各种材料的物理性质

P：熱可塑性塑膠S：熱硬化性塑膠

热分析技术在金属材料研究中的应用

研究生课程论文 (2014 -2015 学年第一学期) 热分析技术在金属材料研究中的应用 提交日期：2014年12月 1 日研究生签名： 学号学院材料科学与工程学院 课程编号课程名称材料的物性及其测试技术 学位类别硕士任课教师 教师评语： 成绩评定：分任课教师签名：年月日

热分析技术在金属材料研究中的应用 摘要：介绍了热分析技术的一些常用的热分析方法，如热重分析、差热分析、差示扫描量热分析、热膨胀等；同时阐述了热分析技术在金属材料中的应用，如测定金属材料的相变的临界温度以及对磁性材料居里温度的测量，及相变的热效应等。 关键词：热分析技术金属材料研究应用 Application of thermal analysis technique in the research of metallic materials Jing Deng School of Materials Science and Engineering, South China University of Technology Abstract: The application of the thermal analysis technique and some commonly methods were introduced, such as thermogravimetry analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), differential scanning calorimetry (DSC), thermodilatometry and so on. The application of the thermal analysis technology in metallic materials was introduced, for example, to measure phase transition critical temperature of the metallic materials and the Curie temperature of the magnetic material and the thermal effect of the phase transition. Keywords: thermal analysis technique; metallic materials; research; application 1、前言 热分析是在程序控制温度下测量物质的物理性质与温度之间对应关系的一项技术。主要包括如下三个方面的内容：一是物质要承受程序控温的作用，即以一定的速率等速升温或降温；二是要选择一观测的物理量P，该物理量可以是热学、磁学、力学、电学、声学和光学的等；三是测量物理量P随温度T的变化，往往不能直接给出两者之间的函数关系[1]。 热分析主要用于研究物理变化(晶型转变、熔融、升华和吸附等)和化学变化(脱水、分解、氧化和还原等)。热分析不仅提供热力学参数，而且还能给出有参考价值的动力学数据。因此，热分析在材料研究和选择上，在热力学和动力学的理论研究上都是很重要的分析手段[2]。 按照测量的物理性质，国际热分析协会(ICTA)将现有的热分析技术分类[3-4]，具体见表1。热分析技术种类繁多，应用甚广，本文将介绍主要的热分析技术及其在金属材料研究中的主要应用。 表1 ICTA关于热分析技术的分类 测试性质方法名称英文全称缩名称质量热重法Thermogravimetry Analysis TGA 等压质量变化测定Isobaric Mass-change Determination 逸出气检测Evolved Gas Detection EGD 逸出气分析Evolved Gas Analysis EGA 放射热分析Emanation Thermal Analysis TEA

材料的基本物理性质1

项目一建筑材料基本性质 （1）真实密度（密度） 岩石在规定条件(105土5)℃烘干至恒重，温度 20℃)下，单位矿质实体体积(不含孔隙的矿质实体的体积)的质量。真实密度用ρ t表示，按下式计算： 式中：ρt——真实密度，g/cm3 或 kg/m3； m s——材料的质量，g 或 kg； Vs——材料的绝对密实体积，cm3或 m3。 ??因固 ??测定方法：氏比重瓶法 将石料磨细至全部过0.25mm的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积。（2）毛体积密度 岩石在规定条件下，单位毛体积(包括矿质实体和孔隙体 积)质量。毛体积密度用ρ d表示，按下式计算：

式中：ρd——岩石的毛体积密度, g/cm3或 kg/m3； m s——材料的质量，g 或 kg； Vi、Vn——岩石开口孔隙和闭口孔隙的体积，cm3或m3。（3）孔隙率 岩石的孔隙率是指岩石部孔隙的体积占其总体积的百分率。孔隙率n按下式计算： 式中：V——岩石的总体积，cm3或 m3； V0——岩石的孔隙体积，cm3或 m3； ρd——岩石的毛体积密度, g/cm3或 kg/m3 ρt——真实密度, g/cm3或 kg/m3。 2、吸水性 、岩石的吸水性是岩石在规定的条件下吸水的能力。 、岩石与水作用后，水很快湿润岩石的表面并填充了岩石的孔隙，因此水对岩石的破坏作用的大小，主要取决于岩石造岩矿物性质及其组织结构状态(即孔隙分布情况和孔

