ----= = ∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσετ τ ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为1.0 1.0 0816.04.25 .2ln ln ln 2 2 001====A A l l T ε真应变)(91710 909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .0100 =-=?=A A l l ε名义应变)(99510 524.445006MPa A F T =?==-σ真应力
材料缺陷对材料性能的影响 女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，但是在日常的生产生活中，人们更追求的是无误差的完美。那么究竟缺陷能够在材料中造成什么影响呢，在此我将进行简单的概述。 材料具有多种性能，大致分为两类，一是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等；二是工艺性能，例如铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性以及热处理性等等。在我们生产中经常用到的材料，其性能常常因为微观上小小的差异而变得迥然不同。我们就理想型的完整晶体进行对于材料缺陷对材料性能的影响的研究与探索。 晶体缺陷：在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。 晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。 点缺陷：是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。主要有空位和间隙原子 在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等 比容的定义:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，这就导致晶体体积增加。 比热容的定义:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。 电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。 此外，点缺陷还影响其它物理性质：如扩散系数、内耗、介电常数等。”在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩。这种点缺陷便称为色心。
材料无机材料物理性能考试及答案
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无机材料物理性能试卷 一．填空（１×２０＝２０分） 1．CsCl结构中，Ｃs+与Cl-分别构成＿＿＿＿格子。 ２．影响黏度的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ３.影响蠕变的因素有温度、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ４．在＿＿＿＿、＿＿＿＿的情况下，室温时绝缘体转化为半导体。 ５．一般材料的＿＿＿＿远大于＿＿＿＿。 ６．裂纹尖端出高度的＿＿＿＿导致了较大的裂纹扩展力。 ７．多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。 ８．介电常数显著变化是在＿＿＿＿处。 ９．裂纹有三种扩展方式：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 １０．电子电导的特征是具有＿＿＿＿。 二.名词解释（4×4分=16分） 1.电解效应 2.热膨胀 3.塑性形变 4.磁畴 三.问答题（3×8分=24分） 1.简述晶体的结合类型和主要特征： 2.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类？ 3.无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。 4.下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图，试解释图像先增后减的原因。 四，计算题（共20分） 1.求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm，弹性模量值从60 到75GPa。（10分） 2.康宁1273玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数： =0.021J/(cm ·s ·℃)；a=4.6×10-6℃-1；σp=7.0kg/mm2，
方案 涤纶织物物理性能测试班级：09纺检二班组别：第七组 一、根据任务中织物类别采样 涤纶：化纤物（机织物） 二、分析织物用途 服装 三、根据用途确定性能及指标 四、根据测试仪器选择工具及其他
五、设置参数
