決定材料強度的關(guān)鍵因素原子之間的結(jié)合力、鍵合類型位錯材料強化的方式：合金化和冷加工，需要構(gòu)件處于高應(yīng)力的塑形形變狀態(tài)→提高熱處理，要求材料在固態(tài)下要發(fā)生相變，包括有序強化，沉淀強化，共析強化→提高強度（思路：增加位錯運動的阻力。位錯運動（滑移和攀移）是材料變形的原因）斷裂韌性：表示含有裂紋的材料所能承受的應(yīng)力（定量指標(biāo)）利用含有一個已知尺寸的裂紋的試樣，可以測得鈣裂紋開始擴(kuò)展并導(dǎo)致材料發(fā)生斷裂時的臨界應(yīng)力場強度因子k值，即定為材料的斷裂韌性k。斷裂韌性與材料的厚度有關(guān)。材料抵抗裂紋的擴(kuò)展能力的影響因素：裂紋尺寸a越大，許可應(yīng)力σ越低材料發(fā)生塑性形變的能力厚試樣的斷裂韌性比薄試樣的要小增加負(fù)載速率，會減小材料的斷裂韌性降低溫度會減小材料的斷裂韌性減小晶粒尺寸，可以改善斷裂韌性共析反應(yīng)—控制固態(tài)相變來實現(xiàn)材料強化，可多次采用需熱處理指從一個固相S1轉(zhuǎn)變成兩個固相S2和S3的反應(yīng)，S1→S2=S3;共析反應(yīng)是固相之間的反應(yīng)，在熱處理時，可先將材料加熱到形成固相S1的溫度，然后在冷卻過程利用共析反應(yīng)得到S2華為S3兩個固相，從而可以使從而可以使合金實現(xiàn)彌散強化。共析強化的特征在于固態(tài)相變強化，所形成的共析組織是一種特殊的高度彌散結(jié)構(gòu)。5.彌散強化：多相組織（相界面阻礙位錯的滑移）混合在一起所獲得的強化效應(yīng)?；w：含量大，連續(xù)分布，塑性析出物：數(shù)量少，脆性，不連續(xù)分布，尺寸小，數(shù)密度多，圓形常見：①金屬間化合物—兩種或多種元素按一定比例形成的新相具有一定的晶體結(jié)構(gòu)和特定的性能，大都又脆又硬。（高熔點，高硬度，抗氧化性，抗蠕變性好等）通過金屬間化合物在塑性基體中彌散分布來強化材料材料的有序化→塑性↓（位錯滑移困難），高溫蠕變強度↑（原子擴(kuò)散困難）②共晶反應(yīng)—從一個液相轉(zhuǎn)變成兩個固相，不能熱處理（l→α(s)+β(s))α相的凝固會促進(jìn)β相的凝固，β相的凝固也會促進(jìn)α相的凝固。α相和β相總是密密麻麻的相互疊合在一起，共晶組織越多，合金的溫度越高。共晶組織具有很低的熔點共晶組織總是最后從液相中凝固出來，將初相包圍起來，若共晶組織是脆性的，會使整個材料變脆。固溶強化：無限固溶體、有限固溶體（相：一種結(jié)構(gòu)，一個相中結(jié)構(gòu)或原子排列處處相同，化學(xué)成分處處相同）①區(qū)別：混合物：2種以上的相，各項保持自己的特性固溶體：1個相，各組元相互溶解，不再保持自己的特性通過形成固溶體合金，實現(xiàn)固溶強化②固溶強化效果影響因素：1°溶劑和溶質(zhì)原子的尺寸差別越大，固溶強化效果越好（晶格畸變大，位錯滑移困難）2°添加的合金元素越多，固溶強化效果越好（不超過固溶度）③固溶強化對材料性質(zhì)的影響：1°合金的屈服強度，抗拉強度，硬度等會超過純金屬2°幾乎所有的合金的塑性都低于純金屬（反例：銅鋅合金強度塑性都高于純銅）3°合金的電導(dǎo)率大大低于純金屬4°改善合金的抗蠕變性能7.①N個電子在K空間占據(jù)一個球——費米球，其半徑對應(yīng)為費米波矢KF。電子能量 P83基態(tài)，N=2×態(tài)密度×費米球體積=（電子密度）②在k空間中把占據(jù)態(tài)和未占據(jù)態(tài)分開的界面——費米面金屬中雖有大量電子，但并非所有電子對比熱有貢獻(xiàn)，只有費米面附近的~KBT能量范圍的電子因熱激發(fā)遷躍到較高能級的那部分電子才真正參與了對比熱的貢獻(xiàn)。 (T≠0時，）費米能級上電子占據(jù)態(tài)的幾率=費米能級F電子未占據(jù)態(tài)幾率 ③自由電子氣模型導(dǎo)電性④電阻——傳導(dǎo)電子的散射：電子——聲子 電子——雜志原子碰撞電子——其他晶體點陣靜態(tài)缺陷馬基申定則：由于金屬固溶體中溶質(zhì)原子的濃度較小，以致可以略去他們之間的相互影響，把固溶體的電阻看成由金屬的基本電阻ρ（T）和殘余電阻ρ殘組成。在一級近似下，不同散射機制對電阻的貢獻(xiàn)可以加減求和，這一導(dǎo)電規(guī)律稱為馬基申定則。1°聲子散射理想金屬基本電阻ρ（T），ρ（0K）=02°電子散射 有缺陷晶體中，還存在3°電子在雜質(zhì)和缺陷上的散射，即ρ殘，可用來評定金屬的電學(xué)純度（晶體越純、越完善，自由成長度約長，相對電阻值越大）8.超導(dǎo)體的兩大屬性eq\o\ac(○,1)零電阻效應(yīng)eq\o\ac(○,2)麥斯納效應(yīng)區(qū)別：理想導(dǎo)體：不存在任何散射電子機制，有零電阻效應(yīng)而沒有麥斯納效應(yīng)。一個理想的超導(dǎo)體應(yīng)具有較大的臨街電流，較高的臨界磁場和較高的臨臨界溫度。9.eq\o\ac(○,1)倒帶---為填滿電子的能帶；價帶---油價電子能級分裂而成的能帶；近代---在能帶之間沒有可能量子態(tài)的能量區(qū)域。eq\o\ac(○,2)能帶結(jié)構(gòu)圖10.n型半導(dǎo)體：摻入了施主雜質(zhì)（提供電子做為載流子，高價元素）的非本征半導(dǎo)體，以負(fù)電荷（電子）作為載流子P型半導(dǎo)體：摻入了受主雜質(zhì)（提供空穴作為載流子，低價元素）的非本征半導(dǎo)體，以正電荷（空穴）作為載流子11.eq\o\ac(○,1)p-n結(jié)：不同類型半導(dǎo)體接觸（由電子、空穴濃度差產(chǎn)生擴(kuò)散，在接觸處形成勢壘→單向?qū)щ娦裕〆q\o\ac(○,2)p-n結(jié)整流原理：以接觸面為界限，n型區(qū)域有一個帶正電的空間電荷層，在p型區(qū)域有一個帶負(fù)電的空間電荷層，這個空間電荷層產(chǎn)生一個自建電場，逆著自建電場的方向，即p型區(qū)域為正電位，n型區(qū)域為負(fù)電位（正向偏置電壓）,消弱勢壘區(qū)的電場強度，載流子容易流動，而順著自建電場的方向，即p型區(qū)域為負(fù)電位，n型區(qū)域為正電位時（反向偏置電壓），增強勢壘區(qū)的電場強度，載流子不易流動。12.余輝效應(yīng)：若熒光材料中含有一些微量雜質(zhì)，且這些雜質(zhì)的能級位于禁帶內(nèi)，相當(dāng)于陷阱能級，從價帶被激發(fā)的電子進(jìn)入導(dǎo)帶后，又會掉入這些陷阱能級，這些被陷阱能級不糊的激發(fā)電子必須先脫離陷阱能級進(jìn)入導(dǎo)帶后才能躍遷回到價帶。所以他們被入射光子激發(fā)后，需要延遲一段時間才會發(fā)光，即出現(xiàn)了余輝現(xiàn)象。余輝時間取決于陷阱能級分導(dǎo)帶之間的能極差，即陷阱能級深度。13.激光二極管：由高濃度摻雜的半導(dǎo)體p-n結(jié)制成，平衡時勢壘很高，所加正電壓不足以使勢壘消失，載流子電子和載流子空穴聚集在p-n結(jié)附近，形成所謂的激活區(qū)。n型區(qū)的費米能級位于導(dǎo)帶之中，p型區(qū)的費米能級位于價帶之中。加上正向偏壓時，n型區(qū)向p型區(qū)注入載流子電子，p區(qū)向n區(qū)注入載流子空穴。14.激光的產(chǎn)生：當(dāng)一個電子從導(dǎo)帶躍遷到價帶并與價帶的空穴結(jié)合時，就放出一個光子1。由于此時在高能級的導(dǎo)帶上具有大量電子，收到光子1的作用，到帶上一個電子產(chǎn)生受激輻射，產(chǎn)生了一個與光子1完全相同于光子2。激光器的一端由全反射鏡面組成，從而能夠使光子反射回到半導(dǎo)體激活區(qū)中，以產(chǎn)生更多的受激輻射。在激光器的另一端面由半反射的鏡面組成，從而讓一部分光子射出半導(dǎo)體，易產(chǎn)生所需要的激光光束。