1、材料物理性能(Physical properties of materials課程編號：07310170學 分：3學時：45 (其中：講課學時：39,實驗學時：6,上機學時：0)先修課 程：普通物理、工程力學、物理化學、材料科學基礎、材料測試方法適用專業：無機非金屬材料工程、金屬材料工程、高分子材料工程、復合材料工程、 材料成型及控制工程、冶金工程等教 材：材料物理性能，劉強，黃新友，化學工業出版社，2009年7月第1版。開課學院：材料科學與工程學院一、課程的性質與任務：該課程為材料類專業的核心課程，其任務是使學生在學完該課程后，掌握材料的 主要物理性能的基本概念、物理本質、主要影響因素及在材

2、料分析中應用；基本掌握提 高材料物理性能的主要途徑，同時對材料物理性能測試原理、方法及相關儀器設備有所 了解。通過本課程的學習，培養學生對材料問題的分析、解決能力和實驗技能，為研 發先進功能材料打下堅實的基礎。二、課程的基本內容及要求：第一章、概論教學內容了解本課程的性質、研究對象與方法、目的、任務電子的波動性 微觀粒子的波粒二象性、波函數、薛定諤方程、霍爾效應金屬的費密-索末菲電子理論 金屬中自由電子的能級及能級密度和自由電子按 能級分布晶體能帶理論基本知識概述周期勢場中的傳導電子、K空間的等能線和等能面、準自由電子近似電子能級密度、能帶和原子能級晶格振動一維原子鏈的振動、晶格振動的量子化

3、聲子非晶態金屬、半導體、晶體中電子的狀態非晶態金屬、半導體及其特點和電子狀 態分子運動理論簡介2. 基本要求了解本課程的性質、研究對象與方法、任務，掌握微觀粒子的波粒二象性，理解 波函數和霍爾效應，了解薛定諤方程；了解金屬中自由電子的能級及能級密度，了解自由電子按能級分布；掌握周期勢場中的傳導電子，理解能帶和原子能級；了解K空間的等能線和等能面、準自由電子近似電子能級密度；了解一維原子鏈的振動， 了解晶格振動的量子化 聲子；了解非晶態金屬、半導體及其特點和電子狀態；了解 分子運動理論。第二章材料的熱學性能教學內容（1） 材料的熱容熱容的經驗定律和經典理論、不同材料的熱容（2） 材料的熱膨脹熱膨

4、脹系數、熱膨脹和其他性能的關系，影響材料熱膨脹系數的因素（3） 材料的熱傳導固體材料熱傳導的規律、固體材料熱傳導的微觀機理，影響 熱導率的因素（4） 材料的熱穩定性高分子材料的熱穩定性，無機材料的熱穩定性（5）熱分析方法及其在材料分析中的應用常用熱分析方法，熱分析的應用基本要求掌握晶格熱振動的概念，理解其與材料熱學性能的關系；掌握熱容的概念，理 解影響熱容的因素；了解熱容的經典理論、量子理論、愛因斯坦比熱模型、德拜的 比熱模型。掌握熱膨脹的概念和固體材料熱膨脹機理、熱膨脹系數；理解熱膨脹和 其它性能的關系；了解多晶體和復合材料的熱膨脹特性。掌握固體材料熱傳導的宏 觀規律，理解其微觀機理，了解影

5、響熱傳導的因素及常用無機材料的熱導率。掌握 高分子材料的熱穩定性，無機材料的熱穩定性。了解幾種熱分析方法及在材料分析 中的應用。第三章、材料的光學性能教學內容光通過介質的現象光的折射與非線性，光的反射，材料對光的吸收和散射，光學性能的應用及其影響因素材料的受激輻射和激光材料的紅外光學性能光學的特殊效應的應用色散（2）（3）（4）（1）受激輻射、激活介質、光學諧振腔和模式紅外線的基本性質，紅外材料的性能熒光物質、激光材料、通信用光導纖維、電光、磁光及聲光材料（5）非線性光學性能（6）其它光學性能的應用基本要求掌握折射、色散、反射現象及基本概念，了解常用玻璃和晶體的折射率；掌握 介質對光吸收和散射

6、的一般規律、 影響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學性能特點；掌握鏡反射和漫反射的基本規律、理解光澤的定 義；掌握不透明性和半透明性、改善乳濁性能的工藝措施；掌握材料的顏色及其控 制因素，了解受激輻射、激活介質、光學諧振腔和模式，了解紅外線的基本性質， 紅外材料的性能，了解光學的特殊效應的應用和其它光學性能的應用。第四章、材 料的導電性能教學內容（1） 材料的導電性電阻與導電的基本概念、導電的物理特性、導電機理（2） 超導電性超導體的兩個基本特征、超導體的三個重要性能指標（3）影響金屬導電性的因素 溫度的影響、應力的影響、冷加工變形的影響、合金元 素及相結構的影響（

7、4）無機非金屬材料的電導 玻璃態電導、多晶多相固體材料的電導、次級現象、無 機材料電導的混合法則（5）半導體陶瓷的物理效應、晶界效應、表面效應（6）超導電性和超導體（7）影響金屬導電性的因素（8）導電性的測量（9）電阻分析的應用（10）半導體的電學性能基本要求掌握電導的概念及特性；掌握離子電導、電子電導、玻璃態電導的形成機理及其特點和影響因素；掌握材料的導電機理；掌握無機材料的電導的形成及其特點和 影響因素；掌握半導體陶瓷的物理效應。掌握影響金屬導電性的因素和導電性的測 量，了解電阻分析的應用和半導體的電學性能；了解超導電性和超導體的特點及其 應用。第五章材料的介電性能教學內容（1）電介質及其

