材料的性能與表征課程教學(xué)大綱

1、材料的性能與表征 課程教學(xué)大綱一、課程說明（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學(xué)分；課程名稱：材料的性能與表征所屬專業(yè)：材料化學(xué)課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)分：2（二）課程簡介、目標(biāo)與任務(wù)：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(yīng)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(xué)性能、熱學(xué)性能、磁學(xué)性能以及彈性性能，每一種物理性能對應(yīng)一定的物理基礎(chǔ)。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(xué)習(xí)，對材料的電性能、介電性能、光學(xué)性能、熱學(xué)性能、磁學(xué)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(yīng)用。（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接：先修課程：力學(xué)，熱學(xué)，電磁學(xué)，普通物理(光學(xué)與原子物理)，材料科學(xué)基礎(chǔ)（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(xué)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(xué)出版社, 2012.01.關(guān)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(xué)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(xué)出版社, 2015.11.二、課程內(nèi)容與安排第1章 緒論（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，1學(xué)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(xué)習(xí)本課程的意義和目的，以本課程的學(xué)習(xí)方法?！玖私狻浚?本課程的主要內(nèi)容，本課程的學(xué)習(xí)方法。【一般了解】：學(xué)習(xí)本課程的意義和目的第2章 材料的電性能 2.1 電導(dǎo)率和載流子 2.2 電子類載流子導(dǎo)電 2.3 離子類載流子導(dǎo)電 2.4 半導(dǎo)體 2.5 超導(dǎo)體 2.6 導(dǎo)電性的測量

4、 2.7 電阻分析的應(yīng)用 2.8 延伸閱讀（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，5學(xué)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(dǎo)電、離子類載流子導(dǎo)電、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體的導(dǎo)電機制及影響因素，導(dǎo)電性的測量方法及電阻分析的應(yīng)用?！局攸c掌握】：電子類載流子導(dǎo)電、離子類載流子導(dǎo)電、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體的導(dǎo)電機制?！菊莆铡浚弘娮宇愝d流子導(dǎo)電、離子類載流子導(dǎo)電、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體導(dǎo)電性能的影響因素，導(dǎo)電性的測量方法?！玖私狻浚?電阻分析的應(yīng)用?！倦y點】：電子類載流子導(dǎo)電、離子類載流子導(dǎo)電、半導(dǎo)體、超導(dǎo)體的導(dǎo)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(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，6學(xué)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(chǔ)；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(chǔ)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(guān)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(xué)介質(zhì)等。與物性相關(guān)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(yīng)用?！局攸c掌握】：材料介電性能的物理本質(zhì)、理論基礎(chǔ)；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(chǔ)。第4章 材料的光學(xué)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(xué)性能的測試表征（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，7學(xué)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(yīng)、聲光效應(yīng)和光電效應(yīng)；

7、材料光學(xué)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(xué)性能的測試表征。【了解】：電光效應(yīng)、聲光效應(yīng)和光電效應(yīng)?！倦y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(xué)性能 5.1 材料的熱容 5.2 材料的熱膨脹 5.3 材料的導(dǎo)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(yīng)用（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，6學(xué)時。（二）內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容：熱容、熱膨脹、熱傳導(dǎo)

8、的物理本質(zhì)，即材料熱容、熱膨脹、熱導(dǎo)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(yīng)用?！局攸c掌握】：熱容、熱膨脹、熱傳導(dǎo)的物理本質(zhì)，即材料熱容、熱膨脹、熱導(dǎo)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?！玖私狻浚簾犭娦?；熱性能分析在材料研究中的應(yīng)用?！倦y點】：熱容、熱膨脹、熱傳導(dǎo)的物理本質(zhì)，即材料熱容、熱膨脹、熱導(dǎo)率的影響因素。第6章 材料的磁學(xué)性能 6.1 磁學(xué)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(yīng)用 6.7 延伸閱讀：磁性材料（

9、一）教學(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，7學(xué)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(yīng)用。【重點掌握】：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(yīng)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(guān)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(yīng)用 7.8 彈性合金和高阻尼合金（一）教學(xué)方法與學(xué)時分配課堂授課，3學(xué)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(guān)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(yīng)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(guān)系；彈