剩下的沒有射出半導(dǎo)體的光子被再次反射回到半導(dǎo)體內(nèi)，以產(chǎn)生更多的受激輻射。外加的正向電壓可以分別向?qū)Ш蛢r帶提供穩(wěn)定的載流子電子和載流子空穴，從而使激光二極管能夠穩(wěn)定發(fā)射激光光束。光伏特效應(yīng)——太陽能電池（p-n結(jié)制成）理論基礎(chǔ)（對半導(dǎo)體純度要求很高）同質(zhì)結(jié)，同種材料，結(jié)合面共極性好，缺陷少，減少了電子的捕獲。（1）Eg相等的p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體結(jié)合（即同質(zhì)結(jié)），受光激發(fā)后，在二者的結(jié)合區(qū)域，會產(chǎn)生大量的空穴載流子和電子載流子（可能再次相互結(jié)合），一部分電子載流子會移動到能級較低的n型導(dǎo)帶，空穴載流子會移動到能級較低的p型價帶。其結(jié)果是n型中負(fù)電荷增加，p型中正電荷增加，形成電流。但這種電荷的增加不會無限進(jìn)行下去，正負(fù)電荷相互分離后，會產(chǎn)生反點位，而阻止正負(fù)電荷進(jìn)一步積累，這種反點位與正負(fù)電荷移動趨勢相互平衡所達(dá)到的平衡狀態(tài)，就是該太陽能電池產(chǎn)生的電動勢最大值。P102（2）當(dāng)太陽光射入到p-n結(jié)時，p型區(qū)域和n型區(qū)域都有可能出現(xiàn)電子激發(fā)現(xiàn)象。N型區(qū)域的價帶電子被激發(fā)到激發(fā)到導(dǎo)帶上后，就停留在n型的導(dǎo)帶上，而在n型價帶上同時形成空穴會遷移到能量更穩(wěn)定的p型價帶上去。P型區(qū)域的價電子被激發(fā)到導(dǎo)帶上后，將遷移到能量更穩(wěn)的n型導(dǎo)帶上，而p型區(qū)域價帶上同時形成的空穴則保留在該價帶上。這樣，p-n結(jié)不僅能將光子能量轉(zhuǎn)變成電荷能量，跟重要的是能夠在空間位置（p型區(qū)域和n型區(qū)域）將正負(fù)電荷分離開來。如果在p-n結(jié)的外部接上回路，這些被分離的正負(fù)電荷就可以通過回路相互結(jié)合，這就是太陽能電池。P115半導(dǎo)體與金屬的接觸整流接觸---------肖特基勢壘歐姆接觸(功函數(shù)-------費米能級與真空能級之間的插值)N型半導(dǎo)體（Фs）與金屬（Фm）接觸（Фm>Фs，即Efm<Efs）e：S→M，半導(dǎo)體表面留下帶正電的施主電子，形成一層帶正電的空間電荷層。金屬表面的負(fù)電荷和半導(dǎo)體表面的正電荷在空間電荷層中形成電場，E:S→M。當(dāng)能能帶彎曲到使半導(dǎo)體的費米能級與金屬的費米能級相等時，電子停止向金屬流動，達(dá)到平衡狀態(tài)。接觸面上形成有表面勢壘，即肖特基勢壘。勢壘區(qū)為耗盡區(qū)。P117P型半導(dǎo)體與金屬接觸（Фm<Фs，即Efm>Efs）e：M→S,金屬表面缺少電子，帶正電，半導(dǎo)體表面積累電子而帶負(fù)點，半導(dǎo)體內(nèi)部電子增多而費米能級上升，當(dāng)半導(dǎo)體和M的Ef相等時，電子停止流動，達(dá)到平衡狀態(tài)。半導(dǎo)體表面能帶向下彎曲，金屬與半導(dǎo)體界面沒有勢壘。無論所加的偏壓極性如何，電子都可以自由通過界面，形成歐姆接觸。E：M→SP型半導(dǎo)體與金屬接觸（）h,=S→M，金屬表面帶正電，半導(dǎo)體表面帶負(fù)電，E：M→S半導(dǎo)體表面能帶從外向里向上彎曲，形成空穴的表面勢壘（整流接觸）整流效應(yīng)：M（+）S（-），h：M→S（反向偏壓），電流較??；M（-）S（+），削弱內(nèi)建電場，半導(dǎo)體勢壘降低。h：S→M（正向偏壓），電流較大。