金属物理性能.ppt

第一讲金属物理性能简介及固体的能量结构引论长期以来材料研究者所追求的是：材料的高强度、高韧性、耐高温、抗腐蚀等主要属材料结构抗力指标。在人类进入“信息社会”的今天，人类对太空、海洋和人体自身的探索日益深入，这一切对材料提出的则是更高的功能性指标。结构材料和功能材料。

功能材料涉及的范围很广，通常指那些具有特定物理、化学或生物学特性的材料。它可以作为一种将输入能量传递或转换成其他能量的功能元件。一般说来，材料的结构性以原子尺度内部不发生变化为特征，而材料的功能性通常为原子内部的电子以至原子核间的交互作用而表现出来的特性。譬如，电子能带结构的不同性质决定了材料的导电性差异，因而有良导体、半导体、电介质和超导体之分。材料的磁性决定于原子中次壳层电子是否被填满以及它们之间因“交换作用”产生不同原子取向的结果，因而有：抗磁体顺磁体和铁磁体之别。材料物理性能是功能材料发展中受到特别关注的领域之一。功能材料的发展它的进展凝聚着物理、化学、冶金、陶瓷和聚合物等领域科学工作者的成果，在人类科技发展史上已作出了醒目的记载。磁性材料半导体材料光电材料超导材料磁性材料的分类和应用铁磁性材料：硬磁性材料和软磁性材料。硬磁性材料应用：永磁体、磁盘、磁条等。软磁性材料应用：电磁铁铁芯、录音机磁头线圈的铁芯等。半导体材料的应用半导体材料的应用都是非常重要和广泛的，比如：移动通讯、计算机、汽车、航空航天、石油提炼、核能利用等民用高科技领域也有着广阔的应用或应用前景。光电材料的应用超导材料的应用功能材料制备的新方法：快淬快凝技术、镀膜、超晶格、机械合金化、溶胶－凝胶、极限（极高温、高压、高真空、失重等）条件下的制备方法、复合及杂化、晶须及大单晶制备法等等快淬快凝技术另一个感兴趣领域是把物理性能测试作为材料研究的一种方法——即通过各种状态下所测得的材料参数，取得固体内部微观结构组态的信息，以阐明材料的纯度、状态、相组成，精确判断相变过程的性质、数量和限度。3DAPDM钢回火稳定性组织TEM观察电阻温度曲线

Al-Si-Cu-Mg合金的时效高温弹性模量PM1钢CCT曲线测定PM1钢的连续加热转变研究“材料物理性能分析”与金相分析、X一射线分析和电子显微分析相比，特点是：（1）可以有效地进行材料试验的动态过程研究，较精确地判断材料中发生相变的温度、时间、数量和限度；（2）可以灵敏地确定一些微量元素对材料结构与性能的影响；（3）所得结果反映材料的整体效应，可以避免局部微观区域观察或测量可能造成的错觉。合理地选用物理性能参数是取得预期分析结果的前提在材料研究中，针对所研究的问题有时可以选用不同参数进行综合分析，并用其他方法的研究结果予以补充和佐证。只有合理地采用不同的研究方法，互相补充，才能有效地解决材料科学研究中提出的问题。首选教材：材料物理性能，陈树川，陈凌冰，上海交通大学出版社，1999年6月二选教材：金属物理性能分析，宋学孟，机械工业出版社，1989年7月金属材料物理性能，王润主编，冶金工业出版社，1985年11月参考书目：金属物理（1-4卷），冯端，科学出版社，1998年6月小结重要性内容结合专业特点的要求结合自身基础的学习方法注重应用和实践第一章固体的能量结构引论金属电子理论凝聚态（包括液态和固态）的理论基础原子物理、统计物理、量子力学电子的波粒二象性DavissonandGermer1927DavissonandGermer1927定义指在一个量子力学系统中，一个粒子的位置和它的动量不可被同时确定。位置的不确定性⊿x和动量的不确定性⊿p是不可避免的：⊿x⊿p≥h/2其中h是约化普朗克常数。测不准原理德意义在于它划分了古典力学和量子力学应用的范围、界限。在处理具体问题上，不可忽略时，必须用量子力学处理。例一：质量为一克的宏观物体，当中心位置不准量为；求动量不准量，速度不准量例二：对于一个微观粒子——电子，当中心位置不准量为；求动量不准量，速度不准量波函数薛定谔方程核外电子的运动状态原子的壳层结构与元素周期律经典自由电子论习题为普朗克常数，是频率为的电磁场能量的最小单位。光子具有的能量：E=hv自发辐射、共振吸收、受激辐射或诱发辐射图1-1光子和二能级原子的作用过程德国物理学家德布罗意：；ω为角频率由于波长决定于量子的动