六、试样规格及数量 ? 1、断裂强力：规格：抽取样品数量10块，每段长度至少1m ，全幅，每组试样是五经五纬 长度≥200mm 宽达50mm ；数量：10段。 ? 2、单位重量：规格：0.01㎡圆形或矩形；数量：5块。 ? 3、撕破强力：规格： 如下图；数量：四块。 ? ? 4、顶破强力：规格：直径为60mm 试样；数量三块。 ? 5、悬垂性：规格：240mm 直径圆；数量20块。 ? 6、平挺性：规格320mm ×380mm ；数量：2块。 ? 7、耐摩擦色牢度：规格：200mm ×50mm ；数量：经向纬向各两块。 七、设计检查仪器和操作内容 1、涤纶撕裂强力测试 加持试样，将上夹钳锁紧，准备好的试样一端由上夹钳下方插如已开启的夹持口内，试样与钳口平齐，将试样夹紧，松开上夹钳，将试样另一端从松开的下夹钳钳口穿过，夹住已穿过下夹钳口的试样下端。使之伸直，夹紧试样，取下张力压。 2、理论单位面积重量测试 先将小样品在试验用标准大气中调湿，然后裁取尺寸0.1m ×0.1m 圆形或矩形试样，称重计算单位面积重量。 100m m 75mm 50mm 43mm
3、涤纶撕破强力 先将扇形锤沿顺时针方向转动，抬高到试样开始的位置，将指针拨至销针挡板处。此时，定头与扇形锤上动夹头的两个工作平面正好对齐。然后讲试样左右两半边分别夹入两夹头内，并在长边正中用仪器上的开剪器画出一条规定长度的切口，松掉扇形挡板，动夹头即随同扇形锤迅速沿逆时针方向摆落，与定夹头分离，使试样对撕，直至全部撕破，由拨针在强力读数标尺上独处撕破强力。 4、涤纶顶破强力测试 讲试样装入圆环夹钳中，试样平整无张力，缝边朝向弹子方向，并通过夹钳孔圆心，夹紧试样，圆环夹钳放在支架中。启动仪器，直至涤纶破裂活缝纫线断裂而使接缝处裂开，试验终止，记录最长接缝强力值和顶破扩张度。记录试样最终破裂原因：织物破裂、缝纫线断裂：其他破裂情况。 5、涤纶悬垂性测试 将试样（如图）放在夹持盘上，使OA 线与一支架吻合，加上盖，轻轻向下按三次，禁止3min ，在夹持盘下方装有抛物反光镜，反光镜的焦点上有一光源，由反光镜射出一束平行光线，照射在试样上，未被遮挡的光线被位于上方的另一抛物面反光镜反射，在该反光镜的焦点上装有一光敏原件，把反射聚焦光线的强弱变成电流的大小，仪器显示熟为悬垂系数，经调零后，依次测出OB 、OC 、OD 三个读数。 6、涤纶硬挺度测试 选择一种洗涤和干燥的方法，将每块试样进行洗涤和干燥共循环操作五次，以长度方向为垂直方向，将试样无折叠的悬挂起来，以避免其变形，在标准大气条件下将试样调湿2H ，将试样夹在支架上，固定在双侧板上，以长度方向为垂 A C
《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量
1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。 解： 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和 t = τ时的纵坐标表达式。 解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程： 以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。 ). 1()()(0)0() 1)(()1()(10 //0 ----= = ∞=-∞=-=e E E e e E t t t στεσεεεσεττ；；则有：其蠕变曲线方程为：. /)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为0 1 2 3 4 5 0.0 0.20.40.60.81.0 σ(t )/σ(0) t/τ 应力松弛曲线 012345 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 ε (t )/ε(∞) t/τ 应变蠕变曲线 )(112)(1012.160cos /0015.060cos 1017.3)(1017.360cos 53cos 0015.060cos 0015.053cos 82 332min 2MPa Pa N F F f =?=? ? ??=?=? ???=?? ?? = πσπ τπτ：此拉力下的法向应力为为： 系统的剪切强度可表示由题意得图示方向滑移
《材料物理性能》 第一章材料的力学性能 1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至 2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。 解： 由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。 1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。 解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。则有 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。 1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和 0816 .04.25.2ln ln ln 22 001====A A l l T ε真应变) (91710909.44500 60MPa A F =?==-σ名义应力0851 .010 0=-=?=A A l l ε名义应变) (99510524.445006MPa A F T =?== -σ真应力) (2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =?+?=+=上限弹性模量) (1.323)84 05.038095.0()(1 12211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量
材料缺陷对材料性能 的影响
