1、題目分為三部分：1、填空題（20 個(gè)空，每空 0.5 分）主要都是基本概念等等；2、簡(jiǎn)答題（4 題，共 30 分）主要是一些基本概念的應(yīng)用；3、綜合題（1 題，共 10 分）包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋和簡(jiǎn)單的公式推導(dǎo)。基本概念：一、電學(xué)性能1.金屬中電阻產(chǎn)生的根本原因當(dāng)電子波通過(guò)一個(gè)理想晶體點(diǎn)陣時(shí)（0K），它將不受散射；只有在晶體點(diǎn)陣完整性遭到破壞的地方（包括靜畸變和動(dòng)畸變），電子波才受到散射（不相干散射）。2.電阻率與溫度之間的關(guān)系總的來(lái)說(shuō)，金屬的溫度越高，電阻也越大。在極低溫度（2K）時(shí)，電阻率與溫度成 2 次方關(guān)系T(2/3) D 時(shí)，電阻率正比于溫度Ppt 黏貼3.馬P=p+p(T)定律式中：

2、p(T)是與溫度有關(guān)的電阻率；p是與雜質(zhì)、點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)有關(guān)的電阻率。根據(jù)馬定律，在高溫時(shí)金屬的電阻率基本取決于 p(T)，而在低溫時(shí)取決于 p；根據(jù)馬定律，低溫時(shí)用電阻法研究金屬冷加工更為合適；根據(jù)馬定律，在極低溫度下，純金屬電阻率主要由其缺陷（包括雜質(zhì)原子）決定，即剩余電阻率 p決定；根據(jù)馬定律，低濃度固溶體的電阻率表達(dá)式可以寫(xiě)成 P=p+p0，其中 p0 表示固溶體溶劑組元電阻率，p為剩余電阻率，p=Cp，此處 C 是雜質(zhì)原子含量，p 表示雜質(zhì)原子為 1%（原子百分?jǐn)?shù)）時(shí)引起的附加電阻率。4.缺陷對(duì)電阻率的影響雖然晶界、位錯(cuò)、空位和脫位原子等缺陷對(duì)電阻都有貢獻(xiàn)，其中以空位的貢獻(xiàn)為最大。淬火

3、也能使金屬產(chǎn)生缺陷，特別是當(dāng)淬火溫度較高時(shí)，金屬的空位濃度相當(dāng)高，淬火可以將這些空位凍結(jié)下來(lái)，使電阻有顯著的提高。5.形成固溶體時(shí)電阻率的變化形成固溶體合金時(shí)，一般的表現(xiàn)是電阻增高。即使是低電阻率的金屬溶于高電阻率的金屬中也有同樣的效果；原因：（1）溶劑的點(diǎn)陣受溶質(zhì)原子的影響發(fā)生靜畸變，從而增大了電子波的散射。（2）另一方面，電阻的增高還與組元之間的化學(xué)作用有關(guān)；在二元合金所形成的連續(xù)固溶體中，電阻的增大和成分之間呈曲線關(guān)系，通常，在等于 50處出現(xiàn)極大值。6.有序合金的電阻率異類原子使點(diǎn)陣的周期場(chǎng)遭到破壞而使電阻增大，而固溶體的有序化則有利于改善離子電場(chǎng)的規(guī)整性，從而減少電子的散射。有序化使

4、組元之間化學(xué)作用加強(qiáng)，導(dǎo)致傳導(dǎo)電子數(shù)目減少。在上述兩種相反作用的影響下，電場(chǎng)對(duì)稱性增加使電阻下降起著主要作用，所以有序化表現(xiàn)是電阻降低。二、熱學(xué)性能7.相變對(duì)熱容的影響液態(tài)金屬的熱容比固態(tài)的大。一級(jí)相變加熱至臨界點(diǎn)時(shí)熱焓曲線出現(xiàn)躍變，熱容曲線發(fā)生不連續(xù)變化。二級(jí)相變（第二類轉(zhuǎn)變）是在一個(gè)溫度范圍內(nèi)逐步完成的。8.鋼中各相的熱膨脹系數(shù)鋼的組織中各種相的平均線膨脹系數(shù)：奧氏體最大，其次是珠光體，鐵素體，滲碳體，而馬氏體最小。（密度、熱膨脹系數(shù)均與比容相反）所以當(dāng)淬火獲得馬氏體時(shí)，鋼的體積將增大。通常鋼的平均線膨脹系數(shù)大約為（1025）10-6 K-1。9.合金成分和相變對(duì)熱膨脹系數(shù)的影響合金成分：

