ne2Ine2_1金屬導電理論經典自由理論電導率0==tm是自由電子質量e是自由電子V為電子運動2mv2V為電子運動電荷t為電子兩次碰撞之間的平均時間1為電子兩次碰撞之間的平均距離的平均速度n為單位體積內的自由電子數量子自由電子理論九二h二h=芋為波數mvp=芋為波數m為電子質量v為電子的速度九為波長p為電子的動量h為普朗克常量Kne2Ine2_ne212m*電導率b=丁#=et=e電阻率p=卩n伴為單位體積內實際參與導2m*v2m*2m*une2ef/eff電的電子數稱為有效自由電子數m*表示電子的有效質量卩為單位時間內散射的次數稱為散射系數能帶理論2馬基申定則p=p（T）+pr3用能帶定理解釋導體，半導體，絕緣體的導電性如果允帶內的能級未被填滿，允帶之間沒有禁帶或是允帶相互重疊，如圖abc,在外電場的作用下電子很容易從一個能級轉到另一個能級上去而產生電流，具有這種能帶結構的材料就是導體。所有金屬都屬于導體。若允帶所有的能級都被電子填滿，這種能帶稱為滿帶。若一個滿帶上面相鄰的是一個較寬的禁帶，如圖d，由于滿帶中的電子沒有活動的余地，即便是禁帶上面的能帶完全是空的（空帶）在外電場的作用下電子也很難跳過禁帶。也就是說，電子不能趨向一個擇優方向運動，即不能產生電流。具有這種能帶結構的材料是絕緣體。半導體的能帶結構與絕緣體相同，所不同的是它的禁帶比較窄，如圖e，電子跳過禁帶不像絕緣體那么困難。滿帶中的電子受熱振動等因素的影響，能被激發跳過禁帶而進入上面的空帶，在外電場作用下空帶中的自由電子便產生電流4本征半導體的電學特性1）本征激發成對地產生自由電子和空穴，所以自由電子密度與空穴密度相等，都是等于本征載流子的濃度n2）禁帶寬度E越大，載流子的濃度n越小，igi3）溫度升高時載流子濃度n增大4）載流子濃度n與原子密度相比是極小的，所以本征半ii導體的導電能力很微弱5雜質半導體特性1）摻雜濃度與原子密度相比雖比較微小，但是卻能使載流子濃度極大地提高，因而導電能力也顯著增強。摻雜濃度越大，其導電能力也越強2）摻雜只是使一種載流子的濃度增加，因此雜質半導體主要靠多子導電。當摻入五價元素（施主雜質）時，主要靠自由電子導電，當摻入三價元素（受主雜質）時，主要靠空穴導電。6n型半導體電阻率隨溫度的變化規律在低溫區，施主雜質并未全部電離。隨著溫度的升高，電離施主增多使導帶電子濃度增加。與此同時，在該溫度區內點陣振動尚較微弱，散射的主要機制為雜質電離，因而載流子的遷移率隨溫度的上升而增加。盡管電離施主數量的增

多在一定程度上也要限制遷移率的增加，但綜合的效果仍然使電阻率下降。當升高到一定溫度后雜質全部電離，稱為飽和區。由于本征激發尚未開始，載流子濃度基本保持恒定。然而這是點陣振動的聲子散射已起主要作用而使遷移率下降，因而導致電阻率隨溫度的升高而增高。溫度的進一步升高，進入本征區,由于本征激發，載流子隨溫度而顯著增加的作用已遠遠超過聲子散射的作用，故又使電阻率重新下降7介質極化的基本形式1）電子式極化在電場作用下，構成介質原子的電子云中心與原子核發生相對位移，形成感應電偶極矩而使介質極化的現象稱為電子式極化又稱電子位移極化2）離子式極化在離子晶體中，除離子中的電子要產生位移極化外，處于點陣結點上的正負離子也要在電場作用下發生相對位移而引起極化，這就是離子式極化又稱離子位移極化3）偶極子極化偶極分子在無外電場時就有一定的電偶極矩p,但因熱運動緣故，它在各方向運動概率相同，故無外電場時它的宏觀電偶極矩為零。但有外電場時，由于偶極子要受到轉矩的作用，有沿外電場方向排列的趨勢，因而呈現宏觀電偶極矩，形成極化。此極化稱為偶極極化或固有電偶極矩的轉向極化4）空間電荷極化在一部分電介質中存在著可移動的離子，在外電場作用下，正離子將向負電極側移動并積累，而負離子將向正電極側移動并積累這種正負離子分離所形成的極化稱為空間電荷極化8超導體的三個特性和三個性能指標特性1）它的完全導電性2）它的完全抗磁性3）它的通量量子化性能指標D超導體的臨界轉變溫度Tc，轉變溫度越接近室溫其使用價值越高2）臨界磁場強度H3）臨界電流密度c9冷加工變形使電阻增大的原因冷加工變形引起金屬的電阻率增大這是由于冷加工變形使晶體點陣畸變和晶體缺陷增加，特別是空位濃度的增加，造成點陣電場的不均勻而加劇對電子散射的結果。