07310170材料物理性能(新)

材料物理性能（Physicalpropertiesofmaterials）课程编号：07310170学分：3学时：45（其中：讲课学时：39，实验学时：6，上机学时：0）先修课程：普通物理、工程力学、物理化学、材料科学基础、材料测试方法适用专业：无机非金属材料工程、金属材料工程、高分子材料工程、复合材料工程、材料成型及控制工程、冶金工程等教材：《材料物理性能》，刘强,黄新友,化学工业出版社,2009年7月第1版。开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：该课程为材料类专业的核心课程,其任务是使学生在学完该课程后,掌握材料的主要物理性能的基本概念、物理本质、主要影响因素及在材料分析中应用;基本掌握提高材料物理性能的主要途径,同时对材料物理性能测试原理、方法及相关仪器设备有所了解。通过本课程的学习，培养学生对材料问题的分析、解决能力和实验技能，为研发先进功能材料打下坚实的基础。二、课程的基本内容及要求：第一章、概论1.教学内容（1）了解本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务(2)电子的波动性微观粒子的波粒二象性、波函数、薛定谔方程、霍尔效应(3)金属的费密-索末菲电子理论金属中自由电子的能级及能级密度和自由电子按能级分布(4)晶体能带理论基本知识概述周期势场中的传导电子、K空间的等能线和等能面、准自由电子近似电子能级密度、能带和原子能级(5)晶格振动一维原子链的振动、晶格振动的量子化-声子(6)非晶态金属、半导体、晶体中电子的状态非晶态金属、半导体及其特点和电子状态（7）分子运动理论简介2.基本要求了解本课程的性质、研究对象与方法、任务，掌握微观粒子的波粒二象性,理解波函数和霍尔效应,了解薛定谔方程；了解金属中自由电子的能级及能级密度，了解自由电子按能级分布；掌握周期势场中的传导电子，理解能带和原子能级；了解K空间的等能线和等能面、准自由电子近似电子能级密度；了解一维原子链的振动，了解晶格振动的量子化-声子；了解非晶态金属、半导体及其特点和电子状态；了解分子运动理论。第二章材料的热学性能1.教学内容（1）材料的热容热容的经验定律和经典理论、不同材料的热容（2）材料的热膨胀热膨胀系数、热膨胀和其他性能的关系，影响材料热膨胀系数的因素（3）材料的热传导固体材料热传导的规律、固体材料热传导的微观机理，影响热导率的因素（4）材料的热稳定性高分子材料的热稳定性，无机材料的热稳定性(5)热分析方法及其在材料分析中的应用常用热分析方法，热分析的应用2.基本要求掌握晶格热振动的概念，理解其与材料热学性能的关系；掌握热容的概念，理解影响热容的因素；了解热容的经典理论、量子理论、爱因斯坦比热模型、德拜的比热模型。掌握热膨胀的概念和固体材料热膨胀机理、热膨胀系数；理解热膨胀和其它性能的关系；了解多晶体和复合材料的热膨胀特性。掌握固体材料热传导的宏观规律，理解其微观机理，了解影响热传导的因素及常用无机材料的热导率。掌握高分子材料的热稳定性，无机材料的热稳定性。了解几种热分析方法及在材料分析中的应用。第三章、材料的光学性能1.教学内容（1）光通过介质的现象光的折射与非线性，光的反射，材料对光的吸收和散射，色散，光学性能的应用及其影响因素（2）材料的受激辐射和激光受激辐射、激活介质、光学谐振腔和模式（3）材料的红外光学性能红外线的基本性质，红外材料的性能（4）光学的特殊效应的应用荧光物质、激光材料、通信用光导纤维、电光、磁光及声光材料（5）非线性光学性能（6）其它光学性能的应用2.基本要求掌握折射、色散、反射现象及基本概念，了解常用玻璃和晶体的折射率；掌握介质对光吸收和散射的一般规律、影响材料透光性的因素和提高材料透光性的措施；掌握高分子材料的光学性能特点；掌握镜反射和漫反射的基本规律、理解光泽的定义；掌握不透明性和半透明性、改善乳浊性能的工艺措施；掌握材料的颜色及其控制因素，了解受激辐射、激活介质、光学谐振腔和模式，了解红外线的基本性质，红外材料的性能，了解光学的特殊效应的应用和其它光学性能的应用。第四章、材料的导电性能1.教学内容（1）材料的导电性电阻与导电的基本概念、导电的物理特性、导电机理（2）超导电性超导体的两个基本特征、超导体的三个重要性能指标（3）影响金属导电性的因素温度的影响、应力的影响、冷加工变形的影响、合金元素及相结构的影响（4）无机非金属材料的电导玻璃态电导、多晶多相固体材料的电导、次级现象、无机材料电导的混合法则（5）半导体陶瓷的物理效应、晶界效应、表面效应（6）超导电性和超导体（7）影响金属导电性的因素（8）导电性的测量（9）电阻分析的应用（10）半导体的电学性能2.基本要求掌握电导的概念及特性；掌握离子电导、电子电导、玻璃态电导的形成机理及其特点和影响因素；掌握材料的导电机理；掌握无机材料的电导的形成及其特点和影响因素；掌握半导体陶瓷的物理效应。