5、組成合金的溶質(zhì)元素及含量對(duì)合金的熱膨脹的影響極為明顯。對(duì)于大多數(shù)合金來(lái)說(shuō)，當(dāng)合金形成均一的單相固溶體，則合金的膨脹系數(shù)一般是介于組元的膨脹系數(shù)之間，符合相加律 的規(guī)律。若金屬固溶體中加入過(guò)渡族元素，則固溶體的膨脹系數(shù)變化就沒(méi)有規(guī)律性。比如，對(duì)于純鐵來(lái)講，加入 Mn、Sn 使變大，加入 Cr、V 能使變小。而當(dāng)合金形成多相合金時(shí)，主要取決于組成相的性質(zhì)和數(shù)量。固溶于鐵素體中的合金元素和滲碳體將使下降；形成合金碳化物的合金元素將使上升。相變：金屬的多型性轉(zhuǎn)變屬于一級(jí)相變，它將伴隨比容的突變，相應(yīng)的膨脹系數(shù)l 將有不連續(xù)變化，其轉(zhuǎn)變點(diǎn)將為無(wú)限大。屬于一級(jí)相變中的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，將變大。二級(jí)相變中是連續(xù)

6、轉(zhuǎn)變。屬于二級(jí)相變的有序無(wú)序轉(zhuǎn)變，在其相變點(diǎn)處膨脹系數(shù)曲線上有拐點(diǎn)，如Au-50%Cu 合有序結(jié)構(gòu)加熱至 300 度，有序結(jié)構(gòu)開(kāi)始破壞，450 度完全變?yōu)闊o(wú)序結(jié)構(gòu)。在這段溫度區(qū)間，膨脹系數(shù)增加很快。這是有序合金原子間結(jié)合力增強(qiáng)的結(jié)果。10.鐵磁性轉(zhuǎn)變對(duì)熱膨脹的影響一般情況，膨脹系數(shù)和熱容隨溫度變化的特征基本一致（低溫時(shí)隨 T3 變化），但對(duì)于鐵磁性金屬和合金如鐵、鈷、鎳及其某些合金，膨脹系數(shù)隨溫度的變化曲線上，將出現(xiàn)附加的膨脹峰，這些變化稱為反常熱膨脹。其中鎳和鈷的熱膨脹峰向上為正，稱為正反常；而鐵的熱膨脹峰向下為負(fù)，稱為負(fù)反常。鐵鎳合金也具有負(fù)反常的膨脹特性。三、彈性模量及內(nèi)耗性能11.彈性

7、模量與德拜特征溫度、等的關(guān)系當(dāng)DT1（低溫），則 ET4。不同材料的彈性模量溫度系數(shù)是不同的，低的輕金屬和合金的較大，即彈性模量隨溫度升高而下降的幅度大。（注意：升到高溫后，溫度對(duì)彈性模量的影響急劇增加，原因是金屬變形引起彈性模量大幅下降）12.相變對(duì)彈性模量的影響（見(jiàn)后）13.固溶體對(duì)合金彈性模量的影響溶質(zhì)原子加入造成點(diǎn)陣畸變降低溶質(zhì)原子阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)升高溶質(zhì)原子與溶劑原子結(jié)合力大-升高14.內(nèi)耗的測(cè)試方法（見(jiàn)后）四、磁學(xué)性能15.物質(zhì)的磁性分類1.10-6 數(shù)量級(jí)。它們?cè)诖艌?chǎng)中受微弱斥力。金抗磁體。磁化率為甚小的負(fù)數(shù)，大屬中有一半簡(jiǎn)單金屬是抗磁體。根據(jù)與溫度的關(guān)系，抗磁體可分為：1 經(jīng)典抗磁

8、體，它的不隨溫度變化，如 Cu、Ag、Hg、Au、Zn 等。2 反常抗磁體，它的隨溫度變化，且其大小是前者的 10100 倍，如鎵、鉍、鎵、銻、錫、銦、銅一鋯合金中的等。順磁體。磁化率為正值，大10-310-6 數(shù)量級(jí)。根據(jù)與溫度的關(guān)系可分為： 1 正常順磁體，其隨溫度變化符合T 關(guān)系，如，金屬鉑、鈀、奧氏體不銹鋼、稀土金屬等。2與溫度無(wú)關(guān)的順磁體，例如鋰、鈉、鉀、銣等金屬。鐵磁體。在較弱的磁場(chǎng)作用下，就能產(chǎn)生很大的磁化強(qiáng)度。是很大的正數(shù)，且與外磁場(chǎng)呈非線性關(guān)系變化。具體金屬有鐵、鈷、鎳等。鐵磁體在溫度高于某臨界溫度后變成2.3.溫度或點(diǎn)，常用 Tc 表示。順磁體。此臨界溫度稱為4.亞鐵磁體。

