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1、材料物理科学课程复习题1简述材料的分类和新材料的特点、要求和发展方向。工程上分：金属材料，无机非金属材料，有机高分子材料及复合材料按状态分：单晶，多晶，非晶，准晶和液晶按化学角度分：无机材料与有机材料按应用分：信息材料，能源材料，生物材料，建筑材料，航空航天材料等按用途分：结构材料和功能材料商品化程度分：传统材料和先进材料新材料的特点要求： 结构和性能相结合,智能化,减少污染,可再生性,节省能源,长寿命新材料发展方向（讲义4-5页） 纳米材料,先进多相复合材料,高温超导材料,智能材料,生物医学材料2简述材料的成分结构和性能的关系。(不全)材料的性质取决于材料的结构。材料的结构，是指材料的组元及
2、其排列和运动方式。它包括形貌，化学成分，相组成，晶体结构和缺陷等内涵3简述计算机模拟在材料物理学科中的作用。计算机模拟是一种根据实际体系设计，在计算机上进行的模型实验。通常将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较。可以检验出模型的准确性，也可以检验由模型导出的解析理论所作的近似是否成功。此外，在模型上获得的微观信息，常常比在实际体系上所作的实验更为详细。往往是在通常实验条件下很难获得的信息。此外，计算机模拟对于理论的发展也有重要的意义，它能为现实模型和实验中无法实现的探索模型作详细的预测，并提供方法。如材料在极端压力或高温下经历相变的四维体系等计算机模拟由于有计算机图形学的帮助，不但能使模拟易于
3、观察和易于理解，而且可进一步与计算机技术中刚开创的虚拟现实的新领域相结合。在虚拟现实中，计算机模拟的不结果不仅可用计算机图形学表达，而且也能用五官来感受。用计算机辅助设计和模拟的专家系统进行材料设计，可以摆脱实验先行的研究方法，用较少的实验，较短的研制过程，就能获得较为理想的材料。材料科学走计算机辅助设计和计算机模拟之路，从理论和实际两个方面向人们提供了材料研究由必然到自由的可能。4简述材料物理中各种键合的特点。 键类型相应晶体的特点离子键具有明显的空间取向性。形成的晶体高的熔点、强度和硬度，而热膨胀系数较低原子间结合力很强。离子晶体是绝缘体。但在熔化状态，可借助于离子迁移导电共价键具有饱和性
4、和明显的空间取向。高熔点、硬度和强度。形成晶体是绝缘体，而且在液态也不能导电。金属键没有饱和性和方向性。具有导电性、导热性和可塑性。范德华键没有方向性和饱和性，晶体结构主要取决于几何因素，因而趋于密堆结构。这种晶体也是绝缘体5魏德曼-弗朗兹定律说明了什么？ K3(ke)2T 式中k是玻尔兹曼常数, e是电子电荷，T是温度；解释了金属的高电导()和热导(K)特性；也解释了金属的光学特性。这个理论的不足之处是从电子的总能量过高地估计了电子的比热。电导和热导的两种输运过程,如果T变化,会引起两种输运的变化6简述电子化合物的特点？如果考虑K空间的电子状态(称做电子结构),则可以从晶体结构的稳定性考察传
5、导性能等金属各种性 质。在最简单的情形下，合金的电子结构特征用每个原子的平均价电了数(n)的函数表示。尤其是Cu和Cu合金中，由n产生稳定的晶体结构有规则地变化，即n=1的纯铜是面心立方相，而CuZn合金中，Zn的浓度增加，当n达到1。38时，保持面心立方结构(-黄铜)，n超过1。38则成为体心立方（）相，即黄铜，当n在1。58 1。66之间，则成为稍微复杂结构的黄铜，n在1。78 1。87之间晶体取密排六方结构，不仅Zn元素如此，加入其他合金元素，这个经验规律也成立，称为休模饶塞里规律。把服从这一规律的合金称做电子化合物。7请罗列出材料中缺陷类型和特征。 晶体缺陷大致分为两类：化学缺陷和点阵
