材料學專業(yè)英語詞匯

材料學專業(yè)英語詞匯化學元素〔elements〕化學元素，簡稱元素，是化學元素周期表中的根本組成，現有113種元素，其中原子序數從93到113號的元素是人造元素。物質(matter)物質是客觀實在，且能被人們通過某種方式感知和了解的東西,是元素的載體。材料(materials)材料是能為人類經濟地、用于制造有用物品的物質?；瘜W纖維(man-madefiber,chemicalfiber)化學纖維是用天然的或合成的高聚物為原料，主要經過化學方法加工制成的纖維。可分為再生纖維、合成纖維、醋酯纖維、無機纖維等。芯片〔COMSchip〕芯片是含有一系列電子元件及其連線的小塊硅片，主要用于計算機和其他電子設備。光導纖維〔opticalwaveguidefibre〕光以波導方式在其中傳輸的光學介質材料，簡稱光纖。激光(laser)〔lightamplificationbystimulatedemissionofradiation簡寫為：laser〕激光是利用輻射計發(fā)光放大原理而產生的一種單色〔單頻率〕、定向性好、干預性強、能量密度高的光束。超導(Superconduct)物質在某個溫度下電阻為零的現象為超導，我們稱具有超導性質的材料為超導體。仿生材料(biomimeticmatorials)仿生材料是模仿生物結構或功能，人為設計和制造的一類材料。材料科學(materialsscience)材料科學是一門科學，它從事于材料本質的發(fā)現、分析方面的研究，它的目的在于提供材料結構的統(tǒng)一描繪，或給出模型，并解釋這種結構與材料的性能之間的關系。材料工程(materialsengineering)材料工程屬技術的范疇目的在于采用經濟的而又能為社會所接受的生產工藝、加工工藝控制材料的結構、性能和形狀以到達使用要求。材料科學與工程(materialsscienceandengineering)材料科學與工程是研究有關材料的成份、結構和制造工藝與其性能和使用性能間相互關系的知識及這些知識的應用，是一門應用根底科學。材料的成份、結構，制造工藝，性能及使用性能被認為是材料科學與工程的四個根本要素。成份(composition)成分是指材料的化學組成及其所占比例。組織、結構(morphology、structure)組織結構是表示材料微觀特征的。組織是相的形態(tài)、分布的圖象，其中用肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織，用顯微鏡觀察到的為顯微組織，用電子顯微鏡觀察到的為電子顯微組織。結構是指材料中原子或分子的排列方式。性能〔property〕性能是指材料所具有的性質與效用。工藝(process)工藝是將原材料或半成品加工成產品的方法、技術等。使用性能(performance)材料在具體的使用條件和環(huán)境下所表現出來的行為電負性(electronegativity)周期表中各元素的原子吸引電子能力的一種相對標度為電負性，又稱負電性。元素的電負性愈大,吸引電子的傾向愈大,非金屬性也愈強。電負性的定義和計算方法有多種,每一種方法的電負性數值都不同,比擬有代表性的有3種:①LC鮑林提出的標度。根據熱化學數據和分子的鍵能,指定氟的電負性為3.98,計算其他元素的相對電負性。②RS密立根從電離勢和電子親合能計算的絕對電負性。③AL阿萊提出的建立在核和成鍵原子的電子靜電作用根底上的電負性。利用電負性值時,必須是同一套數值進行比擬。離子鍵(ionicbond)離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產生的化學結合作用，又稱電價鍵。電離能小的金屬原子(如堿金屬)和電子親合能大的非金屬原子(如鹵素)接近時,前者將失去電子形成正離子,后者將獲得電子形成負離子,正負離子通過庫侖作用相互吸引。當這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力到達平衡時,形成穩(wěn)定的以離子鍵結合的體系。