9、這類磁體有些像鐵磁體礦，但值沒(méi)有鐵磁體那樣大。通常所說(shuō)的磁鐵礦（Fe3O4）、鐵氧體等屬于亞鐵磁體反鐵磁體。這類磁體的是小的正數(shù)，在溫度低于某溫度時(shí)，它的磁化率同磁場(chǎng)取向有關(guān)；高于這個(gè)溫度，其行為像順磁體。具體材料有一 Mn、鉻，還有如氧化鎳、氧化錳等。5.16.何謂自發(fā)磁化自發(fā)磁化理論：鐵磁性的本質(zhì)1.在鐵磁體存在很強(qiáng)的分子場(chǎng)，在其作用下，在一定尺寸范圍的區(qū)域（磁疇）內(nèi)原子固有磁矩趨于同向平行排列，產(chǎn)生自發(fā)磁化。各自發(fā)磁化小區(qū)域（磁疇）的磁化方向各不相同，其磁性彼些相互抵消，所以對(duì)外并不顯示磁化。2.3.物質(zhì)相鄰原子的電子之間存在一種來(lái)源于靜電的相互交換作用由于這種交換作用對(duì)系統(tǒng)能量的影響，

10、迫使各原子的磁矩平行或反平行。17.何謂技術(shù)磁化（見(jiàn)后）主要概念內(nèi)容的應(yīng)用，以及對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果來(lái)進(jìn)行解釋和分析所對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象。1、馬這個(gè)定律定律的應(yīng)用，合金電阻由兩部分組成：一是溶劑的電阻，它隨著溫度升高而增大；二是溶質(zhì)引起的附加電阻，它與溫度無(wú)關(guān)，只與溶質(zhì)原子的濃度有關(guān)。2、解釋和分析熱容溫度曲線或 DSC 曲線書(shū) p216（圖 5.3 解釋）DSC 處：峰包含面積=轉(zhuǎn)變熱效應(yīng)3、通過(guò)熱膨脹曲線來(lái)繪制 CCT 曲線書(shū) p2492514、解釋鐵磁性材料的技術(shù)磁化過(guò)程。技術(shù)磁化過(guò)程：在外加磁場(chǎng)對(duì)磁疇的作用過(guò)程，也就是外加磁場(chǎng)把各個(gè)磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)到外磁場(chǎng)方向（或近似外磁場(chǎng)方向）的過(guò)程。技術(shù)磁化是通過(guò)兩

11、種方式進(jìn)行：磁疇壁的遷移和磁疇的旋轉(zhuǎn)磁化曲線和磁滯回線是技術(shù)磁化的結(jié)果。區(qū)：可逆磁化過(guò)程（磁場(chǎng)減少到零時(shí)，M、B 沿原曲線減少到零），磁化曲線是線性的，沒(méi)有剩磁和磁滯。以可逆壁移為主區(qū)：不可逆，非線性，有剩磁、磁滯，由許多的 M、B 的跳躍性變化組成（III）區(qū)：磁化矢量的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，B 點(diǎn)時(shí)，壁移，為單疇體。但 M 與 H的方向不一致。再增加外場(chǎng)，磁矩逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)，趨于一致，至 S 點(diǎn)達(dá)到技術(shù)飽和5、何謂材料的內(nèi)耗，弛豫型內(nèi)耗的特征是什么？?jī)?nèi)耗（或阻尼）是指在必定的外部前提下（如溫度、頻率、振幅等），材料缺陷和原子運(yùn)動(dòng)所引起的機(jī)械振動(dòng)能量的耗散，它對(duì)材料中缺陷的動(dòng)力學(xué)行為相當(dāng)感。弛豫型內(nèi)耗是線性滯

