材料科学与工程材料物理期末考试复习重点及答案.pdf

材料物理

第四章材料强化

比较材料强化的方法

加工硬化

适用材料：位错能够滑移的塑性材料

原理：塑性变形时由于位错增殖，提高材料密度，使位错间相互作用力增大，使对位错进行

滑移的阻力也增大，起到强化作用

加工技术：冷加工（低温下使金属发生形变），轧制、锻造、冲压、拉拔等。冷加工既经济

又方便，可用退火消除冷加工产生塑性变形；通过控制变形量控制加工硬化的程度。（通过

每次增加一点应力以使金属发生塑性形变从而提高到屈服强度的方式，高温下失去强化效

果）

随变形强度↑→强硬度↑→塑韧性↓的现象

性能变化：抗张强度、屈服强度和硬度有所增加，但是塑性和金属形变的总的性能下降，同

时物理性能如电导率、密度等也都有所下降。

固溶强化

通过形成固溶体合金，可是实现固溶强化的目的。（高温不明显损害固溶强化效果）

原理：溶质原子进入溶剂，造成晶格畸变，从而使位错滑移困难，基体的变形抗力随之提高

（有些固溶体会出现明显的屈服点和应变时效现象）。

效果：溶质、溶剂原子尺寸差别越大，固溶强化效果越好（差别大的尺寸的溶质原子进入溶

剂后，造成晶格畸变大，位错滑移越困难）；添加的合金元素越多，固溶强化效果越好。

加工技术：形成固溶体合金

性能变化：合金的屈服强度、抗拉强度、硬度等会超过纯金属；几乎所有合金的塑性都低于

纯金属，铜锌合金除外；合金的电导率大大低于纯金属；改善合金的抗蠕变性能。

弥散强化

将多相组织混合在一起所获得的材料强化效应。（特别适应高温材料）

原理：添加合金元素的量大于固溶度，析出新相形成两相合金，两相界面上的原子排列无晶

格完整性，阻碍位错的滑移，从而实现材料强化。

加工技术：通过使金属间化合物在塑性基体中弥散分布或共晶反应能够获得弥散强化的材

料。

固态相变强化

通过控制固态相变来强化材料的方法，可以多次采用；而通过控制凝固过程实现材料强化的

方法，只能在材料冶炼制备中采用一次。

原理：通过控制第二相或析出物的析出获得所需的强化性能。

加工技术：利用时效强化、共析反应或非平衡态的马氏体相变等固态相变来强化材料。

分别说明材料的强度、刚性、延性和韧性的意义和平价方法。

强度指构件或零部件在确定的外力作用下不发生破裂或过量的塑性形变的能力是衡，量构件

或零部件本身承载能力的重要指标。按外力作用性质不同主要有屈服强度、抗拉强度、抗弯

强度等，可通过拉伸试验、弯曲试验和冲击实验所测得的相应数据评价。

刚性是指构件或零部件在确定的外力作用下，其弹性变形的能力，用产生单位应变所需的力

或力矩来度量。可通过测量材料的弹性模量E来评价，E越大，材料刚性越大。

延性指材料截面积的减少量或伸长的百分率，反映了材料发生塑性形变而不断裂的能力可。

通过拉伸试验测定材料的伸长率来评价，工程上一般认为δ≥5%为韧性材料，反之为脆性材

料。

韧性指材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，通常以冲击强度的大小、晶状断面率

来评价材料的韧性。

冲击韧性在此受力方式下延伸率从塑性变形开始断裂；断裂韧性抵抗裂纹扩张。

第五章导电物理

导电性能：载流子数量及其移动速率

载流子移动速率：原子间的结合键、晶体点阵的完整性、微结构以及离子化合物中的扩散

速率

超导体的特性：完全导电性、完全抗磁性

三个性能指标：临界转换温度T、临界磁场强度B、临界电流密度J

CCC

改善导电性

离子化合物→加入杂质或空穴；升高温度促进离子扩散

高分子材料→引入添加剂；开发导电高分子材料

导电性填充物（如炭黑）的加入可减少高分子材料的静电

p-n结应用

半导体热电仪（导电性与T）

压力传感器（F↑，E↓，电导率↑，测量压力）

g

p-n结整流二极管（正向电流特性）交流→直流

稳压二极管（反向电流特性）保护电路不受突然出现高压危害

反向偏压太大，漏电流载流子加速，激发其他载流子，导致反向偏压下也产生一个很大的电

流（反向击穿）。

晶体管（电流放大）双