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1、基本要求一，基本概念：1. 摩尔热容: 使摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的能量,它反映材料从周围环境吸收热量的能力，它与温度、质量、过程有关。用Cm 表示，单位为J/(molK)。2. 晶格热振动： 晶体点阵中的质点(原子,离子)总是围绕着平衡位置作微小振动.3. 声子（Phonon）: 声子是晶体中晶格集体激发的准粒子，就是“晶格振动的简正模能量量子。聲子與光子(光的量子)相似，可視為具有粒子性的波包。化学势为零，属于玻色子。4. 德拜温度：德拜模型认为，晶体对热容的贡献主要是低频弹性波的振动，声频支的频率具有0max 分布，其中，最大频率所对应的温度即为德拜温度：
2、称为德拜特征温度。5. 示差热分析法（Differential Thermal Analysis, DTA 5. ）: 利用在相同条件下加热或冷却时,试样和标准样的温度差与温度或时间关系,对组织结构进行分析的一种技术。6. 差动扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）: 用差动方法测量加热或冷却过程中，将试样和标准样的温度差保持为零时，所需要补充的热量与温度或时间的关系。7. 禁带：能隙所对应的能带，或允带间电子禁止的能级所对应的能带。8. 导带：具有空能级允带中的电子（未满带的电子），在外电场作用下可参与导电。这种未满的允带称为导带。9. 固
3、体电解质：具有离子电导的固体物质离子晶体要具有离子电导的特性，必须：电子载流子的浓度小；离子晶格缺陷浓度大，并参与电导。10. 本征电导：源于晶体点阵的基本离子的运动。固有电导中，载流子由晶体本身的热缺陷提供。11. 杂质电导：由固定较弱的杂质离子的定向运动。填隙杂质或置换杂质（溶质）。12. 霍尔效应: 沿x轴通入电流，z方向上加磁场，y方向上将产生电场。实质：运动电荷在磁场中受力所致。13. 塞贝克效应：当两种不同的导体组成一个闭合回路时，若在两接头处存在温度差则回路中将有电势及电流产生，这种现象称为塞贝克效应。14. 玻尔帖效应：当有电流通过两个不同导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热
4、外，还要在两接头处出现吸热或放出热量Q的现象。15. 磁畴：在未加磁场时铁磁体内部已经磁化到饱和状态的小区域。16. 磁致伸缩效应：铁磁体在磁场中被磁化时，其形状和尺寸都发生变化的现象。17. 退磁场：非闭合回路磁体磁化后，磁体内部产生一个与磁化方向相反的磁场。18. 自发磁化：在未加磁场时铁磁金属内部的自旋磁矩已经自发地排向了同一方向的现象19. 技术磁化：在外磁场的作用下，铁磁体从完全退磁状态磁化到饱和的内部变化过程。20. 磁滞损失： 磁滞回线所包围的面积相当于磁化一周所产生的能量损耗。21. 磁导率：当外磁场H增加时，磁感应强度B增加的速率叫磁导率，用表示， 即=B/H。22. 抗磁性
5、: 定义: 当材料被磁化后,磁化矢量与外加磁场的方向相反时，固体表现为抗磁性。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率 是甚小的负常数(M与H反向)，一般约为10-6 数量级。抗磁性是电子电子的循轨运动在外加磁场作用下的结果.任何金属都具有抗磁性.23. 反铁磁性：由于交换作用，反铁磁性体的原子磁矩在同一子晶格中，无外磁场的作用时，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。两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体M0。反铁磁性物质大都是非金属化合物，如FeO，NiF224. 滞弹性：是指在弹性范围内出现的非弹性现象。弹性蠕变和弹性后效都是弹性范围内应变的变化落后
6、于应力的现象。25. 瑞利磁滞回线：当外磁场的振幅不大(磁化基本上为可逆)时,得到在原点附近具有正负对称变化的磁滞回线.26. 内耗：固体材料对振动能量的损耗称为内耗，它代表材料对振动的阻尼能力。27. 滞弹性：在弹性范围内出现的非弹性现象（如弹性蠕变和弹性后效）。28. 滞弹性内耗：由滞弹性产生的内耗。29. 弹性模量：在弹性范围内，引起物体单位变形所需要的应力大小。即材料所受应力与应变之间的线性比例系数， = E，其中称为弹性模量。它表示材料弹性变形的难易程度。二，基本理论（含微观机理）：热学: 杜隆珀替定律；杜隆珀替定律：“恒压下元素的原子热容等于25J/Kmol”。实际上大部分元素的原
7、子热容都接近25 J/Kmol，特别在高温时符合得更好。爱因斯坦模型；德拜的比热模型热膨胀：微观机理电学: 1. 量子自由电子理论; 2. 能带理论; 3.离子导电机制磁学: 1铁磁金属的自发磁化理论; 2. 矫顽力理论（应力理论，杂质理论）弹性与内耗: 1弹性理论；滞弹性内耗机制（驰豫理论的基本思想）三，基本规律（含影响因素）热学：热容的实验规律，影响热容的因素及规律（温度，组织转变，结构相变，合金成分等）热膨胀：热膨胀的实验规律；常见材料（如钢组织）的膨胀规律电学：导体，半导体，绝缘体的导电性随温度的变化规律；影响导电性的因素磁学：曲线；磁化规律；影响铁磁性的因素（组织敏感参量和组织不敏感
8、参量）弹性与内耗：内耗的实验测定；斯诺克内耗实验四，实验测量方法与原理热学：热容的测定及热分析方法热膨胀：热膨胀的测量方法磁学：磁性的测量方法及原理（如矫顽力等）弹性与内耗：弹性模量及内耗的测量原理；碳在Fe中的扩散系数和扩散激活能的测定1.什么叫固体的热容?它与哪些量有关?如何分类?2.一般情况下,固体热容随温度T是如何变化的?在高温区及低温区各满足什么规律?3.爱因斯坦热容理论的基本思想是什么?他在哪些方面获得了成功?4.什么叫德拜温度? 德拜温度与熔点Tm或晶格最大振动频率有何关系? 5.一级相变与二级相变对热容的影响有何不同? 试举例说明.6.何谓DSC热分分析? 较DTA分析法有何优
9、点?7.简述撒克司法测量比热容的基本原理.8.试分析Ni3Fe合金有序-无序转变对比热的影响.9. 热膨胀的物理本质是什么?试用双原子模型说明固体热膨胀的物理本质。10.反常膨胀有何意义，举例说明之。何谓膨胀合金? 膨胀合金的特点与机理是什么?11.钢的组织中什么组织的比容最大，什么组织的比容最小？钢的线膨胀系数何者最大，何者最小？12.光学膨胀仪的基本原理是什么? 标准样的功能是什么?对标准样有何要求?13.示差光学膨胀仪较普通光学膨胀仪有何优点?14.光干涉法膨胀仪的基本原理是什么?(光的干涉条件是什么?如何实现?如何计算试样的膨胀量?)15.电感式膨胀仪的基本原理是什么?有何特点?16.