8、極化極化現象及其物理量、克勞修斯-莫索蒂方程。電子位移極 化、離子位移極化、松弛極化、轉向極化、空間電荷極化、自發極化、高介晶體極化、 多晶多相無機材料的極化（2）交變電場下的電介質 復介電常數和介質損耗、電介質弛豫和頻率響應、介 電損耗分析、無機介質的損耗（3）電介質在電場中的破壞介電強度、本征擊穿機制、熱擊穿機制、雪崩式擊 穿機制、介質在電場中的破壞、熱擊穿、電擊穿、無機材料的擊穿、影響無機材料擊 穿強度的各種因素（4 ）壓電性和熱釋電性壓電性、熱釋電性（5）鐵電性鐵電體、電疇、鐵電體的起源與晶體結構、鐵電體的臨界性質、壓 電、鐵電材料及其應用（6）介電測量簡介 電容率（介電常數）、介電損

9、耗和介電強度的測定，電滯回 線的測量， 壓電性的測量，基本要求掌握介質極化的基本概念，掌握電子位移極化、離子位移極化、松弛極化、轉向極化、空間電荷極化、自發極化的形成及特點；理解極化的微觀機理、有效電場及 克勞修斯-莫索蒂方程；掌握電介質在電場中的破壞機制、無機材料的擊穿和影響無 機材料擊穿強度的各種因素。掌握高介晶體和多晶多相無機材料極化的特點；掌握鐵 電體和壓電體的一些基本概念、特點和應用。了解介電性能和壓電性能的測量。第六 章、材料的磁學性能教學內容（1） 磁性基本量及磁性分類磁性的本質、磁化現象與磁性的基本物理量、物質磁性的分類、鐵磁體磁化曲線和磁滯回線（2）抗磁性和順磁性 抗磁性、順

10、磁性、影響金屬抗磁性與順磁性的因素、抗磁體 與順磁體的磁化率測量（3）鐵磁性 自發磁化、鐵磁系統中的能量概念、磁疇的形成和結構、技術磁化和反磁化過程、影響鐵磁性的因素（4）磁性高分子材料（5） 鐵氧體結構及磁性尖晶石型鐵氧體、磁鉛石型鐵氧體、石榴石型鐵氧體（6）動態磁化特性 交流磁化過程與交流磁滯回線、復數磁導率、交變磁場作用下 的能量損耗（7）鐵磁性的測量 動態磁特性的測量、靜態磁特性的測量（8） 磁性分析的應用抗磁性與順磁性分析的應用、鐵磁性分析的應用基本要求掌握有關磁性的基本概念、性能指標及分類；掌握鐵氧體磁性材料的種類和特 點。掌握金屬的抗磁性和順磁性、技術磁化和反磁化過程、影響金屬抗

11、磁性與順磁 性的因素、磁性高分子材料、影響鐵磁性的因素；了解磁天平（或磁秤）測量抗磁體和順磁體的磁化率；掌握鐵磁性和磁性分析的應用，了解磁性的測量。第七章、材料彈性變形與內耗教學內容（1）材料彈性變形彈性模量及彈性變形本質、彈性模量與鍵會方式、原子結構的關系、彈性模量與晶體結構關系、影響彈性模量的因素、不同材料的彈性模量、彈性模量的測量與應用（2）材料內耗 滯彈性內耗、靜滯后內耗、內耗產生的機制、內耗的測量方法和度量、內耗分析的應用基本要求掌握彈性模量及彈性變形本質，理解彈性模量與鍵合方式、原子結構的關系、彈 性模量與晶體結構關系；掌握影響彈性模量的因素和不同材料的彈性模量，了解彈性模量的測量

12、與應用；掌握滯彈性內耗、靜滯后內耗、內耗產生的機制，理解與晶界有關的內耗、熱彈性內耗與磁彈性內耗；了解內耗的測量方法和度量、內耗分析的應用。三、課程學時分配:-2-早節講課實驗上機、概論4二、材料的熱學性能7金屬、復合：4三、材料的光學性能5四、材料的導電性能62五、材料的介電性能8無機：4六、材料的磁學性能5七、材料彈性變形與內耗4四、大綱說明布置一些思考題供學生理解教學內容。五、參考書目及學習資料 無機材料物理性能，關振鐸、張中太，等；清華大學出版社，1992年3月第1版；材料物理性能，陳跳昭，機械工業出版社，2006年3月第1版。材料物理性能，邱成軍，等；哈爾濱工業大學出版社，2003年7月第1版。制定人：劉強 黃新友 王云龍審定人：劉軍2013批準人：楊娟年4月8日課程簡介課程編碼：07310170課程名稱：材料物理性能英文名稱 :Physical properties of materials學 分：3學 時：45 （其中：講課學時：39實驗學時：6上機學時:0）課程內容：材料物理性能是相關專業教學計劃中具有承上啟下意義的技術基 礎課，為材料學專業的專業課程的學習打好堅實的基礎。材料物理性能的主要內容是：材料物理性能的基本概念、宏觀規律及參數； 材料物理性能和材料的組成、制備工藝、材料結構之間的關系；材 料