材料缺陷对材料性能的影响 女神维纳斯因为她的“无臂”之美而广为人知，但是在日常的生产生活中，人们更追求的是无误差的完美。那么究竟缺陷能够在材料中造成什么影响呢，在此我将进行简单的概述。 材料具有多种性能，大致分为两类，一是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能等；二是工艺性能，例如铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性以及热处理性等等。在我们生产中经常用到的材料，其性能常常因为微观上小小的差异而变得迥然不同。我们就理想型的完整晶体进行对于材料缺陷对材料性能的影响的研究与探索。 晶体缺陷：在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。 晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。 点缺陷：是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。主要有空位和间隙原子 在一般情形下，点缺陷主要影响晶体的物理性质，如比容、比热容、电阻率等 比容的定义:为了在晶体内部产生一个空位，需将该处的原子移到晶体表面上的新原子位置，这就导致晶体体积增加。 比热容的定义:由于形成点缺陷需向晶体提供附加的能量（空位生成焓），因而引起附加比热容。 电阻率:金属的电阻来源于离子对传导电子的散射。在完整晶体中，电子基本上是在均匀电场中运动，而在有缺陷的晶体中，在缺陷区点阵的周期性被破坏，电场急剧变化，因而对电子产生强烈散射，导致晶体的电阻率增大。 此外，点缺陷还影响其它物理性质：如扩散系数、内耗、介电常数等。”在碱金属的卤化物晶体中，由于杂质或过多的金属离子等点缺陷对可见光的选择性吸收，会使晶体呈现色彩。这种点缺陷便称为色心。
7.2 电子极化和SF6 SF6(六氟化硫)气体具有高的绝缘强度，因此在高压应用中被广泛的用作绝缘体和电解质，例如高压变压器、开关、断路器、传输线以及高压电容等。在室温和一个大气压下SF6气体的介电常数为1.0015。单位体积SF6的分子数N可以由气体定律P=(N/N A) RT得到。计算SF6分子的电极化率αe。将其与图7.4中Z线的极化率进行分析比较。(注：SF6分子没有净偶极距。假定所有的极化率都是由电极化所引起) 解：由公式7.14：εr =1+Nαe /ε0(1) 推出公式(2)： αe=ε0 (εr-1)/N (2) 由已知条件可知：N=PN A/RT=101325*6.02*1023/(8.314*298)=2.462*1025 εr =1.0015 ε0=8.85*10-12 带入公式(2)可得： αe=8.85*10-12*(1.0015-1)/(2.462*1025) 计算得：αe=5.39*10-40F·m2 分析： 2 可见αe几乎与Z呈线性关系，αe =(0.0704 Z +0.1156)*10-40为拟合的线性曲线。 易知SF6的Z为70，带入该式可得：αe =5.04*10-40 F·m2，与计算结果相差不多，可见计算的数据5.39*10-40 F·m2符合这条拟合线，计算结果较为准确。 7.3液氙的电子极化 cm-依据表7.1的电极化率计算其相对介电常液氙常常被用于辐射探测器，其密度为3.0g.3 数（rε的实验值是1.96） 解：
要计算r ε，需要从密度d 求出单位体积Xe 原子的个数。如果at M =131.29是Xe 的原子质量数。Na 是阿伏伽德罗常数，那么 2313223 1 6.02103. 1.37510131.29.A at N d mol g cm N cm M g mol ----??===? 根据N=1.37528310m -?和402 4.410e F m α-=?? 得到： 2840 12 1.37510 4.41011 1.6838.8510 e r N αεε--???=+ =+=? 若采用克劳体斯—莫索提方程，可得： 28401202840 12 022 1.37510 4.41011338.8510 1.891.37510 4.41011338.8510e r e N N αεεαε----????++??===???-- ?? 综上之，简单关系公式低估了相对介电常数，由于实验值是1.96，故所得结果 1.89r ε=为所求相对介电常数。 7.4 相对介电常数，键强，带隙和折射率 金刚石、硅和锗都是具有相同晶体结构的共价键固体，它们的相对介电常数如表7.10所示。 表7.10 金刚石、硅和锗的特性 εr M at 密度 （g/cm 3） αe (10-40F ?m 2) Y (GPa) E g (eV) n 金刚石 5.8 12 3.52 0.923 827 5.5 2.42 硅 11.9 28.09 2.33 4.17 190 1.12 3.45 锗 16 72.61 5.32 5.02 75.8 0.67 4.09 a 解释为什么εr 从金刚石到锗依次增加。 答：因为从金刚石到锗，电子数目依次增加，而电子极化率与电子数目及护城线性关系，所以随着电子数目的增加，电子极化率增加，由电子极化率与εr 的关系式可以看出，电子极化率增加，εr 也增加，所以εr 从金刚石到锗依次增加。 b 计算每种晶体中原子的极化率，并作极化率-弹性模量图，他们有相关性吗？ 解：金刚石