P型半導(dǎo)體與金屬接觸（）e,：S→M，金屬表面帶負(fù)電，半導(dǎo)體表面帶正電，E：S→M半導(dǎo)體表面能帶從外向里向下彎曲，界面沒有勢壘，形成歐姆接觸。整流接觸：M與N型S，M與P型S，16（1）電介質(zhì)：在電場作用下具有極化能力并在其中長期存在電場的一種物質(zhì)。（體內(nèi)一般沒有自由電荷，具有良好的絕緣性能）（2）極化：無極分子的極化（無固有電距）——分子中的正負(fù)電荷中心在外電場作用下發(fā)生相對位移（位移極化）有極分子的極化（有固有電距）——分子偶極子在外電場作用下發(fā)生轉(zhuǎn)向（轉(zhuǎn)向極化）（3）分子極化的來源：①：電子位移極化Pe：由于電場的作用，使電子云與原子核發(fā)生相對位移，原子具有了一定的電偶極矩。電子極化率αe=4πea3，（表明電子位移極化率與原子半徑a的立方成正比）②：離子位移極化Pi：由于電場作用，分子中正負(fù)離子發(fā)生相對位移，形成感應(yīng)偶極矩。離子極化率：αi=q2/k（k為彈性系數(shù)）=【4πe（r++r-）3】/（n-1）（n為常數(shù)）。③：偶極矩的轉(zhuǎn)向極化Pd：具有固有電距的分子，在外電場作用下，電距發(fā)生轉(zhuǎn)向產(chǎn)生電極化。轉(zhuǎn)向極化率αd=u2/3kT（u為固有電距）。（分子電極化率α=αe+αi+αd）電介質(zhì)可以看成是寬禁帶半導(dǎo)體。（Eg=3~5eV）電子電導(dǎo)的載流子：本征載流子——本征電子等非本征載流子——由雜質(zhì)引起的可動電子和空穴注入載流子——肖特基注入和隧道注入電子遷移率：漂流運動、跳躍運動?！皹O化子”-電子連同被它極化了的周圍雜質(zhì)。電導(dǎo)率r=Are-u/kT。（r-T指數(shù)關(guān)系）u-溶化能。電子電導(dǎo)的電流傳導(dǎo)是非線性的。熱擊穿——當(dāng)固體電介質(zhì)在電場作用下由電導(dǎo)和介質(zhì)損耗所產(chǎn)生的熱量超過試樣通過傳導(dǎo)和輻射所能散發(fā)的熱量時，試樣中的熱平衡就被破壞，試樣溫度不斷上升，最終造成介質(zhì)的永久性熱破壞。鐵電體——在某溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，而且極化強度可以隨外電場的反向而反向，具有電滯回線。（1）自發(fā)極化：如果晶胞本身的正負(fù)電荷中心不重合，即晶胞具有極性，那么，由于晶體構(gòu)造的周期性和重復(fù)性，晶胞的固有電距便會沿著同一方向排列整齊，使晶體處于高度的極化狀態(tài)下，由于這種極化狀態(tài)是外電場為零時自發(fā)地建立起來，因此稱自發(fā)極化。（2）分類：無序-有序型相變鐵電體、位移型相變鐵電體。（3）當(dāng)溫度高于某一臨界溫度Tc時，晶體的鐵電性消失（相變過程），而且晶格結(jié)構(gòu)也發(fā)生轉(zhuǎn)變，這一溫度是鐵電體的居里點。如果晶體具有兩個或多個鐵電相時，表征順電相與鐵電相之間的一個相變溫度才是居里點，而把鐵電體發(fā)生相變時的溫度統(tǒng)稱為過渡溫度或轉(zhuǎn)變溫度。（4）電滯回線：鐵電體的自發(fā)極化在外電場作用下的重行定向并不是連續(xù)發(fā)生的，而是在外電場超過某一臨界場強時發(fā)生的。這就使得極化強度P滯后于外加電場E。當(dāng)電場發(fā)生周期性變化時，P和E之間便形成電滯回線關(guān)系。（5）剩余極化強度全部去除所需的反向電場強度——矯頑電場強度E0（T↑，E0↓，f↑，E0↑）eq\o\ac(○,6)正壓電效應(yīng)---由于機械力的作用而是介質(zhì)發(fā)生極化逆壓電效應(yīng)---由于外電場的作用，晶體的形狀發(fā)生變化晶體構(gòu)造上不存在對稱中心，是產(chǎn)生壓電效應(yīng)的必要條件。eq\o\ac(○,7)壓電振子---最基本的壓電元件，是被覆激勵電極的壓電體。