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15個(gè)材料基本概念 材料人豈能不知_檢測(cè)資訊_

15個(gè)材料基本概念  材料人豈能不知

 

1、材料熱容

“當(dāng)一系統(tǒng)由于加給一微小的熱量δQ而溫度升高dT時(shí),δQ/dT這個(gè)量即是該系統(tǒng)的熱容。”(GB3102.4-93),通常以符號(hào)C表示,單位J/K。

某種物質(zhì)的比熱容是指當(dāng)單位質(zhì)量該物質(zhì)吸收或放出熱量引起溫度升高或降低時(shí),溫度每升高1K所吸收的熱量或每降低1K所放出的熱量,通常以符號(hào)c表示,單位J/kg.K。通常計(jì)算的熱熔分為等壓熱熔Cp和等體熱熔Cv。

 

 

2、材料熱膨脹

物體因溫度改變而發(fā)生的膨脹現(xiàn)象叫“熱膨脹”。通常是指外壓強(qiáng)不變的情況下,大多數(shù)物質(zhì)在溫度升高時(shí),其體積增大,溫度降低時(shí)體積縮小。

在相同條件下,氣體膨脹最大,液體膨脹次之,固體膨脹最小。也有少數(shù)物質(zhì)在一定的溫度范圍內(nèi),溫度升高時(shí),其體積反而減小。

對(duì)于每種固體,都有一個(gè)德拜特征溫度,低于此特征溫度時(shí),α隨溫度強(qiáng)烈變動(dòng);高于此特征溫度時(shí),α接近常數(shù)。

 

 

3、材料熱傳導(dǎo)

熱傳導(dǎo)是介質(zhì)內(nèi)無(wú)宏觀運(yùn)動(dòng)時(shí)的傳熱現(xiàn)象,其在固體、液體和氣體中均可發(fā)生,但嚴(yán)格而言,只有在固體中才是純粹的熱傳導(dǎo),而流體即使處于靜止?fàn)顟B(tài),其中也會(huì)由于溫度梯度所造成的密度差而產(chǎn)生自然對(duì)流,因此,在流體中熱對(duì)流與熱傳導(dǎo)同時(shí)發(fā)生。

物體或系統(tǒng)內(nèi)的溫度差,是熱傳導(dǎo)的必要條件。熱量從系統(tǒng)的一部分傳到另一部分或由一個(gè)系統(tǒng)傳到另一個(gè)系統(tǒng)的現(xiàn)象叫傳熱。

熱傳導(dǎo)是傳熱三種傳熱模式(熱傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射)之一。它是固體中傳熱的主要方式,在不流動(dòng)的液體或氣體層中層層傳遞,在流動(dòng)情況下往往與熱對(duì)流同時(shí)發(fā)生。

 

4、材料熱穩(wěn)定性

材料在特定加熱條件下,加熱期間內(nèi)一定時(shí)間間隔的粘度和其它現(xiàn)象的變化。材料保持原有屬性的能力越強(qiáng),表明材料的熱穩(wěn)定性越好。

 

5、導(dǎo)電性能

物體傳導(dǎo)電流的能力叫做導(dǎo)電性。不同金屬的導(dǎo)電性各不相同,通常銀的導(dǎo)電性最好,其次是銅和金。

固體的導(dǎo)電是指固體中的電子或離子在電場(chǎng)作用下的遠(yuǎn)程遷移,通常以一種類型的電荷載體為主,如:電子導(dǎo)體,以電子載流子為主體的導(dǎo)電;離子導(dǎo)電,以離子載流子為主體的導(dǎo)電;混合型導(dǎo)體,其載流子電子和離子兼而有之。

以外,有些電現(xiàn)象并不是由于載流子遷移所引起的,而是電場(chǎng)作用下誘發(fā)固體極化所引起的,例如介電現(xiàn)象和介電材料等。

 

 

6、晶體的能帶

能帶是討論晶體(包括金屬、絕緣體和半導(dǎo)體的晶體)中電子的狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)的一種重要的近似理論。

它把晶體中每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)看成是獨(dú)立的在一個(gè)等效勢(shì)場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),即是單電子近似的理論;對(duì)于晶體中的價(jià)電子而言,等效勢(shì)場(chǎng)包括原子實(shí)的勢(shì)場(chǎng)、其他價(jià)電子的平均勢(shì)場(chǎng)和考慮電子波函數(shù)反對(duì)稱而帶來(lái)交換作用,是一種晶體周期性的勢(shì)場(chǎng)。

在晶體的能帶圖上,物質(zhì)的導(dǎo)電性反映為它的價(jià)帶是否被填滿,是否存在禁帶以及禁帶寬度的大小。

 

