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第1章 材料磁学性能1

1.1 基本磁性参数1

1.1.1 基本磁性参数1

1.2 物质的磁性3

1.2.1 原子磁矩3

1.2.2 物质按磁性分类10

1.3 自发磁化12

1.3.1 铁磁性的物理本质12

1.3.2 反铁磁性和亚铁磁性物质磁性的物理本质16

1.3.3 RKKY理论17

1.4.2 静磁能18

1.4.1 磁各向异性18

1.4 磁各向异性18

1.4.3 磁晶各向异性能20

1.4.4 磁弹性能23

1.4.5 感生磁各向异性27

1.4.6 交换各向异性27

1.5 磁畴结构28

1.5.1 磁畴成因28

1.5.2 畴壁结构及其特征30

1.5.3 晶体中畴壁的厚度与畴壁能密度32

1.6 磁体中的磁畴结构类型33

1.6.1 均匀铁磁体中的磁畴结构33

1.6.2 非均匀铁磁体中的磁畴结构35

1.7.1 技术磁化过程39

1.7 技术磁化39

1.7.2 技术磁化过程的磁化机制40

1.7.3 畴壁位移磁化的物理机制43

1.7.4 畴壁位移引起的起始磁化率46

1.7.5 可逆磁畴转动磁化过程50

1.7.6 不可逆磁化过程52

1.7.7 影响磁化率（磁导率）的因素56

1.8 反磁化过程57

1.8.1 反磁化过程57

1.8.2 反磁化核生成与长大58

1.8.3 不可逆磁畴转动决定的矫顽力61

1.8.4 控制矫顽力大小的途径62

1.9.1 剩余磁化状态的物理概念63

1.9 剩余磁化强度63

1.9.2 影响剩磁的因素65

1.9.3 最大磁能积65

1.10 交流（动态）磁特性66

1.10.1 动态磁性参数66

1.10.2 交流磁化过程中的磁损耗70

1.10.3 磁化强度的运动方程73

1.10.4 微波磁性80

1.11 磁与非磁物性的交叉效应81

1.11.1 磁电效应81

1.11.2 磁光效应83

1.11.3 磁热效应84

1.12 材料静态磁性能的测量84

1.12.1 冲击法85

1.12.2 热磁仪法88

1.12.3 磁天平法89

1.12.4 应变电阻法89

1.12.5 振动样品磁强计90

1.13 材料交流磁性能测量90

1.13.1 伏－安测量法90

1.13.2 电桥法91

1.13.3 磁性分析的应用92

思考题92

参考文献93

2.1 材料导电的物理本质94

2.1.1 电阻率和电导率94

第2章 材料电学性能94

2.1.2 金属及半导体的导电机理95

2.1.3 马提森定则99

2.2 影响金属导电性的因素99

2.2.1 电阻率与温度的关系99

2.2.2 电阻率与受力情况的关系102

2.2.3 冷加工对电阻率的影响102

2.2.4 晶体缺陷对电阻率的影响103

2.2.5 热处理对金属电阻的影响103

2.2.6 几何尺寸效应对电阻的影响104

2.3 合金的导电性104

2.3.1 固溶体的导电性105

2.3.2 金属化合物、中间相及多相合金的导电性108

2.4 导电性的测量110

2.4.1 单电桥（惠斯通电桥）法111

2.4.2 双电桥（开尔文电桥）法111

2.4.3 直流电位差计测量法112

2.5 电阻分析的应用113

2.5.1 测定固溶体的溶解度曲线113

2.5.2 研究合金的有序－无序转变114

2.5.3 研究合金的时效115

2.5.4 研究材料的疲劳过程115

2.5.5 研究非晶态合金的晶化116

2.6 材料的热电性116

2.6.1 第一热电效应——塞贝克效应116

2.6.2 塞贝克效应的物理本质117

2.6.3 第二热电效应——珀尔帖效应119

2.6.4 第三热电效应——汤姆逊效应120

2.6.5 热电势的测量121

2.6.6 影响热电势的因素122

2.7 材料的超导电性123

2.7.1 超导电性的发现与进展123

2.7.2 超导体的基本性能124

2.7.3 两类超导体126

2.7.4 超导隧道效应126

2.7.5 超导现象的物理本质127

2.7.6 超导材料的应用128

2.8 半导体导电性能129

2.8.1 半导体的能带129