隙率大小)。为此，我国现行《公路工程岩石试验规程》规定，采用吸水率和饱水率两项指标来表征岩石的吸水性。（1）吸水率 岩石吸水率是指在室常温(202℃)和大气压条件下，岩石试件最大的吸水质量占烘干(1055℃干燥至恒重)岩石试件质量的百分率。 吸水率ｗa的计算公式为： 式中：m h——材料吸水至恒重时的质量（g）； m g——材料在干燥状态下的质量（g）。 （2）饱和吸水率 在强制条件下（沸煮法或真空抽气法），岩石在水中吸收水分的能力。 吸水率ｗsa 的计算公式为： 式中：m b——材料经强制吸水至饱和时的质量（g）； m g——材料在干燥状态下的质量（g）。 饱水率的测定方法(JTG E41—2005)： 采用真空抽气法。因为当真空抽气后占据岩石孔隙部的空气被排出，当恢复常压时，则水即进入具有稀薄残压的

金属热物性参数

金属热物性参数

表1 各种金属的热物性值 金属温度? C 比热 cal/(g·?C) 导热系数 cal/(cm·s·?C) 密度ρ(g/cm3)液相 线、固相线温度(?C) 纯铁 25 200 400 769 800 1000 1500 0.107 0.124 0.145 0.358 0.230 0.148 0.180 0.192 0.152 0.120 0.074 0.071 0.070 0.032 ρ=7.88(20?C) =7.3(1500?C) =7.0(1600?C) 镇静钢(C0.08%) 200 400 800 1200 0.112 0.124 0.142 0.230 0.158 0.142 0.128 0.107 0.068 0.071 ρ=7.86(15?C) 软钢(C0.23%) 200 400 800 1200 0.112 0.124 0.142 0.228 0.158 0.124 0.116 0.102 0.062 0.071 ρ=7.86(15?C) 碳素结构钢(S35C) 25 200 400 800 0.111 0.125 0.134 0.285 0.103 0.095 0.079 0.078 中碳钢(C0.4%) 200 400 800 1200 0.112 0.122 0.140 0.148 0.156 0.124 0.115 0.100 0.059 0.071 ρ=7.85(15?C) 共析钢(C0.8%) 200 400 800 1200 0.108 0.128 0.144 0.146 0.160 0.119 0.108 0.091 0.058 0.072 ρ=7.85(15?C) 工具钢(C1.2%) 200 400 800 0.108 0.130 0.142 0.156 0.103 0.102 0.089 0.057 ρ=7.83(15?C)

材料基本物理性质试验报告

《土木工程材料》试验报告 项目名称：材料基本物理性质试验 报告日期：2011-11-02 小组成员：

材料基本物理性质试验 - 2 - 1. 密度试验（李氏比重瓶法） 1.1 试验原理 石料密度是指石料矿质单位体积（不包括开口与闭口孔隙体积）的质量。 石料试样密度按下式计算（精确至0.01g ／cm 3）： gfdgfbg 感d 式中： t ρ──石料密度，g ／cm 3； 1m ──试验前试样加瓷皿总质量，g ； 2m ──试验后剩余试样加瓷皿总质量，g ； 1V ──李氏瓶第一次读数，mL （cm 3）； 2V ──李氏瓶第二次读数，mL （cm 3）。 1.2 试验主要仪器设备 李氏比重瓶（如图1-1）、筛子（孔径0.25mm ）、烘箱、干燥器、天平（感量0.001g ）、温度计、恒温水槽、粉磨设备等。 1.3 试验步骤 (1)将石料试样粉碎、研磨、过筛后放入烘箱中，以100℃±5℃的温度烘干至恒重。烘干后的粉料储放在干燥器中冷却至室温，以待取用。 (2)在李氏瓶中注入煤油或其他对试样不起反应的液体至突颈下部的零刻度线以上，将李氏比重瓶放在温度为（t ±1）℃的恒温水槽内（水温必须控制在李氏比重瓶标定刻度时的温度），使刻度部分进入水中，恒温0.5小时。记下李氏瓶第一次读数V 1（准确到0.05mL ，下同）。 (3)从恒温水槽中取出李氏瓶，用滤纸将李氏瓶内零点起始读数以上的没有的部分擦净。 （4）取100g 左右试样，用感量为0.001g 的天平（下同）准确称取瓷皿和试样总质量m 1。用牛角匙小心将试样通过漏斗渐渐送入李氏瓶内（不能大量倾倒，因为这样会妨碍李氏瓶中的空气排出，或在咽喉部分形成气泡，妨碍粉末的继续下落），使液面上升至20mL 刻度处（或略高于20mL 刻度处） ，注意勿使石粉粘附于液面以上的瓶颈内壁上。摇动李氏瓶，排出其中空气，至液体不再发生气泡为止。再放入恒温 咽喉部分 2 12 1V V m m t --= ρ比重瓶

材料物理性能

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

材料物理性能.