6、缺陷(1)化学缺馅：置换型固溶洽原子，间隙型固溶原子，析出物(2)点阵缺陷：A 点缺陷：原子空位，间隙原子 B 位错：刃型位错，螺型位错，混合位错 C 面缺陷：层错，相界，晶界 D 体缺陷：空腔，气泡 点缺陷的特征：点缺陷是晶体在热平衡状态下存在的唯一点阵缺陷。能量越小点缺陷存在的越多。位错的特征：位借是晶体中存在的唯一线缺陷，对晶体塑性变形起重要作用。位错周围产生长程应变场，应变能非常大，在晶体内部位错位置移动，晶体的外形才变化。8就你的理解，给出相变的定义。 一定条件下（温度，电，磁力等外场）由一种凝聚态向另外一种凝聚态转变的过程9简述相变的分类。按热力学分类分为一级相变,二级相变。按相变
7、方式分为成核长大型和连续型相变。按质点迁移特征分为扩散型和非扩散型。非扩散相变中具有代表性的是马氏体相变，它是原子相互之间不改变其位置关系，而是由协调运动发生的相变。相反，扩散相变是原子被热激活离开原来的阵点位置，向邻接的位置移动，即把扩散过程作媒介发生的相变。共析反应，磁铁分解等各种析出反应(相分离过程)和有序无序转变都是这种相变的例子。其它的转变如同素异构转变，许多情况下可以是扩散转变。10叙述一级相变与二级相变在物理图象特征及差异。一次相变自由能一阶导数不连续，有潜热放出，体积变化，为非连续相变，新相产生明显。二次相变自由能一阶导数连续，二阶导数不连续，比热容，可压缩性，热膨胀系数等发生
8、变化，为动态变化趋势，一种趋势掩盖另一种趋势。 11有序-无序转变与相分离说明了什么？不同原子无规则地占有晶格，两种原子或离子相互间呈随机分布，没有一定秩序，称为无序;占据方式有规则的，各种原子或离子都有使其周围为异种原子或离子排列的趋势，称为有序。温度变化引起有序相转变到无序相(或者与之相反)的相变现象，称为有序无序转变。而相分离是由单一相分为两个或以上相的现象。在公式Tc = - ZV2k中,如果V0,说明会出现相分离倾向,即同类原子作用时更稳定,出现同类相吸,异类相斥现象,而当V0的物质被磁场吸引， 0称为顺磁性，铜之类的物质 0，称为反磁性或者抗磁性。所有原子自旋同向排列的状态称为铁磁
9、性，与此相反，原子自旋相互反向排列的状态称为反铁磁性。反铁磁体中不发生自发磁化，而且反向原子自旋的大小不同时，称为亚铁磁性。除此之外，有的物质，原子自旋之间有两个以上磁的相互作用，呈现相互倾斜成一定角度的自旋排列，称为螺旋磁性。对反铁磁体和亚铁磁体施加一个强磁场，则有的物质颠倒反向自旋，变成铁磁体，这种现象称为变磁性。21 说明结构有序与磁有序（或电激化有序）的区别。结构有序是指原子的占据方式是有规则的,晶体点阵为有序点阵。磁有序是指磁矩排列的有序，而不是通常意义上的原子排列有序或者无序22简述软磁材料与硬磁材料在磁性参量方面的要求和这两类材料的用途。软磁材料: 在软磁材料中因磁场小，磁化必须
10、急剧升高，起始磁导率必须大。分为弱电用变压器、磁头所要求的高磁导率材料和电力用变压器电源变压器，电磁铁磁极所要求的高磁通密度材料。后者在施加大磁场状态下进行变电，因此要求残余磁通密度大，矫顽力小。磁滞回线的面积表示变压器每个周期的能量损失(称为铁损)。为使铁损减少，矫顽力必须小。剩磁和矫顽力都很小。用途:硅钢片,低碳物,制作电机,变压器,电磁铁等电器的铁心。硬磁: Hc具有大值、高矫顽力,除去外场后仍然保持高的的剩余磁化强度。用途:常用来制造各种永磁体,扬声器的磁钢和电子电路中的记忆元件,硬盘。23什么是局域磁性？什么是巡游磁性？铁磁性材料基本上都有若干未满的d壳层电子，而且由于d壳层电子比较局域化，所以每个原子的磁性就比较强，所以相邻原子容易互相感觉到其他原子的磁性，
