材料的性能與表征課程教學大綱

1、材料的性能與表征 課程教學大綱一、課程說明（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學分；課程名稱：材料的性能與表征所屬專業(yè)：材料化學課程性質(zhì)：專業(yè)基礎課學分：2（二）課程簡介、目標與任務：材料的物理性能是材料的重要性能之一。外接因素（溫度、電場、磁場等）作用于材料，引起材料內(nèi)部原子、分子、電子的微觀運動狀態(tài)的改變，在宏觀上表現(xiàn)為一定的感應物理量，即呈現(xiàn)某一物理性能。具體地講，最常見的材料物理性能有材料的電性能、介電性能、光學性能、熱學性能、磁學性能以及彈性性能，每一種物理性能對應一定的物理基礎。而材料的物理性能強烈依賴于物質(zhì)不同層次的結(jié)構(gòu)組成，同時也受環(huán)境因素的強烈影響。每一種材料物理性能都具有一

2、定的分子和測試方法，而物理性能分析也是材料研究的重要手段。通過本課程的學習，對材料的電性能、介電性能、光學性能、熱學性能、磁學性能以及彈性性能的物理本質(zhì)和表征參量、影響因素、分析測試方法有較全面地認識，并了解物理性能分析在材料研究中的應用。（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關課程之間的邏輯關系和內(nèi)容銜接：先修課程：力學，熱學，電磁學，普通物理(光學與原子物理)，材料科學基礎（四）教材與主要參考書。教材：劉勇，陳國欽編著. 材料物理性能. 北京：北京航空航天大學出版社, 2015.09主要參考書：吳雪梅主編；諸葛蘭劍等編著. 材料物理性能與檢測. 北京：科學出版社, 2012.01.關振鐸，龔

3、江宏，唐子龍著. 無機材料物理性能 第2版. 北京：清華大學出版社, 2011.06.高智勇，隋解和，孟祥龍編著. 材料物理性能及其分析測試方法. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社, 2015.11.二、課程內(nèi)容與安排第1章 緒論（一）教學方法與學時分配課堂授課，1學時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：簡要介紹本課程的主要內(nèi)容，學習本課程的意義和目的，以本課程的學習方法?！玖私狻浚?本課程的主要內(nèi)容，本課程的學習方法?！疽话懔私狻浚簩W習本課程的意義和目的第2章 材料的電性能 2.1 電導率和載流子 2.2 電子類載流子導電 2.3 離子類載流子導電 2.4 半導體 2.5 超導體 2.6 導電性的測量

4、 2.7 電阻分析的應用 2.8 延伸閱讀（一）教學方法與學時分配課堂授課，5學時（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：主要講述電子類載流子導電、離子類載流子導電、半導體、超導體的導電機制及影響因素，導電性的測量方法及電阻分析的應用?！局攸c掌握】：電子類載流子導電、離子類載流子導電、半導體、超導體的導電機制?！菊莆铡浚弘娮宇愝d流子導電、離子類載流子導電、半導體、超導體導電性能的影響因素，導電性的測量方法。【了解】： 電阻分析的應用。【難點】：電子類載流子導電、離子類載流子導電、半導體、超導體的導電機制及影響因素。第3章 材料的介電性能 3.1 電介質(zhì)及其極化 3.2 交變電場下的電介質(zhì) 3.3 電介質(zhì)

5、在電場中的破壞 3.4 壓電性 3.5 熱釋電性 3.6 鐵電體 3.7 壓電性和鐵電性能基本參數(shù)的測定 3.8 延伸閱讀（一）教學方法與學時分配課堂授課，6學時，（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：材料介電性能的物理本質(zhì)、理論基礎；影響無機材料擊穿強度的因素；壓電和熱釋電現(xiàn)象及產(chǎn)生原因和表征參數(shù)；鐵電性的起源；壓電性和鐵電性能基本參數(shù)的測定。物理性能的物理本質(zhì)、理論基礎和主要物理性能的表征參量，物理性能與材料成分、結(jié)構(gòu)、工藝過程的關系及變化規(guī)律和環(huán)境影響因素。外接環(huán)境的影響包括溫度、壓力、電場、磁場、輻照、化學介質(zhì)等。與物性相關的測試技術(shù)與分析方法，包括物性的表征參量、測試原理和結(jié)果分析，以及物性