※ 材料的导电性能 1、 霍尔效应 电子电导的特征是具有霍尔效应。 置于磁场中的静止载流导体，当它的电流方向与磁场方向不一致时，载流导体上平行于电流和磁场方向上的两 个面之间产生电动势差，这种现象称霍尔效应。 形成的电场E H ，称为霍尔场。表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数，定义为： 霍尔系数R H 有如下表达式：e n R i H 1 ± = 表示霍尔效应的强弱。霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、 金属的导电机制 只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。 利用能带理论严格导出电导率表达式： 式中： nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数； m *为电子的有效质量，它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。 此式不仅适用于金属，也适用于非金属。能完整地反映晶体导电的物理本质。 量子力学可以证明，当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时，它将不受散射而无阻碍的传播，这时 电阻为零。只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子波才受到散射(不相干散射)，这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。 3、 马西森定律 （P94题11） 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时威慑年电阻测量要在低温下进行。 马西森（Matthissen ）和沃格特（V ogt ）早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小，以致于可以略去它们 之间的相互影响，把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρ?组成，这就是马西森定律（ Matthissen Rule ），用下式表示： ρ?是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。 ρL(T)是与温度有关的电阻率。 4、 电阻率与温度的关系 金属的温度愈高，电阻也愈大。 若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率，则电阻与温度关系为: 在t 温度下金属的电阻温度系数： 5、 电阻率与压力的关系 在流体静压压缩时，大多数金属的电阻率降低。 在流体静压下金属的电阻率可用下式计算 式中：ρ0表示在真空条件下的电阻率；p 表示压力；φ是压力系数(负值10-5~10-6 )。 正常金属（铁、钴、镍、钯、铂等），压力增大，金属电阻率下降；反常金属（碱土金属和稀土金属的大部分） 6、 缺陷对电阻率的影响：不同类型的缺陷对电阻率的影响程度不同，空位和间隙原子对剩余电阻率的影响和金属 杂质原子的影响相似。点缺陷所引起的剩余电阻率变化远比线缺陷的影响大。

2.材料的基本物理性质1

The basic physical property of material（1） 主讲人：安亚强

物理性质 物质不经过化学变化或未发生化学反应二体现的性质，如密度、硬度、熔点、冰点、导热性、导电性等。

C O N T E N T S 与质量有关的性质 与水有关的性质 与声音有关的质量 2 3 1The property about mass The property about water The property about sound

密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 ρ—密度（g/cm 3）; m —材料在干燥状态下的质量（g ）；V —材料在绝对密实下的体积（cm 3）。 1.1密度 V m = ρ固体材料的体积构成 测定密实体积：李氏瓶法。 1—固体物质体积V ; 2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K 。

表观密度是指多孔固体材料在自然状态下单位体积的质量。 ρ0—表观密度或体积密度（ kg/m 3或g/cm 3）; m —材料在干燥状态下的质量（kg 或g ）；V 0 —材料在自然状态下的体积（m 3或cm 3）。 1.2表观密度 0V m = ρ固体材料的体积构成 体积密度 1—固体物质体积V ; 2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K 。 V 0=V+V B +V K 测定表观体积：直接量测或排水法。 注：表观密度有干表观密度、气干表观密度、湿表观密度、饱和表观密度。通常所说的表观密度指的是干表观密度。

堆积密度是指粉状、颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。 ρ′0—堆积密度（kg/m 3）; m —材料在干燥状态下的质量（kg ）；V′0—材料在堆积状态下的体积（m 3）。 1.3堆积密度 00 V m ' ='ρ散粒材料的体积构成 体积密度 1—固体物质体积V ; 2—闭口孔隙体积V B ；3—开口孔隙体积V K ；4—颗粒间空隙体积V 空。 V′0=V+V B +V K +V 空 测定堆积体积：容量桶量测。 松散堆积密度紧密堆积密度

第八单元课题1 金属材料(第1课时 金属的物理性质和用途)

课题1 金属材料 （第1课时金属的物理性质和用途） 学习目标： 知识与技能： 1、认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 2、了解常见金属的物理性质。 3、了解物理性质与用途之间的关系。 过程与方法： 1、学习运用观察、实验等方法获取信息。 2、学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工整理。 情感态度与价值观： 1、认识金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用。初步形成“物质性质决定其用途，物质用途体现其性质”的观念。 2、培养学生全面、综合分析问题的能力及合理使用金属材料的意识。 3、培养学生树立为社会进步而学习化学的志向。 学习重点： 1、金属材料的物理性质。 2、物理性质与用途的关系及影响金属材料用途的因素。 学习难点： 1、培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。 2、提高学生综合分析问题的能力。 一、自主探究： 【交流讨论】结合课本及生活实际，列举生活中一些常见的金属制品，并谈一谈生活中最常见的金属有哪些，使用的先后顺序是怎样的？ 【分析总结】观看课本P3页图8-3，分析并总结金属一般具有哪些物理性质。 【实验探究】请同学们设计简单的实验方案，说明铁、铝、铜都能导电和导热。 【交流讨论】请大家阅读课本P3页第一段并观看【表8-1】，查阅有关资料完成课本P4页中的“讨论”。 【分析讨论】物质的性质是否是决定物质用途的唯一因素呢？为什么？

