【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(duì) 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(duì)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(duì)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(kuò)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?zèng)]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(duì)于振動(dòng)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(lái)源與分類(lèi)： (1) 原子磁矩：由電子軌道運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁體被磁場(chǎng)磁化時(shí) ， 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(chǎng)后仍能保留高的剩余磁化強(qiáng)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(zhǎng)程遷移即傳導(dǎo)的方式對(duì)外電場(chǎng)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(kāi)始會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆珱](méi)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(chēng)為超導(dǎo)體的三個(gè)臨界參數(shù) 。 材料的 性能 ? 光學(xué)性能 光優(yōu)于電子的特點(diǎn)：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(qiáng)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(guò)程中由于某種或某些因素所致的衰減 。 材料的 性能 ? 單項(xiàng)性能的評(píng)價(jià)： 對(duì)材料性能的測(cè)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(shí) ， 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(chǎng)合使用的側(cè)重點(diǎn)也不同 ， 對(duì)材料性能的測(cè)試提出了更高的要求 ， 需要考慮一個(gè)測(cè)試體系 ， 創(chuàng)造一個(gè)測(cè)試環(huán)境 ， 以求所測(cè)性能盡可能真實(shí) 。 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(shí)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(lái) ， 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(jìn)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(chǎng)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(chǎng)光學(xué)顯微鏡和光學(xué)掃描隧道顯微鏡； ? 測(cè)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(duì)中子的散射能力差別不大，中子衍射有利于測(cè)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(méi)等。 從 X射線衍射圖的幾何分布可確定晶體材料的點(diǎn)陣類(lèi)型和單胞大小 ， 從衍射強(qiáng)度可反推出晶體內(nèi)各原子的位置 。 (2) 場(chǎng)離子顯微鏡：利用針尖端表面原子層輪廓邊緣的電場(chǎng)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(cuò)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(cè)定結(jié)構(gòu)的衍射儀及分析成分的各種譜儀進(jìn)行分類(lèi)。 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(píng)價(jià)： 新材料的發(fā)展提出了一些難以用單項(xiàng)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的材料特征 。 ? 光的發(fā)射： 光發(fā)射目前主要是通過(guò)激光器實(shí)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(lèi)：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(gè)很小的電流從一個(gè)超導(dǎo)體穿過(guò)絕緣層而流到另一個(gè)超導(dǎo)體時(shí) ， 如果電流很小 ， 沒(méi)有超過(guò)這種結(jié)構(gòu)的臨界電流 ， 則兩側(cè)的超導(dǎo)體層間沒(méi)有電壓 ， 整個(gè)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(shí) ， 當(dāng)磁場(chǎng)值超過(guò)某一臨界值 Hc時(shí) ， 材料從超導(dǎo)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài) ， Hc稱(chēng)為臨界磁場(chǎng) 。 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(chēng)高溫超導(dǎo)體 。 電介質(zhì)的極化：在外電場(chǎng)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(guò)程 。 非晶強(qiáng)磁合金：即金屬玻璃 。 (永磁材料 ) ? 強(qiáng)磁材料按組成與結(jié)構(gòu)分類(lèi)： 單質(zhì)：只有金屬呈現(xiàn)強(qiáng)磁性 ， 3個(gè)過(guò)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(chǎng)去掉后容易退磁的材料 。 ? 幾個(gè)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(qiáng)度 M與磁場(chǎng) H反向 ， 大多數(shù)有機(jī)和無(wú)機(jī)材料均呈現(xiàn)抗磁性 。 (2) 材料磁性概述和分類(lèi)： a. 概述：材料在外磁場(chǎng)中恒被磁化而獲得磁矩 ， 單位體積的磁矩稱(chēng)為磁化強(qiáng) 度 M， 磁化強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度 H的比值稱(chēng)為磁化率 χ。