12、彈性內(nèi)耗中的一種典型，它表現(xiàn)為只與加載頻率有關(guān)，與振幅無(wú)關(guān)。6、相變對(duì)彈性模量的影響由于相變（包括有序轉(zhuǎn)變、磁性轉(zhuǎn)變和超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變），金屬與合金的彈性模量將出現(xiàn)反常的變化，見(jiàn)上圖。圖中的鐵、鈷彈性磨練反常拐點(diǎn)與相變有關(guān)，而鎳的反常拐點(diǎn)同磁性轉(zhuǎn)變有關(guān)。鐵加熱到 910時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)變，彈性模量反常增高（出現(xiàn)拐點(diǎn)），冷卻時(shí)發(fā)生 轉(zhuǎn)變；E 反常降低。當(dāng)鈷加熱到 480時(shí)，六方晶系鈷轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄档拟挘藭r(shí)彈性模量也出現(xiàn)反常升高的拐點(diǎn)，冷卻時(shí)轉(zhuǎn)變是在 400進(jìn)行的。超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變：Nb-Ti 合超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)時(shí)，彈性模量降低。7、表征材料內(nèi)耗有哪些物理量，之間的關(guān)系如何？1.時(shí)常通過(guò)衰減振動(dòng)時(shí)的振幅對(duì)數(shù)減縮量

13、 來(lái)確定內(nèi)耗1/Q=/式中 An 為第 n 次振動(dòng)的振幅；An+1 為第 n+1 次振動(dòng)的振幅。2超聲波在固體中的衰減系數(shù)超聲波按下列公式衰減：A（x）=A0exp（-x）由此，超聲波衰減系數(shù)=ln（A1/A2）/(x2-x1)(m) (式中，A1 和 A2 分別表示在 x1 和 x2 處的振幅)3.計(jì)算阻尼系數(shù)或阻尼對(duì)于高阻尼合金常用阻尼系數(shù) 或阻尼比 S.D.C 表示內(nèi)耗，即%=S.D.C%=W/W內(nèi)耗量度之間的相互轉(zhuǎn)換=2=2Q-1=2tan=2/(式中，為超聲波波長(zhǎng))8、材料彈性的物理本質(zhì)在物理學(xué)上，彈性是指物體在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)外力撤消后能恢復(fù)原來(lái)大小和形狀的性質(zhì)。彈性模量的物

14、理本質(zhì)是標(biāo)志原子間結(jié)合力的大小。9、體心立方結(jié)構(gòu)金屬中的 Snoek 內(nèi)耗峰產(chǎn)生的機(jī)制、特征，測(cè)試方法及應(yīng)用。克峰定義體心立方晶體中間隙原子引起的內(nèi)耗產(chǎn)生機(jī)制 p408以-Fe 為例-Fe 里的間隙原子指的是碳原子，處于鐵原子之間。碳原子通常在晶胞的棱邊上或面心處，即（1/2,0,0）,(0,1/2,0)或（0,0,1/2）和(1/2,1/2,0)。若沿 Z 方向施加拉力，則沿 Z 方向的間隙位置能量比其他方向都低，因此碳原子便從受壓的方向跳到 Z 方向的位置上，于是便產(chǎn)生了溶質(zhì)原子應(yīng)力感生有序化，此時(shí)對(duì)應(yīng)于應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)變就有弛豫現(xiàn)象。當(dāng)晶體在這個(gè)方向上受交變應(yīng)力作用時(shí)，間隙原子就在這些位置上來(lái)回跳動(dòng)，且應(yīng)變于應(yīng)力，導(dǎo)致能量損耗。含有少量碳或氮的-Fe 固溶體，用 1Hz 的頻率測(cè)量其內(nèi)耗，在室溫（2040 度）附近，得到的弛豫型內(nèi)耗峰，就是克峰。特征 p409只有在適宜的頻率下能夠產(chǎn)生克峰。在交變應(yīng)力頻率很高時(shí)，間隙原子來(lái)不及跳躍，即不能產(chǎn)生弛豫現(xiàn)象，故不能引起內(nèi)耗；而當(dāng)交變應(yīng)力頻率很低時(shí)，這是一種接近靜態(tài)完全弛豫過(guò)程，應(yīng)力和應(yīng)變滯后線面積為零，也不產(chǎn)生內(nèi)耗。測(cè)試方法低頻扭擺法法超聲衰減法應(yīng)用 p420p4211.確定碳和氮在固溶體中的濃度。由于碳、氮原子在-Fe 固溶體中所引起的弛豫內(nèi)耗峰高度同這些在-Fe 固溶體中的濃度有關(guān)。因?yàn)樘肌?/p>