材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容：物体温度升高1K 所需要增加的能量。（热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量）T Q c ??= 2.比热容：质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关，用c 表示，单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容：1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容：加热过程中，体积不变，则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加，不必再以做功的形式传输，该条件下的热容： 5.定压热容：假定在加热过程中保持压力不变，而体积则自由向外膨胀，这时升高1K 时供 给 物体的能量，除满足内能的增加，还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀：物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl ：温度升高1K 时，物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv ：温度升高1K 时，物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率（导热系数）λ：在 单位温度梯度下，单位时间内通过单位截面积的热量。（标志 材 料热传导能力，适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率（导温系数）α：单位面积上，温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率（材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。）。 二、基本理论
1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答：⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设：①固体中的原子振动频率不同；处于不同频率的振子数有确定的分布函数； ②固体可看做连续介质，能传播弹性振动波； ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类； ④假定弹性波的振动能级量子化，振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论：①当T》θD时，Cv,m=3R；在高温区，德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时，Cv,m∝3T。 ③当T→0时，Cv,m→0，与实验大体相符。 ⑷不足：①由于德拜把晶体看成连续介质，对于原子振动频率较高的部分不适用； ②晶体不是连续介质，德拜理论在低温下也不符； ③金属类的晶体，没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答：温度一定时，原子虽然振动，但它的平衡位置不变，物体体积就没变化。物体温度升高了，原子的振动激烈了，但如果每个原子的平均距离保持不变，物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系； ⑵对于N个原子构成的晶体，在热振动时形成3N个振子，各个振子的频率不同，激发出的声子能力也不同； ⑶温度升高，晶格的振幅增大，该频率的声子数目也增大； ⑷温度升高，在宏观上表现为吸热或放热，实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答：由于原子之间存在着相互作用力，吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关（是非线性关系，引力、斥力的变化是非对称的），两原子相互作用是不对称变化，当温度上升，势能增高，由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r＞r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r＜r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大（微观），宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答：⑴固体的导热包括：电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属：电子导热是主要机制； ②合金：声子导热的作用增强； ③半金属或半导体：声子导热、电子导热； ④绝缘体：几乎只有声子导热一种形式，只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体：分子间碰撞，可忽略彼此之间的相互作用力。 固体：质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热，热容趋于无穷大；⑵①无潜热，热容有突变
