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正文內(nèi)容

材料物理性能測(cè)試思考題答案-在線瀏覽

2024-09-15 08:24本頁(yè)面
  

【正文】 冷加工程度無(wú)關(guān)。顯然,低溫時(shí)用電阻法研究金屬冷加工更為合適。導(dǎo)體:價(jià)帶與導(dǎo)帶重疊,無(wú)禁帶。這兩種情況下價(jià)電子都是自由的,就像金屬具有大量的這樣的自由電子,所以具有很強(qiáng)的導(dǎo)電能力。半導(dǎo)體:禁帶寬度小,在熱、光等外界條件作用下,價(jià)帶中的部分電子有可能獲得足夠的能量而越過(guò)禁帶到達(dá)其上面的空帶,形成導(dǎo)帶。導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴在電場(chǎng)的作用下沿相反的方向定向移動(dòng),產(chǎn)生電流。絕緣體:禁帶寬度很大,電子很難越過(guò)禁帶到達(dá)其上面的空帶,外電場(chǎng)的作用下幾乎不產(chǎn)生電流。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, 電子波才受到散射(不相干散射) , 這就是金屬產(chǎn)生電阻的根本原因。這樣,電子波在這些地方發(fā)生散射而產(chǎn)生電阻,降低導(dǎo)電性。對(duì)于非金屬材料:溫度升高,材料的電子或載流子運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng),數(shù)量也增加,傳遞電荷的能力增強(qiáng),導(dǎo)電性增強(qiáng)。(1)拉力在彈性范圍內(nèi)單向拉伸或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力能提高金屬的ρ,并有(2)壓力對(duì)大多數(shù)金屬來(lái)說(shuō),在受壓力情況下電阻率降低。幾乎所有純?cè)仉S溫度變化電阻壓力系數(shù)幾乎不變。高壓力還能導(dǎo)致物質(zhì)的金屬化,引起導(dǎo)電類型的變化,而且有助于從絕緣體—半導(dǎo)體—金屬—超導(dǎo)體的某種轉(zhuǎn)變。形成固溶體時(shí),導(dǎo)電性能降低。對(duì)于連續(xù)固溶體,當(dāng)組元A溶入組元B時(shí),電阻由B組元的電阻值逐漸增大至極大值后再逐漸減小到A組元的電阻值。一般,冷加工引起電阻率增大。只有金屬鎢、鉬例外, 當(dāng)冷變形量很大時(shí), 鎢電阻可增加30%~60% , 鉬增加15%~20%。而有序固溶體電阻增加100% , 甚至更高。原因:冷加工引起金屬晶格畸變,增加電子散射幾率;同時(shí)也會(huì)引起金屬晶體原子結(jié)合鍵的改變,導(dǎo)致原子間距變化。固溶體發(fā)生有序化時(shí)對(duì)導(dǎo)電性的影響:(1)使點(diǎn)陣規(guī)律性加強(qiáng),減少了對(duì)電子的散射而使電阻率降低(2)使組元間的相互化學(xué)作用加強(qiáng),使有效電子數(shù)減少,從而引起電阻率的升高。有序化程度越高,電阻率就越低。合金熱導(dǎo)率通常小于純金屬。石英是絕緣體。根據(jù)魏德曼—弗蘭茲定律,熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率之間存在如下關(guān)系:。為什么說(shuō)材料熱學(xué)性能的物理本質(zhì)都與晶格熱振動(dòng)有關(guān)?固體材料的各種熱學(xué)性能就其物理本質(zhì)而言,均與構(gòu)成材料的質(zhì)點(diǎn)(原子、離子)熱振動(dòng)有關(guān)。材料中質(zhì)點(diǎn)之間的振動(dòng)存在的關(guān)系和作用。Cp與Cv的物理意義是什么?能否通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量?Cp與Cv哪個(gè)大,為什么? 若溫度升高時(shí)物體的體積不變,物體吸收的熱量只用來(lái)滿足溫度升高物體內(nèi)能的增加,此種條件下的熱容稱為定容熱容(Cv)。對(duì)于金屬,Cv不能直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量,需由實(shí)驗(yàn)測(cè)得Cp,再換算得到Cv。故在相同質(zhì)量的條件下,Cp更大。Ⅰ區(qū):T:0~5K,Cv∝TⅡ區(qū): cv∝T3,T達(dá)到時(shí),Cv=3R。熱容經(jīng)驗(yàn)定律的內(nèi)容及其與實(shí)際符合的情況。金屬原子的熱振動(dòng)既具有動(dòng)能,又具有位能,兩者不斷地相互轉(zhuǎn)換,且平均動(dòng)能與平均位能統(tǒng)計(jì)地相等(每個(gè)振動(dòng)自由度平均動(dòng)能和平均位能都為1/2kT) 。金屬的定容摩爾熱容為:熱容經(jīng)驗(yàn)定律杜?。晏娑?DulongPetit rule)的內(nèi)容是所有金屬的摩爾熱容是一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的常數(shù),其數(shù)值接近于3R。(2)認(rèn)為所有元素?zé)崛菹嗤瑯?gòu)成化合物時(shí),分子熱容等于各原子熱容之和,與事實(shí)不完全相符。(4)除輕元素外,大部分元素與固體物質(zhì)在非低溫時(shí),與事實(shí)十分接近。把原子的振動(dòng)能量看作是連續(xù)的,不符合能量不連續(xù)性的量子化條件。愛(ài)因斯坦模型(1)前提:晶格中每個(gè)原子(離子)都在其格點(diǎn)作振動(dòng),各個(gè)原子的振動(dòng)是獨(dú)立而互不依賴,每個(gè)原子都具有相同的周圍環(huán)境,因而其振動(dòng)頻率v都是相同的,原子振動(dòng)的能量是不連續(xù)的、量子化的。(2)事實(shí)符合情況:在高溫時(shí)熱容和杜隆—珀替定律一致,并和熱容曲線符合得較好。(3)不完全相符的原因:在低溫時(shí),熱容與溫度之間的關(guān)系中存在指數(shù)項(xiàng),不符合實(shí)驗(yàn)的Cv=T3 關(guān)系,即隨著溫度的降低,愛(ài)因斯坦熱容理論值比實(shí)驗(yàn)值要更快地下降而趨近于零。德拜模型(1)前提:在愛(ài)因斯坦量子熱容理論基礎(chǔ)上加以完善的。波長(zhǎng)較長(zhǎng),屬于聲頻波范圍(相當(dāng)于彈性振動(dòng)波)。(2)事實(shí)符合情況:在高溫下原子都幾乎以最大頻率振動(dòng),因而使熱容接近于一個(gè)常數(shù)。在低溫時(shí),金屬溫度升高所吸收的熱量主要是用來(lái)加強(qiáng)晶格的振動(dòng),即使得具有高頻振動(dòng)的振子數(shù)急劇地增多,Cv與T3 成正比。這也完全符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律。原因在于德拜理論只考慮了晶格振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn),而未考慮自由電子對(duì)熱容的貢獻(xiàn)。材料熱容與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式。 會(huì)使釉層脫材料熱膨脹系數(shù)隨溫度的變化情況。 格律乃森定律的內(nèi)容及原因。neisen)從晶格振動(dòng)理論導(dǎo)出金屬體膨脹系數(shù)與熱容間存在的關(guān)系式:式中:γ是格律乃森常數(shù),是表示原子非線性振動(dòng)的物理量,一般物質(zhì)γ在
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