此外，冷加工變形使原子間距有所改變，也會對電阻率產生一定影響。若對冷加工變形的金屬進行退火，使他產生回復和再結晶，則電阻下降10固溶體電阻較高原因一般情況下，形成固溶體時合金的電導率降低，即電阻率增高。即使是在導電性差的金屬溶劑中溶入導電性很好的溶質金屬時，也是如此。固溶體電阻率比純金屬高的主要原因是溶質原子的溶入引起溶質點陣的畸變，破壞了晶格勢場的周期性，從而增加了電子的散射幾率，使電阻率增大。同時，由于固溶體組元間化學相互作用（能帶，電子云分布等）的加強使有效電子數減少，也會造成電阻率的增高12抗磁性來源物質的抗磁性不是由電子的軌道磁矩和自旋磁矩本身所產生，而是由外加磁場作用下電子繞核運動所感應的附加磁矩造成的13順磁性來源和產生條件材料的順磁性來源于原子的固有磁矩產生順磁性的條件是原子的固有磁矩不為零。在如下幾種情況下原子或離子的固有磁矩不為零1具有奇數個電子的原子或點陣缺陷2內殼層未被填滿的原子或離子。金屬中主要有過度族金屬a殼層沒有填滿電子）和稀土族金屬f殼層沒有填滿電子）14外斯假說的內容1在鐵磁物質內部存在著很強的與外磁場無關的分子場，在這種分子場的作用下，原子磁矩趨于同向平行排列，即自發的磁化至飽和，稱自發磁化2在居里點以下，鐵磁體自發磁化成若干個小區域（這些自發磁化至飽和的小區域稱磁疇）在無外磁場時，由于熱力學上的原因各個區域的磁化方向各不相同，故其磁性彼此取消，所以大塊鐵磁體對外并不顯示磁性。只是在外磁場的影響下，磁疇中磁化強度的取向和磁疇體積才發生變化，這就使得物體中出現宏觀的磁化強度。可見對于鐵磁體而言，磁場的作用不是像順磁體的情況那樣增加真實磁化強度，而只是克服掩蓋整個物體自發磁化的次要因素15鐵磁性產生條件1原子內部要有未填滿的電子殼層2a/r大于3使交換積分A為正。前者指的是原子本征磁矩（固有磁矩）不為零，后者指的是要有一定的晶體點陣結構16根據自發磁化的過程和理論，可以解釋許多鐵磁特性，溫度對鐵磁性的影響。當溫度升高時，原子間距加大，降低了交換作用，同時熱運動不斷破壞原子磁矩的規則取向，故自發磁化強度M下降，直到溫度高于居里點，完全破壞原子磁矩的規則取向，自發磁化就不存S在了，材料由鐵磁性變為順磁性。書60頁第六節三段為填空判斷，可自行撕書18布洛赫壁疇壁是一個過渡區，有一定的厚度。磁疇的磁化方向在過渡區中逐步改變方向。整個過渡區中原子磁矩都平行于疇壁平面，這種壁叫布洛赫壁19磁心在不可逆交變磁化過程中所消耗的能量，統稱為鐵心損耗，簡稱鐵損。它由磁滯損耗P渦流損耗P和剩余損耗P三部分組成，總的磁損耗功率為P=P+P+Pnecnec20渦電流的流動，在每個瞬間都會產生與外磁場產生的磁通方向相反的磁通，越到材料內部，這種反向的作用就越強，致使磁感應強度和磁場強度沿樣品截面嚴重不均勻。等效來看，好像材料內部的磁感應強度被排斥到材料表面這種現象叫趨膚效應21在低頻和弱磁場條件下，剩余損耗主要是磁后效引起的22固體的熱容源于受熱后點陣離子的振動加劇和體積膨脹對外做功23固體熱容理論三個階段經典熱容理論愛因斯坦量子熱容理論德拜量子熱容理論24一級相變二級相變熱焓與熱容的變化規律一級相變在相變溫度T0下，熱焓H發生突變，比定壓熱容c為無限大。由于相變在恒溫恒壓下發生，這種相變的潛熱（熱效應）即Pii為曲線躍變所對應的熱焓變化值，即△H=AQ二級相變其熱焓H隨溫度升高逐漸增大，接近相變點T。時，由于轉變的數量急劇增大，H的變化加劇，但不像一級相變那樣發生突變，其比定壓熱容c在轉變溫度附近也有劇烈變化，但為有限值。P25差熱分析法是在程序控制溫度下，測量處于同一條件下樣品與標準樣品（參比物）的溫度差與溫度或時間的關系，對組織結構進行分析的一種技術。26引起熱膨脹的原因固體材料的熱膨脹與原子的非簡諧振動（非線性振動）有關。簡單來說，溫度升高，原子振幅增加，導致原子間距增大，因此產生熱膨脹。當原子作熱振動時，如果原子相對于平衡位置的位移和原子間相互作用力呈線性關系，并相對于平衡位置作等距離左右位移時所受的力相等，則溫度變化只能改變原子振動的振幅，而不會改變原子間距，即原子振動的中心位置不變，不會引起熱膨脹。