6、參數(shù)變化在材料分析中的應用。【重點掌握】：材料介電性能的物理本質(zhì)、理論基礎；影響無機材料擊穿強度的因素?！菊莆铡浚簤弘姾蜔後岆姮F(xiàn)象及產(chǎn)生原因和表征參數(shù)；鐵電性的起源?！玖私狻浚簤弘娦院丸F電性能基本參數(shù)的測定?！倦y點】：材料介電性能的物理本質(zhì)、理論基礎。第4章 材料的光學性能 4.1 光和固體的相互作用 4.2 材料的發(fā)光 4.3 光的其他性質(zhì) 4.4 材料光學性能的測試表征（一）教學方法與學時分配課堂授課，7學時。（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：材料對光折射、反射、透射、散射的物理本質(zhì)以及材料的折射率、反射率、透射率的影響因素；材料的發(fā)光的物理本質(zhì)及激光的工作原理；電光效應、聲光效應和光電效應；

7、材料光學性能的測試表征?！局攸c掌握】：材料對光折射、反射、透射、散射的物理本質(zhì)以及材料的折射率、反射率、透射率的影響因素【掌握】：材料的發(fā)光的物理本質(zhì)及激光的工作原理；材料光學性能的測試表征?！玖私狻浚弘姽庑⒙暪庑凸怆娦?。【難點】：材料對光折射、反射、透射、散射的物理本質(zhì)以及材料的折射率、反射率、透射率的影響因素。第5章 材料的熱學性能 5.1 材料的熱容 5.2 材料的熱膨脹 5.3 材料的導熱性能 5.4 熱電性 5.5 熱焓和比熱容的測量及熱分析方法 5.6 熱性能分析在材料研究中的應用（一）教學方法與學時分配課堂授課，6學時。（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：熱容、熱膨脹、熱傳導

8、的物理本質(zhì)，即材料熱容、熱膨脹、熱導率的影響因素；熱電性；熱焓和比熱容的測量及熱分析方法及熱性能分析在材料研究中的應用?！局攸c掌握】：熱容、熱膨脹、熱傳導的物理本質(zhì)，即材料熱容、熱膨脹、熱導率的影響因素?！菊莆铡浚簾犰屎捅葻崛莸臏y量及熱分析方法。【了解】：熱電性；熱性能分析在材料研究中的應用?！倦y點】：熱容、熱膨脹、熱傳導的物理本質(zhì)，即材料熱容、熱膨脹、熱導率的影響因素。第6章 材料的磁學性能 6.1 磁學基本量及磁性分類 6.2 鐵磁性和亞鐵磁性材料的特性 6.3 磁性材料的自發(fā)磁化和技術(shù)磁化 6.4 磁性材料的動態(tài)特性 6.5 鐵磁性測量 6.6 磁分析的應用 6.7 延伸閱讀：磁性材料（

9、一）教學方法與學時分配課堂授課，7學時。（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：物質(zhì)的磁性及其物理本質(zhì)；材料的磁化特征及其基本參數(shù)；物質(zhì)的鐵磁性及其物理本質(zhì)；磁晶各向異性和各向異性能、鐵磁體的形狀各向異性及退磁能、磁致伸縮與磁彈性能；磁疇的形成與磁疇結(jié)構(gòu)；技術(shù)磁化過程，影響金屬及其合金鐵磁性的因素；磁性材料在交變磁場作用下的能量損耗；鐵磁性測量方法及磁分析的應用?！局攸c掌握】：物質(zhì)的磁性及其物理本質(zhì)；材料的磁化特征及其基本參數(shù)；物質(zhì)的鐵磁性及其物理本質(zhì)；影響金屬及其合金鐵磁性的因素?！菊莆铡浚捍啪Ц飨虍愋院透飨虍愋阅?、鐵磁體的形狀各向異性及退磁能、磁致伸縮與磁彈性能；磁性材料在交變磁場作用下的能量損耗。

10、【了解】：鐵磁性測量方法及磁分析的應用?！倦y點】：物質(zhì)的磁性及其物理本質(zhì)；材料的磁化特征及其基本參數(shù)；物質(zhì)的鐵磁性及其物理本質(zhì)；影響金屬及其合金鐵磁性的因素。第7章 材料的彈性性能 7.1 胡克定律及彈性表征 7.2 彈性與原子間結(jié)合力等物理量的關系 7.3 彈性模量的影響因素 7.4 材料滯彈性及內(nèi)耗 7.5 內(nèi)耗產(chǎn)生的機制 7.6 彈性性能的測量 7.7 內(nèi)耗分析的應用 7.8 彈性合金和高阻尼合金（一）教學方法與學時分配課堂授課，3學時。（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：胡克定律及彈性表征；彈性模量的物理實質(zhì)及其與周期表、德拜特征溫度和熔點的關系；彈性模量的影響因素；材料粘彈性及滯彈性；材料內(nèi)耗的分類及表征，及內(nèi)耗產(chǎn)生的物理本質(zhì)；彈性性能測量的方法及內(nèi)耗分析的應用；彈性合金和高阻尼合金?！局攸c掌握】：彈性模量的物理實質(zhì)及其與周期表、德拜特征溫度和熔點的關系；彈