无机材料物理性能考试试题及答案 一、填空（18） 1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。 3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动。 4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子 5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。 6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。 8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。 9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 10.裂纹有三种扩展方式：张开型、滑开型、撕开型 11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波 二、名词解释(12) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。 电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 平衡载流子和非平衡载流子：在一定温度下，半导体中由于热激发产生的载流子成为平衡载流子。由于施加外界条件(外加电压、光照)，人为地增加载流子数目，比热平衡载流子数目多的载流子称为非平衡载流子。 三、简答题（13） 1. 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？ 答：正是因为非长程有序，许多原子并不在势能曲线低谷；在高温下，有一些原子键比较弱，只需较小的应力就能使这些原子间的键断裂；原子跃迁附近的空隙位置，引起原子位移和重排。不需初始的屈服应力就能变形-----粘性流动。因此玻璃在高温时能变形。 2. 有关介质损耗描述的方法有哪些？其本质是否一致？ 答：损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 3. 简述提高陶瓷材料抗热冲击断裂性能的措施。 答：(1) 提高材料的强度 f，减小弹性模量E。(2) 提高材料的热导率c。(3) 减小材料的热膨胀系数a。(4) 减小表面热传递系数h。(5) 减小产品的有效厚度rm。
1 织物风格 新世纪是信息化时代，纺织这一古老行业要在信息化时代求得新生，就必须适应信息化的特点，即人们大量交流与接触的是文字、图像而非实物，因此澄清反映面料各种品质、风格的名词、概念就显得十分重要。 织物风格是织物所固有的物理机械性能作用于人的感官所产生的效应。可分为两类，一类是触觉风格即手感，包括手感是否柔韧，有弹性，有无身骨，是否挺括、滑爽、厚实、丰满等；另一类为视觉风格，包括外观和光泽等。由于织物的触觉风格和视觉风格都是织物的物理性能作用于人的不同感官的结果，因此二者又统称为广义风格。对织物的广义风格也有分为三类的：视觉风格，主要是表现在外观、花型和色泽上；听觉风格，如丝鸣等；触觉风格即手感等。有的还甚至将嗅觉(如香味)等风格也包括在织物的广义风格内。总之，织物的广义风格是人体感官感受的综合性反映。对织物风格的综合评价就是人的触觉(视觉、听觉、嗅觉等)和心理综合作用的结果。 随着社会的发展、技术的进步，织物的设计和新产品的开发更注重以人为本的原则，注重人的心理反应，因此对织物风格问题研究是十分必要的。 1.1视觉风格 织物风格的评定离不开人们主观意识的作用，不同品种、不同用途的织物，其风格是不同的。如果织物不给人以美感，那么这种织物是不会被人们所接受的。客观风格只反映织物风格的差异，而不表示织物风格的好坏、优劣。因此，织物风格的评价是人的主观感受(包括心理、审美观及受教育的程度)通过人的视觉、听觉、嗅觉作用于客观织物的一个综合的评价，是客观性与主观性的统一。 织物视觉风格的分析主要集中在面料光泽、悬垂性等方面。视觉是人类最重要的感觉器官，人类信息的80％是通过眼睛获得的。就织物而言，从人体美化、装饰的角度讲，视觉风格更为重要。 光本身是一种电磁波。波长在380—760 nm之间为可见光。可见光通过眼睛作用于视觉神经末梢，再通过传导神经作用于大脑相应功能区而引起各种心理现象。人的视感觉有三种感受性：一是明度感受性，这取决于物体表面色彩对光的反射系数。当然物体受光照射强度、表面光洁度对反射系数也有极大的影响。二
有效电子数：不是所有的自由电子都能参与导电，在外电场的作用下，只有能量接近费密能的少部分电子，方有可能被激发到空能级上去而参与导电。这种真正参加导电的自由电子数被称为有效电子数。 K状态：一般与纯金属一样，冷加工使固溶体电阻升高，退火则降低。但对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态称为K状态。X射线分析发现，组元原子在晶体中不均匀分布，使原子间距的大小显著波动，所以也把K状态称为“不均匀固溶体”。 能带：晶体中大量的原子集合在一起，而且原子之间距离很近，致使离原子核较远的壳层发生交叠，壳层交叠使电子不再局限于某个原子上，有可能转移到相邻原子的相似壳层上去，也可能从相邻原子运动到更远的原子壳层上去，从而使本来处于同一能量状态的电子产生微小的能量差异，与此相对应的能级扩展为能带。 禁带：允许被电子占据的能带称为允许带，允许带之间的范围是不允许电子占据的，此范围称为禁带。 价带：原子中最外层的电子称为价电子，与价电子能级相对应的能带称为价带。 导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。 金属材料的基本电阻：理想金属的电阻只与电子散射和声子散射两种机制有关，可以看成为基本电阻，基本电阻在绝对零度时为零。 残余电阻(剩余电阻)：电子在杂质和缺陷上的散射发生在有缺陷的晶体中，绝对零度下金属呈现剩余电阻。这个电阻反映了金属纯度和不完整性。 相对电阻率：ρ (300K)／ρ (4.2K)是衡量金属纯度的重要指标。 