【资料分析 熔点2500℃ 密度3g/cm3 强度与钢相似 导电性良好 导热性良好 抗腐蚀性优异 这种金属的表面有一层氧化物保护层，试设想这种金属的可能用途。 【阅读资料】课本P4页“金属之最” 二、展示提升： 1.下列关于金属的物理性质的说法，错误的是 ( ) A.具有导热性 B.具有延展性 C.具有金属光泽 D.能溶于酸2．某种新型“防盗玻璃”为多层结构，每层中间嵌有极细的金属线，当玻璃被击碎时，产生电信号，与金属线相连的警报系统就会立刻报警，这利用了金属的 （） A. 延展性 B.导电性C . 弹性D.导热性3．某市在南浔区和孚镇建立了首个垃圾发电厂，实现了生活垃圾的无害化和资源化处理。2008年4月11日从各乡镇运来了第一批垃圾，在这批垃圾中，含废铝线、一次性塑料餐具、果皮、废旧报纸等。其中属于金属的是 ( ) A. 废铝线 B. 一次性塑料餐具 C. 果皮 D. 废旧报纸4．金属材料在人类活动中已得到越来越广泛的应用。下列性质属于金属共性的是 （） A．硬度很大、熔点很高B．有良好的导电性、传热性 C．是银白色的固体D．易与酸反应产生氢气 5.常温下，_________是液体，_________是熔点最高的金属，通常用__________做电缆线。白炽灯泡用的灯丝是用_________制备的；日光灯内则充入了低压_________蒸气， _________和_________可用作货币，古代用_________做镜子。 6．常见金属的下列用途各利用的是金属的哪些物理性质： ⑴用铁锅炒菜 ⑵古代人将铜打磨成铜镜 ⑶将铝拉成丝做电线 ⑷用钨制成电阻丝 ⑸人们用黄金做项链、耳环、戒指______________ __

建筑材料的基本物理性质

2.1 建筑材料的基本物理性质 建筑材料的基本物理性质，是指表示建筑材料物理状态特点的性质。它主要有密度、表观密度、堆积密度、密实度和孔隙率等。 1．密度 密度是指建筑材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。密度(ρ)可用下式表示： V m = ρ (2—1) 式中：ρ——密度，g ／cm 3； m ——材料的质量，g ； V ——材料在绝对密实状态下的体积，cm 3。 绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。除了钢材、玻璃等少数材料外，绝大多数材料是有一些孔隙的。测定有孔隙材料的密度时，应将材料磨成细粉，干燥后，用李氏瓶测定其体积。砖、石材等都用这种方法测定其密度。 2．表观密度 表观密度是指建筑材料在自然状态下，单位体积的质量。表观密度(o ρ)可用下式表示： o o V m = ρ (2—2) 式中：o ρ——表观密度，g ／cm 3或kg ／m 3。 m ——材料的质量，g 或kg ； V 0——材料在自然状态下的体积，cm 3或m 3。 材料的表观体积是指包含内部孔隙的体积。当材料内部孔隙含水时，其质量和体积均变化，故测定材料的表观密度时，应注意其含水情况。一般情况下，表观密度是指气干状况下的表观密度；而在烘干状态下的表观密度，称为干表观密度。 3．堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料在堆积状态下，单位体积的质量。堆积密度（o ρ'）可用下式表示： o ρ'=/ 0V m (2—3) 式中：ρ'——堆积密度，kg/m 3; m ——材料的质量，kg ； O V '——材料的堆积体积，m 3。 测定材料的堆积密度的时，材料的质量是指填充在一定容器内的材料质量，其堆积体积 是指所用容器的体积，因此，材料的堆积体积包含了颗粒之间的空隙 4．密实度与孔隙率 密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度（D ）可用下列式计算：

材料物理性能

《材料物理性能》 一、试用外斯分子场理论说明铁磁性形成的条件,并用技术磁化理论说明磁滞 回线的形成。(15分)

、 二、试说明压电体、热释电体、铁电体各自在晶体结构上的特点。(10分) 答：对压电晶体而言，从晶体结构上分析，要求结构上没有对称中心，而且结构上必须带有正、负电荷的质点，即存在离子或离子团。也就是说压电体必须是离子晶体或者由离子团组成的分子晶体；而具有压电效应的晶体必须还要具有自发极化的特性在结构上要求具有极性轴；对铁电体而言，也必须具有自发极化的特性，在结构上满足产生电滞回线。