共價鍵(covalentbond)共價鍵是原子之間通過共享電子而產生的化學結合作用。典型的共價鍵存在于同核雙原子分子中,由每個原子提供一個電子構成成鍵電子對。這對電子的自旋方向相反,集中在中間區(qū)域,并吸引帶正電的兩個原子的核心局部而把它們結合起來。在異核雙原子分子中,2個原子的核心局部對成鍵電子的吸引力不同,成鍵電子偏向一方金屬鍵(metallicbond)使金屬原子結合成金屬的相互作用。金屬原子的電離能低,容易失去電子而形成正離子和自由電子,正離子整體共同吸引自由電子而結合在一起。金屬鍵可看作高度離域的共價鍵,但沒有飽和性和方向性。金屬鍵的顯著特征是成鍵電子可在整個聚集體中流動,這使金屬呈現出特有的屬性:良好的導熱性和導電性、高的熱容和熵值、延展性和金屬光澤等。分子鍵(moleculebond)惰性氣體分子間是靠分子鍵結合的，其實質是分子偶極矩間的庫侖相互作用，這種結合鍵較弱。其分子間相互作用力為范德華力。氫鍵(hydrogenbond)一個與電負性高的原子X共價結合的氫原子(X-H)帶有局部正電荷,能再與另一個電負性高的原子(如Y)結合,形成一個聚集體X-H…Y的化學結合作用。X、Y原子的電負性越大、半徑越小,那么形成的氫鍵越強。例如,F-H…F是最強的氫鍵。氫鍵外表上有飽和性和方向性:一個H原子只能與兩個其他原子結合,X-H…Y要盡可能成直線。但氫鍵H…Y之間的作用主要是離子性的,呈現的方向性和飽和性主要是由X和Y之間的庫侖斥力決定的。氫鍵的鍵能比擬小,通常只有17～25千焦/摩爾。但氫鍵的形成對物質的性質有顯著影響,例如使熔點和沸點升高;溶質與溶劑之間形成氫鍵,使溶解度增大;在核磁共振譜中氫鍵使有關質子的化學位移移向低場;在紅外光譜中氫鍵X-H…Y的形成使X-H的特征振動頻率變小并伴有帶的加寬和強度的增加;氫鍵的形成決定蛋白質分子的構象,在生物體中起重要的作用。晶體(crystal)微粒(原子、分子或離子)在空間呈三維周期性規(guī)那么排列的固體。自然界的物質有3種存在形態(tài),即氣體、液體和固體,固體物質又有晶體和非晶態(tài)之分,例如玻璃是非晶態(tài)物質。固體物質中絕大多數都是晶體,如金屬、合金、硅酸鹽,大多數無機化合物和一些有機化合物,甚至植物纖維都是晶體。有些晶體具有規(guī)那么的多面體外形,如水晶,稱為單晶體;有些那么沒有規(guī)那么整齊的外形,如金屬,整個固體是由許多取向隨機的微小單晶顆粒組合而成,這樣的固體稱為多晶體。晶體的一切性質無不與其內部結構有三維周期性這個特征密切相關,如晶體具有固定的熔點、各向異性、對稱性、能使X射線發(fā)生衍射。固體物質是否為晶體,一般用X射線衍射法予以鑒定。另外，晶體還具有對稱性。準晶〔Quasicrystal〕準晶是同時具有長程準周期平移性和非晶體學旋轉對稱性的固態(tài)有序相。準周期性和非晶體學對稱性構成了準晶結構的核心特征。非晶〔amorphism〕與晶體不同，非晶體原子排列是短程有序、長程無序，固體的性能是各向同性的。液晶〔liquidcrystal〕液晶態(tài)是介于三維有序晶態(tài)與無序晶態(tài)之間的一種中間態(tài)。在熱力學上是穩(wěn)定的，它既具有液體的易流動性，又具有晶體的雙折射等各向異性的特征。處于液晶態(tài)的物質，其分子排列存在位置上的無序性，但在取向上仍有一維或二維的長程有序性，因此液晶又可稱為“位置無序晶體”或“取向有序液體”。液晶材料都是有機化合物，有小分子也有高分子，其數量已近萬種，通常將其分為二大類，熱致液晶和溶致液晶。熱致液晶只在一定溫度范圍內呈現液晶態(tài)，即這種物質的晶體在加熱熔化形成各向同性的液體之前形成液晶相。熱致液晶又有許多類型，主要有向列型、近晶型和膽甾型。溶致液晶是一種只有在溶于某種溶質中才呈現液晶態(tài)的物質?；?element)組成晶體的原子、離子、分子或原子團統(tǒng)稱稱為晶體的根本結構單元，簡稱基元。點陣(lattice)晶體基元周期性排列的點的集合，它就稱為“晶格”〔或點陣〕，這些點被稱為格點。因此，可以說晶體的結構是由組成晶體的基元加上空間點陣來決定的。