剩余电阻率ρ’：金属在绝对零度时的电阻率。实用中常把液氦温度(4.2K)下的电阻率视为剩余电阻率。 相对电导率：工程中用相对电导率( IACS%) 表征导体材料的导电性能。把国际标准软纯铜(在室温20 ℃下电阻率ρ= 0 .017 24Ω·mm2/ m)的电导率作为100% , 其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的相对电导率。 马基申定则(马西森定则)：ρ＝ρ’＋ρ(T)在一级近似下，不同散射机制对电阻率的贡献可以加法求和。ρ’：决定于化学缺陷和物理缺陷而与温度无关的剩余电阻率。ρ(T)：取决于晶格热振动的电阻率(声子电阻率)，反映了电子对热振动原子的碰撞。 晶格热振动：点阵中的质点(原子、离子)围绕其平衡位置附近的微小振动。 格波：晶格振动以弹性波的形式在晶格中传播，这种波称为格波，它是多频率振动的组合波。 热容：物体温度升高1K时所需要的热量(J/K)表征物体在变温过程中与外界热量交换特性的物理量，直接与物质内部原子和电子无规则热运动相联系。 比定压热容：压力不变时求出的比热容。 比定容热容：体积不变时求出的比热容。 热导率：表征物质热传导能力的物理量为热导率。 热阻率：定义热导率的倒数为热阻率ω，它可以分解为两部分，晶格热振动形成的热阻(ωp)和杂质缺陷形成的热阻(ω0)。导温系数或热扩散率：它表示在单位温度梯度下、单位时间内通过单位横截面积的热量。热导率的单位：W/(m·K) 热分析：通过热效应来研究物质内部物理和化学过程的实验技术。原理是金属材料发生相变时，伴随热函的突变。 反常膨胀：对于铁磁性金属和合金如铁、钴、镍及其某些合金，在正常的膨胀曲线上出现附加的膨胀峰，这些变化称为反常膨胀。其中镍和钴的热膨胀峰向上为正，称为正反常；而铁和铁镍合金具有负反常的膨胀特性。 交换能：交换能E ex=－2Aσ1σ2cosφA—交换积分常数。当A＞0，φ＝0时，E ex最小，自旋磁矩自发排列同一方向，即产生自发磁化。当A＜0，φ＝180°时，E ex也最小，自旋磁矩呈反向平行排列，即产生反铁磁性。交换能是近邻原子间静电相互作用能，各向同性，比其它各项磁自由能大102～104数量级。它使强磁性物质相邻原子磁矩有序排列，即自发磁化。 磁滞损耗：铁磁体在交变磁场作用下，磁场交变一周，B-H曲线所描绘的曲线称磁滞回线。磁滞回线所围成的面积为铁 =? 磁体所消耗的能量，称为磁滞损耗，通常以热的形式而释放。磁滞损耗Q HdB 技术磁化：技术磁化的本质是外加磁场对磁畴的作用过程即外加磁场把各个磁畴的磁矩方向转到外磁场方向(和)或近似外磁场方向的过程。技术磁化的两种实现方式是的磁畴壁迁移和磁矩的转动。 请画出纯金属无相变时电阻率—温度关系曲线，它们分为几个阶段，各阶段电阻产生的机制是什么？为什么高温下电阻率与温度成正比？ 1—ρ电-声∝T( T > 2/ 3ΘD ) ； 2—ρ电-声∝T5 ( T< <ΘD )；
一·辨析 1. 铁电体与铁磁体的定义和异同 答：铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体。铁磁体是指具有铁磁性的物质。 2. 本征（固有离子）电导与杂质离子电导 答：本征电导是源于晶体点阵的基本离子的运动。这种离子自身随着热振动离开晶体形成热缺陷。这种热缺陷无论是离子或者空位都是带电的，因而都可作为离子电导载流子。显然固有电导在高温下特别显著；第二类是由固定较弱的离子的运动造成的，主要是杂质离子。杂质离子是弱联系离子，所以在较低温度下杂质电导表现显著。 相同点：二者的离子迁移率 和电导率 表达形式相同 不同点：a.本征离子电导载流子浓度与温度有关，而杂质离子电导载流子浓度与温度无关，仅决定于杂质的含量 B.由于杂质载流子的生成不需要提供额外的活化能，即他的活化能比在正常晶格上的活化能要低得多，因此其系数B 比本征电导低一些 C.低温部分有杂质电导决定，高温部分由本征电导决定，杂质越多，转折点越高 3. 离子电导和电子电导 答：携带电荷进行定向输送形成电流的带点质点称为载流子。载流子为离子或离子空位的为离子电导；载流子是电子或空穴的为电子电导 不同点：a.离子电导是载流子接力式移动，电子电导是载流子直达式移动 B.离子电导是一个电解过程，符合法拉第电解定律，会发生氧化还原反应，时间长了会对介质内部造成大量缺陷及破坏；而电子电导不会对材料造成破坏 C.离子电导产生很困难，但若有热缺陷则会容易很多；一般材料不会产生电子电导，一般通过掺杂形式形成能量上的自由电子 D.电子电导的电导率远大于离子电导（原因：1.当温度升高时，晶体内的离子振动加剧，对电子产生散射，自由电子或电子空穴的数量大大增加，总的效应还是使电子电导非线性地大大增加；2.在弱电场作用下，电子电导和温度成指数式关系，因此电导率的对数也和温度的倒数成直线关系；3.在强电场作用下，晶体的电子电导率与电场强度之间不符合欧姆定律，而是随场强增大，电导率有指数式增加 4.铁电体与反铁电体 答：铁电体是指在一定温度范围内具有自发极化，并且自发极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体；反铁电体是指晶体中相邻的离子沿反平行方向发生自发极化，宏观上自发极化为零且无电滞回线的材料 不同点：1.在反铁电体的晶格中，离子有自发极化，以偶极子形式存在，偶极子成对的按反平行方向排列，这两部分偶极子的偶极矩大小相等，方向相反；而在铁电体的晶格中，偶极子的极性是相同的，为平行排列 2.反铁电体具有双电滞回线，铁电体具有电滞回线 3.当外电场降至零时，反铁电体无剩余极化，铁电体存在剩余计 铁电体 铁磁体 自发极化 自发磁化 不含铁 含铁 电畴 磁畴 电滞回线 磁滞回线