三、 考虑一个处在垂直于轨道平面的电场中的氢原子基态的半经典模型，证明 氢原子的极化率304H H r απε=，H r 为未受微扰轨道的半径。(10分)

四、导出爱因斯坦热容和德拜热容的表达式，并讨论高温和低温极限下的性 质。(15分) 解：在热力学里，固体的定容和定压比热分别定义为， 》 频谱分布应满足， 可求出比热的表式为， 讨论比热问题时，关键在于如何求出晶格振动的频率分布。 爱因斯坦模型： 爱因斯坦模型认为固体中各原子的频动相互独立，所有原子那以相同的角频率振动，因而晶格振动能量， 晶格定容比热为， 》 式中，称为爱因斯坦比热函数。通常引入爱因斯坦温度，它与角频率的关系为：。因此， 上更快地趋近零，与实验结果偏离。

德拜模型： 德拜比热模型的主要特点是把晶格看作是各向同性的连续介质，格波成为弹性波，用弹性波的声学谱代替单一的爱因斯坦频率，并假定格波的总数为3N(N代表晶体中原子的总数)，晶格热容量等于各种模的弹性波对比热的贡献的总和。可求得德拜模型下弹性波的频谱分布为， 因此，比热为： # 。

材料物理性能

2.杜隆-珀替定律（元素的热容定律）：恒压下元素的原子热容为25/(K.mol);热容与温度无关奈曼-柯普定律化合物的热容定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。 4. 5.热膨胀与化学键关系：对分子晶体，分子间是弱的范德华力作用，膨胀系数大；共价键的材料如金刚石作用力很强，对高聚物沿链方向共价键连接，垂直链的方向近邻分子间是弱范德华力因此结晶高聚物和取向高聚物热膨胀有很大各向异性，高聚物热膨胀系数比金属高 7.钢中A、M、F热膨胀系数大小：A＞F＞M 8.Me对膨胀系数的影响：主要取决于形成K还是固溶于F中，前者使α增大后者减小。 9.金属、高聚物、无机非金属热传导大小和传导机制：热导率λ是指单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。金属中有大量质量很轻的自由电子，能迅速传递热，无机非金属中自由电子很少，晶格振动是主要导热机制，低温声子导热（声频支格波—弹性波—声波—声子），高温时光子导热；绝缘材料声子导热；高聚物声子热传导机制在低温区，随着温度升高，λ增大；温度升至玻璃化温度时，λ出现极大值；温度高于玻璃化温度后，由于分子排列变得越来越疏松，λ也越来越小。 10.晶体中缺陷、杂质如何影响热导率：引起格波散射等效于声子平均自由程减小→↓λ 11.固溶体中溶质含量、性质如何影响热导率：溶质元素的质量大小与溶剂元素相差愈大取代后结合力改变愈大，对λ影响愈大，低温时影响随T↑而↑，T高于0.5德拜温度时，与T 无关原因：低温下声子传导的平均波长远大于点缺陷的线度，不引起散射，T↑平均波长↓→接近点缺陷线度→散射达到最大，再升温散射也不变化 12.抗热冲击断裂：抵抗无机材料发生瞬时断裂的性能抗热冲击损伤：抵抗材料在热冲击循环作用下表面发生开裂剥落以致最终破裂或变质的性能 13.多相材料产生热应力原因：不同相有不同膨胀系数，温度变化各相膨胀收缩量不同而相互牵制产生热应力 14.提高抗热冲击断裂措施：①↑材料强度σ↓弹性模量E，使σ/E↑，即提高材料的柔韧性能吸收较多的弹性应变能而不开裂，↑热稳定性②↑热导率λ，使R’↑，λ大→传热快→内外温差较快平衡，↓热应力聚集③↓热膨胀系数α④↓表面热传递系数h⑤↓产品有效厚度15.差热分析法（DTA）：在程序控制温度下将被测材料与参比物在相同条件下加热或冷却，测量试样与参比物之间温差随温度、时间的变化关系。参比物应为热惰性物质，即在整个测试温度范围内不发生分解相变破坏也不与试样化学反应，同时参比物的比热容热传导系数尽量与试样接近.热重分析法：在。。。下测量材料质量与温度关系 材料的光学性能 1.介质折射率为何大于1：设光在某种媒质中的速度为v，由于真空中的光速为c，所以这种媒质的绝对折射率公式：n=c/v在可见光范围内，由于光在真空中传播的速度最大，故其它介质的折射率都大于1 2.双折射：光通过除立方晶体以外的其他品型介质时，一般都要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们分别形成两条折射光线，这个现象称为双折射。双折射光线中，平行于入射面的光线的折射率，称为常光折射率n0，不论入射光的入射角如何变化，n0始终为一常数，因而常光折射率严格服从折射定律。另一条与之垂直的光线的折射率、随入射线方向的改变而变化，称为非常光折射率ne，它不服从折射定律，随入射光的方向而变化。 3.决定反射的因素：取决于两种介质的相对折射率n21，若n1和n2相差很大，则界面反射损失就严重；若n1=n2，则R=0，，表明在垂直入射情况下，几乎没有反射。R表示反射系数，1-R为透射系数。 4.光吸收：光是一种能量流，在光通过物质传播时，会引起物质的价电子跃迁或使原子振动，从而使光能的一部分转变为热能，导致光能衰减，这种现象为光的吸收。选择吸收：同一物

