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1、精选优质文档-倾情为你奉上材料物理性能（Physical properties of materials）课程编号：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
2、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
3、)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
4、 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
5、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、
6、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
7、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
8、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
9、、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
10、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
11、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
12、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，
13、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：课程名称：材料物理性能英文名称：Physical properties of materials 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版专心-专注-专业