實際上,原子熱振動時，原子的位移和原子間的相會作用力呈非線性和非對稱關系，因而引起熱膨脹。27判斷題178頁自行撕書28解釋亞共析鋼加熱過程組織變化對亞共析剛的加熱膨脹曲線來說，共析轉變后，緊接著發生的先共析鐵素體向奧氏體的轉變，也將伴有體積收縮效應，故曲線下降發生在一個溫度區間。與此所對應的拐折溫度為A和A，冷卻時則為A和A。由于熱滯后作用，A和clc3r3r1r3A將向較低溫度方向移動。r129不同溫度的物質或區域，在相互靠近或接觸時，會以傳熱的形式交換能量。由于材料相鄰部分間的溫差而發生的能量遷移稱為熱傳導30熱傳導過程就是材料內部的能量傳輸過程。在固體中能量的載體可以有自由電子，聲子（點陣波）和光子（電磁輻射）。因此固體的導熱包括電子導熱，聲子導熱和光子導熱31金屬的熱電效應塞貝克效應由于溫差而產生的熱電現象稱為塞貝克效應珀耳帖效應1834年珀耳帖發現電流通過兩種金屬A,B的接點時，除了因電流流經電路而產生的焦耳熱外，還會在接點處額外產生吸熱或放熱效應。這種熱電現象稱為珀耳帖效應湯姆遜效應1847年湯姆遜發現，當電流通過一個有溫差的金屬導體時，在整個導體上除產生焦耳熱外還會產生放熱或是吸熱現象這種熱電現象稱為湯姆遜效應32金屬及合金的熱電勢取決于它們的成分和組織狀態。不同金屬由于其電子逸出功和自由電子密度不同，故熱電勢不同33熱應力來源1因熱脹冷縮受到限制而產生的熱應力2多相復合材料因各相膨脹系數不同而產生的熱應力3因溫度梯度而產生熱應力34提高抗熱沖擊斷裂性能的措施1提高材料強度O,減小彈性模量E,使o/E提高2提高材料的熱導率入，使R'提咼3減小材料的熱膨脹系數a4減小表面熱傳遞系數h5減小l產品的有效厚度rma（1-口）35計算第一熱應力斷裂抵抗因子RR二fa是材料抗拉強度或強度極限a'是aEf1l九a（1-口）材料線膨脹系數E是材料彈性模量第二熱應力斷裂抵抗因子R'R=/九是Ea熱導率1、以鐵磁單晶體為例，解釋磁疇形成過程（論述）根據自發磁化理論，在冷卻到居里點以下而不受外磁場作用的鐵磁晶體中，由于交換作用使整個晶體自發磁化到飽和。顯然，磁化應沿晶體的易磁化軸，這樣才能使交換能和磁晶各向異性能均處于最小值。但因晶體有一定的形狀和大小，整個晶體均勻磁化的結果必然產生磁極。磁極的退磁場卻給系統增加了退磁能。以單軸晶體如鉆為例，分析圖所示的結構，可以了解磁疇結構的起因，其中每一個分圖表示鐵磁單晶的一個截面，圖a表示整個晶體均勻磁化為單疇。由于晶體表面形成磁極的結果，這種組態退磁能最大。從能量的觀點，把晶體分為兩個或四個平行反向的自發磁化區域可大大降低退磁能，如圖be所示。當此題被分為n個區域時，退磁能降到原來的1/n。但由于兩個相鄰磁疇間疇壁的存在，有需要增加一定的疇壁能，因此自發磁化區域的劃分并不是可以無限的小，而是以疇壁能及退磁能相加等于最小值為條件。為了進一步降低能量，可以形成圖d或e所示的磁疇結構，其特點是晶體邊緣表面附近為封閉磁疇，即出現三角形封閉疇。他們具有封閉磁通的作用，使退磁能降為零。但是由于封閉疇與主軸的磁化方向不同，引起的磁滯伸縮不同，因此會產生磁晶各向異性能和磁彈性能。這樣，只有當鐵磁體的各種能量之和具有最小值時，才能形成平衡狀態的磁疇結構。2、根據雜質理論解釋技術磁化過程（論述）在未加外磁場時，材料是自發磁化形成的兩個磁疇，疇壁通過雜質顆粒。當外磁場H逐漸增加時，與外磁場方向相同的磁疇將通過疇壁的移動而擴大。壁移的過程就是壁內原子磁矩依次轉向的過程，最后可能變為幾段圓弧線，（如圖b）但它暫時還不會脫離雜質物。如果此時取消外磁場，則疇壁又會自動遷回原位，因為原位狀態能量最低。這就是所謂疇壁可逆遷移階段。由這里還可以看出，雖然一個疇擴大，另一疇減小，但變化都不大，這就相當于雖然外磁場增加，但材料的磁化強度增加不多，此時磁化曲線較為平坦，磁導率不高。當外界磁場繼續增強，一旦弧形磁疇壁的總長超過不通過雜質物時的長度，磁疇壁就會脫離雜質物遷移到虛線位置如圖e，進而自動遷移到下一排雜質物的位置，處于另一穩態，如圖d