金属材料物理性质说课稿

金属材料物理性质说课 稿 集团标准化小组：[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]

金属材料稿 一：教材分析 本节课化学九年级下册第八单元课题1《金属材料》。金属材料是与我们的生活密切联系的教学内容，本课题分为两部分。第一部分主要介绍了几种重要金属的物理性质和用途以及两者之间的关系，第二部分重点介绍了合金。在本单元之前，已经学习了氧气、氢气和碳三种非金属单质，在此处又学习金属材料，使整个初中的化学教材，既有一定的非金属元素知识，又有一些金属元素的知识，这样，使整个初中化学的知识体系内容就比较完整了，体现了义务教育阶段化学学习的全面性 二：教学目标 知识与技能 （1）通过日常生活中广泛使用金属材料等具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 （2）了解常见金属的物理性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途，但同时还需考虑如价格、资源以及废料是否易于回收等其他因素。 （3）能区分生铁和钢，认识金属与金属材料的关系。 过程与方法 （1）引导学生自主实验探究金属的物理性质，培养学生的实验探究能力。 （2）通过讨论探究物质的性质与用途的关系，培养学生综合分析问题的能力。 （3）培养学生学会主动与他人进行交流和讨论，清楚地表达自己的观点，逐步形成良好的学习习惯和学习方法。 情感态度与价值观 通过日常生活中广泛应用金属材料的具体事例，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。 三：目标重难点 （1）引导学生自主探究金属的物理性质。 （2）物质性质与用途之间的辩证关系。 重点的突出：为了突出本节课的重点我采用科学探究和分析归纳的教学方法。 目标难点 （1）培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。 （2）提高学生综合分析问题的能力。 难点的突破：为了突破本节课的难点，我准备采用学生自主探究，合作学习相互交流，分析归纳的方式来学习。 四：说教学方法 根据化学课程标准“要培养学生科学探究能力，提高学生的科学素养”的要求，以及本节课的内容。我确定的教学方法是：采用实验探究法，按照提出问题—实验探究—观察分析—得出结论的程序实行探究式讨论教学设计意图：

材料物理性能简介

材料物理性能简介 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】

<<材料物理性能>>基本要求 一，基本概念： 1.摩尔热容: 使１摩尔物质在没有相变和化学反应的条件下，温度升高1K所需要的热 量称为摩尔热容。它反映材料从周围环境吸收热量的能力。 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，温度升高1K所需要的 热量称为比热容。它反映材料从周围环境吸收热量的能力。 3.比容：单位质量（即1kg物质）的体积，即密度的倒数（m3/kg）。 4.格波：由于晶体中的原子间存在着很强的相互作用，因此晶格中一个质点的微振动 会引起临近质点随之振动。因相邻质点间的振动存在着一定的位相差，故晶格振动会在晶体中以弹性波的形式传播，而形成“格波”。 5.声子（Phonon）: 声子是中集体激发的准粒子，就是振动中的简谐振子的能量量子。 6.德拜特征温度: 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0～ωmax分布,其中,最大频率所对应的温度即为德拜温度θD,即 θD=ωmax/k。 7.示差热分析法（Differential Thermal Analysis, DTA ）: 是在测定热分析曲线（即加热 温度T与加热时间t的关系曲线）的同时，利用示差热电偶测定加热（或冷却）过程中待测试样和标准试样的温度差随温度或时间变化的关系曲线ΔT~T（t），从而对材料组织结构进行分析的一种技术。 8.示差扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）: 用示差方法测量加热或冷 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。 9.热稳定性（抗热振性）：材料承受温度的急剧变化（热冲击）而不致破坏的能力。