晶胞(crystalcell)晶胞是晶體的根本結構單位。反映晶體結構三維周期性的晶格將晶體劃分為一個個彼此互相并置而等同的平行六面體,即為晶胞。晶胞包括兩個要素:一是晶胞的大小、型式;另一是晶胞的內容,前者主要指晶胞參數的大小,即平行六面體的邊長a、b、c和夾角α、β、γ的大小,以及與晶胞對應的空間點陣型式,即屬于簡單格子P還是帶心格子I、F或C等;后者主要指晶胞中有哪些原子、離子以及它們在晶胞中的分布位置等。面心立方結構〔fcc——face-centered-cubic〕，體心立方結構〔bcc——body-centered-cubic〕和密排六方結構〔hcp——hexagonalclose-packed〕金屬所具有的典型晶體結構為面心立方結構〔fcc〕〔圖2-27〕，體心立方結構〔bcc〕〔圖2-28〕和密排六方結構〔hcp〕〔圖2-29〕，皆屬于立方結構晶系。具有面心立方結構的常見金屬有:γ-Fe、Al、Ni、Cu、Ag、Au、Pt，等具有體心立方結構的常見金屬有：β-Ti、V、Cr、α-Fe、β-Zr、Nb、Mo、Ta、W等具有密排六方結構的常見金屬有：α-Ti、α-Zr、Co、Mg、Zn等離子鍵(ionicbond)離子鍵是通過異性電荷之間的吸引產生的化學結合作用，又稱電價鍵。電離能小的金屬原子(如堿金屬)和電子親合能大的非金屬原子(如鹵素)接近時,前者將失去電子形成正離子,后者將獲得電子形成負離子,正負離子通過庫侖作用相互吸引。當這種吸引力與離子的電子云之間的排斥力到達平衡時,形成穩(wěn)定的以離子鍵結合的體系。離子鍵的特征是作用力強,而且隨距離的增大減弱較慢;作用不受方向性和飽和性的限制,一個離子周圍能容納多少個異性離子及其配置方式,由各離子間的庫侖作用決定。以離子鍵結合的體系傾向于形成晶體,以便在一個離子周圍形成盡可能多的離子鍵,例如NaCl分子傾向于聚集為NaCl晶體,使每個鈉(或氯)離子周圍的離子鍵從1個變?yōu)?個。硅酸鹽結構(silicatestructure)硅酸鹽結構是一種共價晶體的結構，硅酸鹽的根本結構單元就是四面體(圖2-33)，硅原子位于氧原子四面體間隙中，每個氧原子外層只有7個電子，為-1價，還能和其他金屬離子鍵合，其中Si的配位數是4，氧的配位數是2，Si-O-Si的結合鍵間鍵角接近145°。這種硅氧四面體可以孤立地在結構中存在，如鎂橄欖石Mg2SiO4，鋯英石ZrSiO4等；也可以通過其頂點互相連接；除可以連成骨架狀外，還可以連成鏈狀和層狀〔圖2-34〕。莫萊石就是鏈狀硅酸鹽，高嶺土和滑石那么是層狀硅酸鹽。離子晶體結構(ioncrystalstructure)離子晶體是由正負離子通過離子鍵，按一定方式堆積起來而形成的，也就是說，離子晶體的基元是離子而不是原子了，這些離子化合物的晶體結構必須確保電中性，而又能使不同尺寸的離子有效地堆積在一起。多數鹽類，堿類〔金屬氫氧化物〕及金屬氧化物都形成離子晶體。周期性(periodicity)對空間點陣，可以看成是由幾何點沿空間三個不共面的方向各按一定距離無限重復地平移構成〔圖2-20〕，每個方向的一定平移距離稱為該點陣在該方向的周期，故周期性也可以稱之為平移對稱性。理想晶體的內部結構是組成晶體的原子、分子或原子團等在三維空間中有規(guī)那么地周期性重復排列，這種周期性排列是晶體最根本的特點，也是研究晶體各種物理性質的重要根底。對稱性(symmetry)晶體的對稱性是指晶體經過某種幾何變換〔平移、旋轉等操作〕仍能恢復原狀的特性。配位數(CN——coordinationnumber)對于簡單晶格，配位數CN為晶格中任一原子周圍最近鄰且等距離的原子數；致密度(堆積因子)〔Packingfactor〕原子體積占總體積的百分數。假設以一個晶胞來計算，致密度就是晶胞中原子體積與晶胞體積之比，即k=nv/V，其中v為單個原子的體積，V為晶胞體積，n為一個晶胞中的原子數。離子半徑〔ionicradius〕離子半徑是反映離子大小的一個物理量。離子可近似視為球體,離子半徑的導出以正、負離子半徑之和等于離子鍵鍵長這一原理為根底,從大量X射線晶體結構分析實測鍵長值中推引出離子半徑。