【正文】 體積材料的彈性應(yīng)變能 (Uoe)為： 式中 ， σp為比例極限 ， εp為對 應(yīng)于 σp的彈性應(yīng)變 ， E為彈性 模量 。 圖中兩種鋼的彈性模量相同 ， 但高碳彈簧鋼的 σp及對應(yīng)的 εe較大 ，故彈性較大 ， 在彈性范圍內(nèi)能貯存的彈性應(yīng)變能較多 ， 有較大的回彈力 。 (3) 裂紋試樣 ——對于平面應(yīng)變條件有 GIC及 JIC， 分別為線彈性及彈塑性范圍內(nèi)裂紋擴展單位面積所需的能量 。 材料的 性能 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 ? 材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。 韌 體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬沒有。 用 ?1表示。 ? 阻尼及阻尼性能 ? 材料的阻尼： 是一種材料內(nèi)部所引起的對于振動能量的消耗 ，即 “ 內(nèi)耗 ” 。 ? 物理性能 材料的 性能 ? 磁學(xué)性能 ? 鐵電性能 ? 超導(dǎo)電性能 ?光學(xué)性能 材料的 性能 ? 磁學(xué)性能 ? 材料磁性的來源與分類： (1) 原子磁矩：由電子軌道運動磁矩 、 電子自轉(zhuǎn)磁矩及原子核磁矩組成 。 前三種磁性很弱， χ約為 103~106。 ③ 反鐵磁性：物質(zhì)的磁化率為正 ， 但很弱 ， 約為 103。 磁滯伸縮：強磁體被磁場磁化時 ， 其形狀和體積隨之變化 。 硬磁材料：指那些難以磁化 ， 且除去外場后仍能保留高的剩余磁化強度的材 料 。 合金：以鐵磁元素為基的合金和非鐵磁元素構(gòu)成的鐵磁合金 。 ? 電介質(zhì)的極化與鐵電性： 導(dǎo)電材料：以電荷長程遷移即傳導(dǎo)的方式對外電場作出響應(yīng) 。 ? 鐵電性 能 材料的 性能 ? 超導(dǎo)電性 能 ? 歷史： 1911年荷蘭低溫物理學(xué)家 H. K. Onnes發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)從特定的溫度開始會轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆珱]有電阻的狀態(tài) ， 這就是超導(dǎo) (電 )現(xiàn)象 。 ? 基本特征： (1) 零電阻效應(yīng)：超低溫下超導(dǎo)體的電阻為零； Tc：超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度 ， 即臨界溫度 。 把 Tc、 Hc、 Jc稱為超導(dǎo)體的三個臨界參數(shù) 。 材料的 性能 ? 光學(xué)性能 光優(yōu)于電子的特點：光在介電材料中的傳播速度遠(yuǎn)高于電子在金屬導(dǎo)線中的傳播速度 ， 光可以攜帶更多的信息；介電材料的帶寬遠(yuǎn)大于金屬；光子間不像電子間具有很強的相互作用 ， 有助于降低能量損耗 。 材料：石英光纖 、 多組分玻璃光纖 、 塑料光纖 、 紅外光纖 、 紫外光纖和有源光 纖等 。 損耗是光波在傳輸過程中由于某種或某些因素所致的衰減 。 材料的 性能 ? 單項性能的評價： 對材料性能的測定需要建立一種廣義力與廣義位移的關(guān)系 ，在關(guān)系為線性時 ， 材料性能由線性常數(shù)表征 ， 如彈性模量 (σ＝ Eε) 、 熱容 (S=CT)等 。 由于涉及的因素較多 ， 不同場合使用的側(cè)重點也不同 ， 對材料性能的測試提出了更高的要求 ， 需要考慮一個測試體系 ， 創(chuàng)造一個測試環(huán)境 ， 以求所測性能盡可能真實 。 揭示樣品內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的形貌 。 (2dsinθ=nλ) (4) X射線：入射電子在樣品原子激發(fā)內(nèi)層電子后外層電子躍遷至內(nèi)層時發(fā)出的光子， 用于電子照射區(qū)域化學(xué)成分的定性和定量分析 。 (7) 二次電子：由樣品中原子外殼層釋放出來 ， 在掃描電子顯微術(shù)中主要用于成像 ，反映樣品上表面的形貌特征 。 (1) 掃描電鏡和透射電鏡把觀察顯微組織的尺度推進到納米 層次 。 材料的 表征 此外： ? 研究磁性材料表面磁疇和磁場分布的磁力顯微鏡； ? 觀察微電路是電特性的靜電力顯微鏡； ? 近場光學(xué)顯微鏡和光學(xué)掃描隧道顯微鏡； ? 測量樣品表面微區(qū)溫度變化的掃描熱顯微鏡等 。 (3) 中子衍射：中子受物質(zhì)中原子核散射，輕重原子核對中子的散射能力差別不大，中子衍射有利于測定輕原子的位置。 ? 分析結(jié)果的定量化與可視化 (1) 數(shù)據(jù)處理能力的提高使分析定量化； (2) 分析結(jié)果的可視化 。 (2) 研究晶體缺陷附近的原子排列狀態(tài)： 核磁共振譜儀、穆斯堡爾譜儀、正電子湮沒等。 從 X射線衍射圖的幾何分布可確定晶體材料的點陣類型和單胞大小 ， 從衍射強度可反推出晶體內(nèi)各原子的位置 。 (2) 場離子顯微鏡：利用針尖端表面原子層輪廓邊緣的電場不同，借助惰性氣體離子轟擊熒光屏可以得到針尖正面原子排布的投影像，達(dá)到，可以直觀顯示晶界或位錯露頭處原子排列及氣體原子在表面的吸附行為。 分析方法可按觀察形貌的顯微鏡、測定結(jié)構(gòu)的衍射儀及分析成分的各種譜儀進行分類。 掃描電子顯微術(shù) 、 透射掃描電子顯微術(shù)收集這些電子成像可 反映樣品表面不同取向 、 不同平均原子量的區(qū)域差別 。 用于電子能量損失譜 ， 提供成分和化學(xué)信息 。 材料的 表征 (1) 向前散射電子：即透射電子 ， 是電子穿透樣品的部分 。 ? 綜合性能的評價： 新材料的發(fā)展提出了一些難以用單項性能進行評價的材料特征 。 ? 光的發(fā)射： 光發(fā)射目前主要是通過激光器實現(xiàn)的 。 (3) 光纖的色散與損耗： 色散影響光通信系統(tǒng)的傳輸容量和誤碼率 ， 而損耗影響傳輸距離 。 (1) 光纖的分類：階躍型折射率光纖和梯度型折射率光纖 。 ? 超導(dǎo)隧道效應(yīng) (約瑟夫森效應(yīng) )： 弱連接超導(dǎo)體 (兩塊超導(dǎo)體中間夾一塊納米厚度的絕緣膜 ， 形成超導(dǎo)層 絕緣層 超導(dǎo)層 ， 由于中間的絕緣層較薄 ， 使它兩側(cè)的超導(dǎo)體在電磁性質(zhì)上弱耦合在一起 )， 當(dāng)有一個很小的電流從一個超導(dǎo)體穿過絕緣層而流到另一個超導(dǎo)體時 ， 如果電流很小 ， 沒有超過這種結(jié)構(gòu)的臨界電流 ， 則兩側(cè)的超導(dǎo)體層間沒有電壓 ， 整個弱連接超導(dǎo)體呈現(xiàn)零電阻性 。 (3) 超導(dǎo)體的臨界參數(shù)： 溫度低于 Tc時 ， 當(dāng)磁場值超過某一臨界值 Hc時 ， 材料從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài) ， Hc稱為臨界磁場 。 1986年 G. Bednorz和 K. A. Muller發(fā)現(xiàn)某些稀土元素的氧化物是超導(dǎo)體 ， 其轉(zhuǎn)變溫度在 30K以上 ， 稱高溫超導(dǎo)體 。 電介質(zhì)的極化：在外電場的作用下 ， 呈電中性的電介質(zhì)由于正 、 負(fù)電荷 重心不重合而產(chǎn)生感應(yīng)電偶極矩的過程 。 非晶強磁合金：即金屬玻璃 。 (永磁材料 ) ? 強磁材料按組成與結(jié)構(gòu)分類： 單質(zhì)：只有金屬呈現(xiàn)強磁性 ， 3個過渡族鐵磁金屬鐵 、 鈷 、 鎳 ， 具有高于室溫的居里溫度 ， 獲得廣泛應(yīng)用 。 軟磁材料：指那些容易反復(fù)磁化 ， 在外磁場去掉后容易退磁的材料 。 ? 幾個概念： 矯頑力 (Hc)：表征材料抵抗退磁作用的本領(lǐng) 。 ① 抗磁性：物質(zhì)的磁化率為負(fù) ， 其磁化強度 M與磁場 H反向 ， 大多數(shù)有機和無機材料均呈現(xiàn)抗磁性 。 (2) 材料磁性概述和分類： a. 概述：材料在外磁場中恒被磁化而獲得磁矩 ， 單位體積的磁矩稱為磁化強 度 M， 磁化強度與磁場強度 H的比值稱為磁化率 χ。