材料物理性质

谐振腔的初始光子来自增益介质中满足频率条件的自发辐射，自发辐射的光 子通过引起受激辐射和多次的反射传播使受激辐射形成链式增殖反应，实现光放 大，产生的激光最后由半反射镜输出。考虑到谐振腔反射镜的反射损耗，增益介 质的增益率必须高于谐振腔的损耗率，才能最终使谐振腔产生稳定的激光。设增 益介质的增益系数为G ，两反射镜的反射率分别为1R 和2R ，腔长为L ，光的初 始强度为0I ，则光束在谐振腔内往返一次后的强度为2012GL I I R R e =，谐振腔的增益要求为20120GL I I R R e I => 或 2121GL R R e >，由此获得产生激光的阈值或谐振腔的最小增益条件为12(12)ln(1)m G L R R =。 受各种因素的影响，由谐振腔输出的激光并非绝对的单色光，其频谱仍具有 一定宽度。导致激光频谱展宽的因素主要有： ①自然展宽 由于粒子处于激发态能级的寿命τ决定其相应辐射过程的持续时 间或相应辐射波列的长度，而有限的波列长度意味着该辐射波不再是绝对的单色 波，而是具有一定的频谱宽度，由此产生的频谱展宽为自然展宽，根据海森堡能 量-时间的不确定关系式 2E t ???≥h ，辐射光子的不确定能量εω?=?h ，时 间的不确定量取t τ?=，则辐射频谱自然展宽的量级约为21ωτ?≥。 ②碰撞（或压力）展宽 若增益介质中粒子数量较多或间距较小，粒子间易发 生相互碰撞，这种碰撞能促进粒子的跃迁，进而缩短其寿命，导致辐射谱线展宽。 对于高压下的气体介质，碰撞展宽尤为显著。 ③多普勒展宽 对于气体介质，粒子因热运动而产生多普勒频移，进而导致相 应辐射谱线展宽。 §7-2材料光学性能的物理本质和影响因素 一、材料的光学性能及其相互关系 在上节中，我们从波动性和粒子性两方面介绍了光或者电磁波的传播和与物 质相互作用的运动规律和性质。虽然涉及的内容比较庞杂，但在线性光学范围内， 无论何种光学性质，如光的传播速度、吸收或衰减、波阻、折射率、反射和透射 系数等，均可以采用相应介质的电磁性质，如介电系数、磁导率和电导率等，来 加以描述，从而使不同介质或物质具有不同的光学性质。通常情况下，材料的这 些电磁性质本身就是频率或波长的函数，因此，由它们表述的光学性质也应是频 率或波长的函数。在某些场合和条件下，材料的光学性质还需采用复变量和张量 的形式。除非特别声明，后续涉及的材料光学性质限定材料的状态是稳态、线性、 非铁磁性、各向同性和均匀的，当然，这些性能也是非线性、铁磁性、各向异性 和非均匀性材料光学性能的基础。

常用材料的物理性能超详细好经典

材料的物理性能 材料的物理性能：密度、相对密度、弹性、塑性、韧性、刚性、脆性、缺口敏感性、各向同性、各向异性、吸水率和模塑收缩率等。 ?弹性：是材料在变形后部分或全部恢复到初始尺寸和形状的能力。 ?塑性：是材料受力变形后保持变形的形状和尺寸的能力。 ?韧性：是聚合物材料通过弹性变形或塑性变形吸收机械能而不发生破坏的能力。 ?延展性：材料受到拉伸或压延而未受到破坏的延伸性称为延展性。 ?脆性：是聚合物材料在吸收机械能时易发生断裂的性质。 ?缺口敏感性：材料从已存在的缺口、裂纹或锐角部位发生开裂，裂纹很快贯穿整个材料的性质称为缺口敏感性。 ?各向同性：各向同性的材料为在任何方向上物理性能相同的热塑性或热固性材料。 ?各向异性：各向异性材料的性质与测试方向有关，增强塑料在纤维增强材料的排列方向上有较高的性能。 ?吸水性：吸水性是材料吸水后质量增加的百分比表示。 模塑收缩性：模塑收缩性是指零件从模具中取出冷却至室温后，其尺寸相对于模具尺寸发生的收缩。 冲击性能：是材料承受高速冲击载荷而不被破坏的一种能力，反应了材料的韧性。 塑料材料在经受高冲击力而不被破坏，必须满足两个条件：①能迅速通过形变来分散和冲击能量；②材料内部产生的内应力不超过材料的断裂强度。 疲劳性能：塑料制品受到周期性反复作用的应力，包括拉伸、弯曲、压缩或扭曲等不同类型的应力，而发生交替变形的现象，称为疲劳。 抗撕裂性：抗撕裂性是薄膜、片材、带材一类薄型瓣重要力学性能。