10、什么叫塞贝克效应?其机理是什么?有何应用?17.影响热电势的因素有哪些?合金形成化合物时,共价键的加强对热电势有何影响?18.什么叫玻尔帖效应?其机理是什么?有何应用?19.何谓磁矩? 磁矩的最小单元是什么？电子磁矩可分哪几部分？原子的总磁矩与原子结构有何关系？ 20何谓磁化? 何谓磁化强度M？磁化强度M与磁场强度H有何关系？21何谓铁磁性?铁磁性物质与顺磁性物质的有何区别?22.何谓抗磁性?产生抗磁性的根源是什么?抗磁性物质的磁化强度与磁场强度呈何种函数关系?23. 基本概念:磁导率,矫顽力,磁畴,自发磁化,退磁场, 磁晶各向异性,磁致伸缩效应.产生铁磁性条件.24.影响金属铁磁性的因素(应
11、力,热处理,冷加工,杂质成分.)25. 铁磁性的测量（Hc，磁滞回线等）26：钢的组织的磁性27.磁畴为何要分畴？由哪些能量相互竞争平衡？28.技术磁化共分几个过程，各有何特点？29. 应力，非磁杂质，缺陷对磁化过程有何作用和影响？30.畴壁为什么会定扎非磁杂质和缺陷？31. 什么叫滞弹性内耗？它与静滞后内耗有何不同？置换原子是否能产生应力感生有序？与溶质原子浓度有何关系？32. 什么叫斯诺克（J.Snoek）内耗峰，它与C(N)原子浓度及晶粒大小有何关系？33. 如何测定碳在-Fe中的扩散激活能？内容简介第一章. 材料的热性能由于材料和制品往往要应用于不同的温度环境中，很多使用场合还对它们的
12、热性能有着特定的要求，因此热学性能也是材料重要的基本性质之一。固体材料的一些热性能如比热，热膨胀、热传导等都直接与晶格振动有关，因此我们首先介绍热力学与统计力学一些概念和晶格振动的有关内容。1 材料的热容热容的概念:热容的定义：物体在温度升高1K时所吸收的热量称作该物体的热容摩尔热容：使摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的能量,它反映材料从周围环境吸收热量的能力.它与温度,质量,过程有关。通常工程上所用的平均热容是指物体从温度T1到T2所吸收的热量的平均值：平均热容是比较粗略的，T1T2的范围愈大，精确性愈差， 而且应用时还特别要注意到它的适用范围(T1T2)。另外物体的
13、热容还与它的热过程性质有关，假如加热过程是恒压条件下进行的，所测定的热容称为恒压热容(CP)。假如加热过程是在保持物体容积不变的条件下进行的，则所测定的热容称为恒容热容(CV)。由于恒压加热过程中，物体除温度升高外，还要对外界作功(膨胀功)，所以每提高1K温度需要吸收更多的热量，即CPCV， 1.1晶态固体热容的经验定律和经典理论晶体的热容，元素的热容定律杜隆珀替定律：“恒压下元素的原子热容等于25J/Kmol”。实际上大部分元素的原子热容都接近25 J/Kmol，特别在高温时符合得更好。化合物热容定律柯普定律：“化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和”。根据晶格振动理论，一个摩尔固
14、体中有N个原子，总能量为：E = 3NkT=3RT (4.3)式中 N阿佛加德罗常数；T绝对温度(K)；k波尔茨曼常数；R8.314(J/kmol)气体普适常数。按热容的定义，有:Cv= (dE/dT)v = 3NkB = 3R =24.91 J/(mol.K) （4.4）1.2晶态固体热容的量子理论1.2.1 爱因斯坦模型爱因斯坦提出的假设是：晶体中所有的原子都以相同的频率振动.爱因斯坦模型：晶体中所有原子都以相同的频率振动,振动的能量是量子化的,且每个振子都是独立的振子。当 T E 时: =3R 这就是杜隆珀替定律的形式。当T趋于零时，CV逐渐减小，当T0时，CV=0，这都是爱因斯坦模型与实验相符之处，但是在低温下，当T D，CV3R这即是杜隆珀替定律。 当温度很低时，即