 

7、金屬的導(dǎo)電性

金屬在外加電場(chǎng)作用下,金屬中的電子在無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)有規(guī)則的運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生宏觀電流的性質(zhì)。

材料產(chǎn)生電阻的本質(zhì)—晶體點(diǎn)陣的完整性以及由于晶體點(diǎn)陣離子的熱振動(dòng),晶體中的異類原子、位錯(cuò)、和點(diǎn)缺陷等,使晶體點(diǎn)陣的周期性遭到破壞,電子波受到散射,進(jìn)而產(chǎn)生了阻礙作用,降低了材料的導(dǎo)電性。

 

8、超導(dǎo)電性

物質(zhì)在一定溫度條件下電阻降為零的現(xiàn)象,稱為超導(dǎo)電性。

1911年荷蘭物理學(xué)家H·卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)汞在溫度降至4.2K附近時(shí)突然進(jìn)入一種新?tīng)顟B(tài),其電阻小到實(shí)際上測(cè)不出來(lái),他把汞的這一新?tīng)顟B(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)。

后來(lái)又發(fā)現(xiàn)許多其他金屬也具有超導(dǎo)電性。低于某一溫度出現(xiàn)超導(dǎo)電性的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。

 

9、接觸電性

兩種不同性質(zhì)的材料接觸,由于他們各自具有不同的相、不同的晶態(tài)結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu),在他們的交界處產(chǎn)生載流子的某種遷移行為,由此引起兩種材料單獨(dú)存在時(shí)所沒(méi)有的新的電學(xué)效應(yīng)。

 

 

10、熱電性

物質(zhì)當(dāng)溫度變化時(shí),在晶體的某些結(jié)晶方向產(chǎn)生荷電的性質(zhì)稱為熱電性。

熱電性主要存在于無(wú)對(duì)稱中心、具有極性軸的介電質(zhì)礦物晶體中,如電氣石、方硼石。

第一熱電效應(yīng)—賽貝克效應(yīng),1821年德國(guó)科學(xué)家賽貝克,發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體組成一個(gè)閉合的回路時(shí),在兩個(gè)接頭處存在溫度差異,則回路上將有電勢(shì)和電流產(chǎn)生。

第二熱電效應(yīng)—玻爾貼效應(yīng),1834年玻爾帖發(fā)現(xiàn),當(dāng)有電流通過(guò)兩個(gè)不同的導(dǎo)體組成的回路時(shí),除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱外,還會(huì)在兩接頭處分別出現(xiàn)吸收或放出熱量的現(xiàn)象。(玻爾帖效應(yīng),被人們認(rèn)為是賽貝克效應(yīng)的逆效應(yīng)。)

第三熱電效應(yīng)—湯姆遜效應(yīng),1854年湯姆遜發(fā)現(xiàn),當(dāng)電流通過(guò)具有一定溫度梯度的導(dǎo)體時(shí),會(huì)有一橫向熱流流入或流出導(dǎo)體,其方向視電流的流向和溫度梯度的方向而定。

 

11、壓電性

某些物質(zhì)的單晶體,當(dāng)受到定向壓力或張力的作用時(shí),能使晶體垂直于應(yīng)力的兩側(cè)表面上分別帶有等量的相反電荷的性質(zhì)。

若應(yīng)力方向反轉(zhuǎn)時(shí),則兩側(cè)表面上的電荷正負(fù)轉(zhuǎn)變。壓電效應(yīng)分為正壓電效應(yīng)和負(fù)壓電效應(yīng)。

 

12、熱釋電性

當(dāng)溫度變化時(shí),材料沿某方向的電荷數(shù)量減少,溫度繼續(xù)變化則電荷改變符號(hào)的性質(zhì)。

 

13、鐵電性

某些電介質(zhì)晶體中,晶胞的結(jié)構(gòu)使正負(fù)電荷重心不重合而出現(xiàn)電偶極矩,產(chǎn)生不等于零的電極化強(qiáng)度,使晶體具有自發(fā)極化的現(xiàn)象。

 

14、光電性

某些材料在受到光照后,引起物質(zhì)電性發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為光電性。

光電性,分為外光電效應(yīng)、內(nèi)光電效應(yīng)、貝克勒效應(yīng)和俄歇效應(yīng)。

 

15、磁電性

把運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體、通電的導(dǎo)體或半導(dǎo)體等,放置于磁場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(電位差)、電阻變化等現(xiàn)象,這類磁致電變的現(xiàn)象稱為磁電性。

磁電性,分為霍爾效應(yīng)、磁電阻效應(yīng)和磁生電效應(yīng)。