離子半徑的大小主要取決于離子所帶電荷和離子本身的電子分布,但還要受離子化合物結構型式(如配位數等)的影響。負離子配位多面體(Anioncoordinationpolyhedron)負離子配位多面體指的是離子晶體結構中，與某一個正離子成配位關系而且相鄰的各個負離子中心線所構成的多面體。空位(vacancy)如果晶格中某格點上的原子空缺了，那么稱為空位，這是晶體中最重要的點缺陷。間隙原子(interstice)脫位原子有可能擠入格點的間隙位置，形成間隙原子。色心(colorcenter)離子晶體的某些點缺陷是有效電荷的中心，他們可能束縛電子，這種缺陷的電子結構能吸收可見光而使該晶體著色，故稱這種能吸收可見光的晶體缺陷為色心。刃位錯、螺位錯(edgedislocation、screwdislocation)晶體中由于滑移或晶體失配,原子或離子排列的點陣結構發(fā)生畸變的線型缺陷軌道稱為位錯線,簡稱位錯(dislocation)。晶體中位錯的根本類型為刃型位錯和螺型位錯。圖2-47是刃型位錯模型，可以看到，與完整晶格相比，它多了一個半原子面，而且這個半原子面象個"劈"一樣，楔入完整晶體，終止于晶體中，面的邊緣是一條線，這條線周圍假設干個原子距離內的原子的規(guī)那么排列遭到破壞，這就形成了刃位錯。如果讓晶體中的一局部在切應力作用下滑移，如圖2-47所示，可以發(fā)現，發(fā)生滑移與未發(fā)生滑移的交界處也是一條直線，其附近原子的規(guī)那么排列也被破壞了，如圖2-48所示，這些原子呈螺旋狀分布，稱這種位錯為螺型位錯。晶界〔grainboundary〕不同取向的晶粒之間的界面。孿晶界(twinboundary)孿晶間的界面叫孿晶界，其界面兩側的原子排列成鏡面對稱。相(phase)相是指系統(tǒng)中的物質結構均勻的局部。氣體在平衡條件下，不管有多少組分，都是均勻的，因此氣相只有一種，固體內部就比擬復雜了，在固體材料中，具有同樣聚集狀態(tài)，同樣原子排列特征性質,并以界面相互隔開的均勻組成局部稱之為“相”。相可以是單質，也可以是化合物。材料的性能與各組成相的性質、形態(tài)、分布和數量直接有關。組織(morphology)組織是相的形態(tài)、分布的圖象，其中用肉眼和放大鏡觀察到的為宏觀組織，用顯微鏡觀察到的為顯微組織，用電子顯微鏡觀察到的為電子顯微組織。相圖〔phasediagram〕平衡狀態(tài)下物系的組分、物相和外界條件間相互關系的幾何描述,也稱狀態(tài)圖或平衡圖。凝聚體系的相圖多數是恒壓下的溫度-組分關系圖。杠桿定律(leverlaw)確定某種成份的合金在二相區(qū)中各相的相對含量的法那么。首先要確定各單相的成份。在一定溫度下，兩單相的成份是確定的，就是溫度水平線與相界線的交點所對應的成份。如圖2-58所示，現在我們考慮成份為C%(wt)的A合金在t1溫度下液、固二相的相對含量。從圖中可以看出，液相濃度為CL%(wt)，固相濃度為Cα%(wt),假設合金的質量為1，液相質量為WL，固相質量為Wα，那么WL+Wα=1，另外合金A中的含Ni量應該等于液相含Ni量和固相合Ni量之和，即WLCL+WαCα=1xC，由這二式可以得出WL/Wα=(Cα-C)/(C-CL)=rb/ar，再變換一下可得WL?ar=Wα?rb，這個關系式與以r為支點，以a、b二點為受力端點的杠桿平衡時的關系類似，故稱其為杠桿定律。勻晶相圖(somorphous)這種相圖的特點是兩組元不但在液態(tài)無限互溶，而且在固態(tài)也無限互溶。結晶時，都是從液相中結晶出單相固溶體。我們把從液相結晶出單相固溶體的結晶過程稱為勻晶轉變。具有這類相圖的二元合金系有Cu-Ni、Ag-Au、Fe-Ni、Cr-Mo、Cu-Au等，有些硅酸鹽材料如鎂橄欖石(Mg2SiO4)-鐵橄欖石(Fe2SiO2)等也具有此類特征。共晶反響〔eutecticreaction〕在共晶相圖上有單相區(qū)。兩單相區(qū)之間為雙相區(qū)。另外還都有一條水平線，如Pb-Sn相圖上MEN，這表示在水平線所對應的這個特定溫度下有三相共存。