若雅典振子是具有固有震動效率fv的彈性體，當(dāng)施加于壓電振子上的激勵信號頻率等于fv是，壓電振子由于逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生機械諧振，這種機械諧振又借助正壓電效應(yīng)而輸出電信號。最小阻擾頻率fm→Imax，最大阻撓頻率fn→Imin諧振頻率fr---fm附近存在的使信號電壓與電流同位相的頻率反諧振頻率fa---fn附近存在的另一個使信號電壓與電流同位相的頻率（在機械損耗為0時，fr=fm，fn=fa）頻率常數(shù)N（kHz·m）---諧振頻率fr與沿震動方向的長度l的乘積。幾點偶爾洗漱K---表示壓電材料的機械能與電能的耦合效應(yīng)。eq\o\ac(○,8)電致伸縮：任何電解質(zhì)在外電場E的作用下都會出現(xiàn)應(yīng)力，這種應(yīng)力的大小與E的二次項呈線性關(guān)系，比例于電場二次項的應(yīng)力將使電電介質(zhì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變。1’電致伸縮是二次效應(yīng)，在任何電介質(zhì)中均存在壓電效應(yīng)是一次效應(yīng)，只可能出現(xiàn)于沒有中心對稱的電介質(zhì)中。對于壓電體，在外電場作用下，壓電效應(yīng)和電致伸縮效應(yīng)同時出現(xiàn)但一般一次效應(yīng)更顯著。2’電致伸縮是一種非線性效應(yīng)。熱釋電效應(yīng)：當(dāng)溫度發(fā)生變化時，晶體的自發(fā)極化強度Ps也隨著變化，這時被自發(fā)在極化束縛在表面的自由電荷層就發(fā)生相應(yīng)調(diào)整，如釋放出來，恢復(fù)自由，使晶體呈現(xiàn)帶電狀態(tài)，或在閉合電路中產(chǎn)生電流。熱釋電體是具有自發(fā)極化的晶體；熱釋電體總是具有壓電效應(yīng)的；自發(fā)極化能被外場重新定向的熱釋電體---鐵電體；第一類---晶體的體積和外形被強制保持不變（機械夾持狀態(tài)下軍用體積變化）第二類---晶體因受熱膨脹而產(chǎn)生應(yīng)變，又通過壓電效應(yīng)產(chǎn)生電位移疊加在第一類效應(yīng)上：受熱膨脹通過壓電效應(yīng)耦合而產(chǎn)生的附加熱釋電效應(yīng)（機械自由狀態(tài)下均勻體積變化）第三類---在非均勻加熱時，晶體內(nèi)部會出現(xiàn)溫度和應(yīng)力梯度，應(yīng)力梯度通過壓電效應(yīng)的耦合也將引入附加的熱釋電效應(yīng)①物質(zhì)的磁性來源于材料的電子結(jié)構(gòu)，電子磁矩的相互作用決定了磁性材料的類型和磁性能。②原子的磁矩來源于電子和原子核，但原子核的磁矩僅有電子的1/1836.5，所以原子磁矩主要來源于電子磁矩，而電子磁矩有分為電子軌道磁矩和自旋磁矩。③ml為磁量子數(shù)，可以取ml=0,±1,±2…±ln—電子殼層數(shù)，l—s(0),p(1),d(2)ms=±1/2(自旋角動量方向量子數(shù)）S=Σms(原子總自旋量子數(shù)）L=Σml(原子總軌道叫量子數(shù)）④金屬及其合金的原子磁矩可以從能帶理論（能級形成能帶，能帶重疊）的角度來解釋（n為4s+3d電子數(shù))⑤磁疇形成的動力—退磁場能分疇越多，退磁能越低；分疇越多，磁疇壁越多，磁疇能越高磁疇形成的根本原因是為了降低退磁能。薄膜：在二維空間擴(kuò)展，呈很薄的形態(tài)，厚度從幾個納米到幾十微米（≦1μm）薄膜形成順序：具有一定能量的原子被吸附→形成小原子團(tuán)→臨界核→小島→大島→島結(jié)合→溝道薄膜→連續(xù)薄膜薄膜形成的四個階段：臨界核的形成；島的形成；長大與結(jié)合；溝道薄膜的形成和連續(xù)膜的形成。薄膜形成的理論基礎(chǔ)：熱力學(xué)界面能理論（成核和毛細(xì)作用理論）原子聚集理論（統(tǒng)計