蠕变性：指材料在恒定的外力（在弹性极限内，包括拉伸、压缩、弯曲等）作用下，变形随时间慢慢增加的现象。 应力松弛：指塑料制品维持恒定应变所需要的应力随时间延长而慢慢松弛的现象。 塑胶材料 ●塑胶材料可分为两大类：热塑性塑料、热固性塑料。 ●热塑性塑料从构象（形态不同）可分为三种类型：无定型聚合物(PS、PC、PMMA)、 半结晶聚合物(PE、PP、PA)、液晶聚合物(LCP)。 ●热塑性塑料受热后会软化，并发生流动，冷却后凝固变硬，成为固态。热塑性塑料 由曲线状高分子组成，在加热时仅仅发生物理变化，其分子链上的基团稳定，分子间不发生化学反应。在多数热塑性塑料能被化学溶剂溶解，它对化学品的耐蚀性较热固性塑料差，其使用温度比热固性塑料低，机械性能和硬度也相对偏低。由于它的生产工艺成熟，来源广泛及可回收再利用，目前得到广泛的使用。 ●通用的工程塑料：PA聚酰胺、POM聚甲醛、PC聚碳酸酯、PPO改性聚苯醚、 PET/PBT聚酯。 塑胶材料的分类 一、按树脂的受热变化分类 1.热固性塑料：酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和树脂、氰酸酯树脂、 呋喃树脂、烯丙基树脂、醇酸树脂等。 2.热塑性塑料：目前的使用达95%以上。 二、按树脂的应用分类 1.通用塑料:产量大、应用范围广、成型加工性好、成本低的一类树脂。

材料的基本性质包括 物理性质

期末复习提纲 1、材料的基本性质包括物理性质、力学性质与耐久性。 2、材料的四种含水状态包括完全干燥（烘干）状态、风干（气干）状态、 饱和面干（表干）状态、潮湿（湿润）状态。 3、材料的亲水性和憎水性以润湿角θ 来判定，当θ≤90° 时为亲水性， 90°<θ <180° 时为憎水性。 4、材料在潮湿空气中吸收空气中水分的性质称为材料的吸湿性。 5、材料的软化系数在0 ~ 1之间波动，轻微受潮或受水浸泡的次要建筑物需选用K 软>0.75的材料，用于长期受水浸泡或处于潮湿环境中的材料，若其处于重要结构，则需选用K软>0.85的材料。 6、材料的冻融循环通常指采用-15°C 温度冻结后，再在20°C 的水中融化的 过程。 7、对经常受压力水作用的工程所用材料及防水材料应进行抗渗性检验。 8、材料的导热系数越大，导热性越好，保温隔热效果越差。 9、热容量是形容材料加热时吸收热，冷却时放出热量的性 质。 10、耐热性的研究包含（1）受热变质、（2）受热变形。材料耐 燃性按耐火要求规定分为非燃烧材料、难燃烧材料、燃烧材料三大类。 11、材料的力学性质包括强度、弹性、塑性、冲击韧性、脆性。 12、材料的强度大小可根据强度值大小，划分为若干标号或强度等 级，强度的单位是N/mm 2或MPa 。 13、弹性的特点是外力和变形成正比例关系。 14、材料在外力作用下产生变形，当外力撤去后，仍保持变形后的形状和 大小并且不产生裂缝的性质称为塑性。 15、脆性材料的特点是塑性变形小，抗压强度远大于抗拉强度。 16、材料抵抗冲击振动作用能够承受较大变形而不发生突发性破坏的性质称 为材料的冲击韧性或韧性。 17、过火石灰的特点煅烧温度过高，CaO结构致密。处理方法是

材料物理性能答案

)（ E k → 第一章：材料电学性能 1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？ 用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力。 按材料的导电能力（电阻率），人们通常将材料划分为： ） （）超导体（） （）导体（）（）半导体（） （）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .10127 28-828Ω?Ω??Ω??Ω?---ρρρρ 2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？ 金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动。如果没有外部电场或磁场的影响，一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波，自由电子则可以在较大范围内作随机运动，并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。施加外电场后，自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。 E J → → =σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子 的漂移速度），它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来，表示了欧姆定律的微观形式。 缺陷：该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性） 3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？ 自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数；电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一 条连续的抛物线。 4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数。 准连续能级 ：电子的本征能量是量子化的，其能量值由主量子数n 决定，并且其能量值也是不连续的，能 级差与材料线度L 2成反比，材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料，其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。 能级的简并状态 ：把同一能级下具有多种能态的现象称为能级的简并状态。 简并度 ：把同一能级下的能态数目称为简并度。 能态密度 ：对于某一个电子体系，在k 空间内单位体积内能态的数量或倒易节点数称为波矢能态密度。ρ =V/(2π)3，含自旋的能态密度应为2ρ K 空间 ：如果使用波矢量 3,2,1k k k k → → → → 的三个分量为单位矢量构筑坐标系，则每个能态在该坐标中都 是一个整数点，对于准连续的能级，此坐标系中的每个整数点都代表一个能态。人们把此坐标系常数称为k 空间或状态空间。