掌握影响金属导电性的因素和导电性的测量，了解电阻分析的应用和半导体的电学性能；了解超导电性和超导体的特点及其应用。第五章材料的介电性能1.教学内容（1）电介质及其极化极化现象及其物理量、克劳修斯-莫索蒂方程。电子位移极化、离子位移极化、松弛极化、转向极化、空间电荷极化、自发极化、高介晶体极化、多晶多相无机材料的极化（2）交变电场下的电介质复介电常数和介质损耗、电介质弛豫和频率响应、介电损耗分析、无机介质的损耗（3）电介质在电场中的破坏介电强度、本征击穿机制、热击穿机制、雪崩式击穿机制、介质在电场中的破坏、热击穿、电击穿、无机材料的击穿、影响无机材料击穿强度的各种因素（4）压电性和热释电性压电性、热释电性（5）铁电性铁电体、电畴、铁电体的起源与晶体结构、铁电体的临界性质、压电、铁电材料及其应用（6）介电测量简介电容率(介电常数)、介电损耗和介电强度的测定，电滞回线的测量，压电性的测量，2.基本要求掌握介质极化的基本概念，掌握电子位移极化、离子位移极化、松弛极化、转向极化、空间电荷极化、自发极化的形成及特点；理解极化的微观机理、有效电场及克劳修斯-莫索蒂方程；掌握电介质在电场中的破坏机制、无机材料的击穿和影响无机材料击穿强度的各种因素。掌握高介晶体和多晶多相无机材料极化的特点；掌握铁电体和压电体的一些基本概念、特点和应用。了解介电性能和压电性能的测量。第六章、材料的磁学性能1.教学内容（1）磁性基本量及磁性分类磁性的本质、磁化现象与磁性的基本物理量、物质磁性的分类、铁磁体磁化曲线和磁滞回线（2）抗磁性和顺磁性抗磁性、顺磁性、影响金属抗磁性与顺磁性的因素、抗磁体与顺磁体的磁化率测量（3）铁磁性自发磁化、铁磁系统中的能量概念、磁畴的形成和结构、技术磁化和反磁化过程、影响铁磁性的因素（4）磁性高分子材料（5）铁氧体结构及磁性尖晶石型铁氧体、磁铅石型铁氧体、石榴石型铁氧体（6）动态磁化特性交流磁化过程与交流磁滞回线、复数磁导率、交变磁场作用下的能量损耗（7）铁磁性的测量动态磁特性的测量、静态磁特性的测量（8）磁性分析的应用抗磁性与顺磁性分析的应用、铁磁性分析的应用2.基本要求掌握有关磁性的基本概念、性能指标及分类；掌握铁氧体磁性材料的种类和特点。掌握金属的抗磁性和顺磁性、技术磁化和反磁化过程、影响金属抗磁性与顺磁性的因素、磁性高分子材料、影响铁磁性的因素；了解磁天平(或磁秤)测量抗磁体和顺磁体的磁化率；掌握铁磁性和磁性分析的应用，了解磁性的测量。第七章、材料弹性变形与内耗1.教学内容（1）材料弹性变形弹性模量及弹性变形本质、弹性模量与键合方式、原子结构的关系、弹性模量与晶体结构关系、影响弹性模量的因素、不同材料的弹性模量、弹性模量的测量与应用（2）材料内耗滞弹性内耗、静滞后内耗、内耗产生的机制、内耗的测量方法和度量、内耗分析的应用2.基本要求掌握弹性模量及弹性变形本质，理解弹性模量与键合方式、原子结构的关系、弹性模量与晶体结构关系；掌握影响弹性模量的因素和不同材料的弹性模量，了解弹性模量的测量与应用；掌握滞弹性内耗、静滞后内耗、内耗产生的机制，理解与晶界有关的内耗、热弹性内耗与磁弹性内耗；了解内耗的测量方法和度量、内耗分析的应用。三、课程学时分配：章节讲课实验上机一、概论4二、材料的热学性能7金属、复合：4三、材料的光学性能5四、材料的导电性能62五、材料的介电性能8无机：4六、材料的磁学性能5七、材料弹性变形与内耗4四、大纲说明布置一些思考题供学生理解教学内容。五、参考书目及学习资料1．《无机材料物理性能》，关振铎、张中太，等；清华大学出版社，1992年3月第1版；2.《材料物理性能》，陈騑騢，机械工业出版社，2006年3月第1版。3.《材料物理性能》，邱成军，等；哈尔滨工业大学出版社，2003年7月第1版。制定人：刘强黄新友王云龙审定人：刘军批准人：杨娟2013年4月8日课程简介课程编码：07310170课程名称：材料物理性能英文名称：Physicalpropertiesofmaterials学分：3学时：45（其中：讲课学时：39实验学时：6上机学时：0）课程内容：《材料物理性能》是相关专业教学计划中具有承上启下意义的技术基础课，为材料学专业的专业课程的学习打好坚实的基础。《材料物理性能》的主要内容是：材料物理性能的基本概念、宏观规律及参数；材料物理性能和材料的组成、制备工艺、材料结构之间的关系；材料物理性能的微观机理。通过本课程的学习，培养学生对材料的分析、解决问题的能力和实验技能，为正确选材、改变材料性能，研制新材料打下坚实的基础。选课对象：无机非金属材料工程、金属材料工程、高分子材料工程、复合材料工程、无机非金属材料工程（光电）专业本科三年级学生先修课程：普通物理、工程力学、物理化学、材料科学基础、材料测试方法教材：《材料物理性能》，刘强,黄新友主编,化学工业出版社,2009年7月第1版