2.8.2 本征半导体和参杂半导体130

2.8.3 半导体的电导132

2.8.4 半导体的霍尔效应133

2.8.5 半导体P-N结的导电性134

2.8.6 半导体的光电效应136

2.8.7 非晶态半导体的电学特性137

2.9 离子类载流子导电139

2.9.1 离子类载流子电导机理139

2.9.2 离子电导的热力学特性140

2.9.3 影响离子导电的因素141

2.9.4 快离子导体的传导特性和晶体结构142

2.10 材料的介电性能143

2.10.1 电介质极化144

2.10.2 电介质极化的微观机制145

2.10.3 复介电常数和介质损耗146

2.10.4 极化弛豫和频率响应147

2.10.5 介电强度（介电击穿强度）149

2.10.6 铁电性150

2.10.7 热释电效应153

2.10.8 压电效应153

思考题155

参考文献156

第3章 材料热学性能157

3.1 热力学基本知识157

3.2.1 热容及其物理意义159

3.2 材料的热容159

3.2.2 晶态固体热容的实验规律160

3.2.3 经典热容理论161

3.2.4 晶态固体热容的量子理论161

3.2.5 金属和合金的热容165

3.2.6 热容和热焓的测量168

3.2.7 热分析应用实例171

3.3 材料的热膨胀173

3.3.1 热膨胀系数173

3.3.2 热膨胀的物理本质175

3.3.3 热膨胀与其他物理性能的关系176

3.3.4 影响膨胀性能的因素177

3.3.5 热膨胀的测量180

3.3.6 膨胀分析的应用185

思考题190

参考文献191

第4章 材料弹性和内耗192

4.1 弹性及其物理本质192

4.1.1 弹性变形及其微观机制192

4.1.2 弹性性能的有关参量193

4.2 影响弹性模量的因素197

4.2.1 弹性模量与某些物理参量关系197

4.2.2 温度的影响199

4.2.3 相变的影响200

4.2.4 固溶体的弹性模量201

4.2.5 弹性模量与晶体结构的关系202

4.3.1 铁磁金属与合金的弹性反常203

4.3 金属与合金的弹性反常203

4.3.2 顺磁性金属与合金的弹性反常205

4.3.3 反铁磁合金的弹性反常206

4.4 弹性模量的测量及其应用207

4.4.1 概述207

4.4.2 动态法测量弹性模量208

4.4.3 悬挂法测量弹性模量209

4.4.4 超声波脉冲法测量弹性模量210

4.4.5 弹性模量在材料研究中的应用211

4.5 滞弹性和内耗211

4.5.1 滞弹性内耗212

4.5.2 静滞后内耗214

4.5.3 阻尼共振型内耗214

4.6.2 与晶界有关的内耗215

4.6 内耗产生的机制215

4.6.1 间隙原子有序排列引起的内耗215

4.6.3 与位错有关的内耗216

4.6.4 磁弹性内耗217

4.7 内耗的表征（量度）218

4.7.1 计算振幅对数减缩量218

4.7.2 建立共振曲线求内耗值218

4.7.3 超声波在固体中的衰减系数219

4.7.4 计算阻尼系数或阻尼比219

4.8 内耗的测量219

4.8.1 扭摆法220

4.8.2 共振棒法220

4.9.1 确定扩散激活能与低温扩散系数221

4.8.3 超声脉冲回波法221

4.9 内耗分析的应用221

4.9.2 研究过饱和固溶体的沉淀223

4.9.3 高阻尼（内耗）性能的研究224

思考题224

参考文献225

第5章 材料光学性能226

5.1 光的物理本质226

5.1.1 光的波粒二象性226

5.1.2 光的电磁性227

5.1.3 光子的能量和动量229

5.2 光与固体的相互作用230

5.2.1 光的干涉和衍射230

5.2.2 光的反射和折射231

5.2.3 光传播过程的能量变化235

5.3 材料的发光242

5.3.1 激励方式242

5.3.2 材料发光的基本性质242

5.4 材料的受激辐射和激光244

5.4.1 受激辐射245

5.4.2 激活介质与光学谐振246

5.4.3 激光器件简介249

思考题250

参考文献250

附表A 磁性物理量、单位制及其换算251

附表B 元素的物理性质252