E點是二條液相線AE和BE的交點，在E點的上方是液相，其下方是α、β二相共存區(qū)。這說明，相當于E點成份的液相在冷卻至三相共存線的溫度時，會同時結晶出成份為M的α相和成份為N的β相，這種反響可以寫成如下形式：這種由某一成份液相在恒溫下同時結晶出二個成份不同的固相的反響稱為共晶反響，發(fā)生共晶反響的溫度TE為共晶溫度，成份為E點的合金為共晶合金。共晶組織為α相和β相的機械混合物，它們通常呈層片狀相間分布。共晶相圖〔eutecticphasediagram〕兩組元在液態(tài)無限互溶，固態(tài)有限互溶或完全不互溶，冷卻過程中發(fā)生共晶反響的相圖為共晶相圖。具有共晶相圖的合金系有Pb-Sn、Al-Si、Pb-Bi等，一些硝酸鹽也具有共晶相圖。包晶反響〔peritecticreaction〕包晶反響是由一固定成份的液相和一固定成份的固相相互作用生成另一個固定成份的固相,其反響式可表示為，包晶反響的產物是單相固溶體。包晶相圖(peritecticphasediagram)兩組元在液態(tài)無限固溶，固態(tài)下有限互溶〔或不互溶〕并發(fā)生包晶反響的二元系相圖稱為包晶相圖，Pb-Ag就形成包晶相圖，陶瓷ZrO2-CaO也形成包晶相圖。在包晶相圖上也存在單相區(qū)、雙相區(qū)、三相區(qū)，也是只有在特定的溫度下才能三相共存。Fe-C相圖(Fe-Cphasediagram)Fe-C相圖是Fe-C合金的二元相圖，是材料科學尤其是金屬熱處理最重要的相圖之一。共析反響〔eutectoidreaction〕共析反響是由一固定成份的固相在特定溫度下同時析出兩種固相的反響,其反響式可表示為，共析反響的產物是兩種固相的機械混合物。鐵素體α(ferrite)鐵或其內固溶有一種或數種其他元素所形成的、晶體點陣為體心立方的固溶體。奧氏體γ〔austenite〕鐵內固溶有碳和〔或〕其他元素的、晶體結構為面心立方的固溶體。它是以英國冶金學家R.Austen的名字命名的。珠光體(pearlite)本意是奧氏體從高溫緩慢冷卻時發(fā)生共析轉變所形成的產物，其立體形態(tài)為鐵素體薄層和碳化物〔包括滲碳體〕薄層交替重疊的層狀復相物。廣義那么包括過冷奧氏體發(fā)生珠光體轉變所形成的層狀復相物。這種組織是以其金相形態(tài)酷似珍珠母甲殼外外表的光澤而得名。固溶體〔solidsolution〕固態(tài)條件下,一種組分(溶劑)內“溶解”了其他組分(溶質)而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體。固溶體有置換型(替位型)和間隙型(填隙型)兩種：溶質原子位于溶劑晶格中某些結點位置時形成置換型固溶體；溶質原子位于溶劑晶格中某些間隙位置時形成間隙型固溶體。能帶〔energyband〕能帶是描述晶體中電子能量狀態(tài)的一個物理概念。晶體是由大量原子規(guī)那么排列組成的,在晶體中原子的外層電子運動已不再局限在該原子附近,而是可以在整個晶體中運動。這種情況稱為電子運動的共有化。其結果是：Ｎ個孤立原子有Ｎ個相同的能級,在晶體中變成Ｎ個能量略有差異的不同等級，構成能帶。空帶(vacancyband)沒有被電子或空穴填充的能帶。導帶〔conductionband〕金屬的價帶之上的最低能帶有大量電子,但沒有占滿所有的能帶,這些電子在電場作用下,可以在晶體中運動,引起電流,因此這種能帶稱為導帶。價帶〔valenceband〕一系列能帶中，能量最高的滿帶被稱為價帶。禁帶〔forbiddenband〕有些晶體中,能帶和能帶之間有一定的間隔,這個間隔中的能量一般是該晶體電子不能具有的,所以稱此間隔為禁帶。禁帶往往表示價帶和最低導帶之間的能量間隔。能隙〔energygap〕固體中電子兩相鄰能帶相隔的能量范圍稱為能隙,亦稱為禁帶寬度。彈性(elasticproperty)彈性是反映晶格中原子在外力作用下自平衡位置產生可逆位移的力學性能之一?；⒖硕?Hooke'slaw)當材料發(fā)生彈性變形的時候，應力與應變呈線性關系，即σ＝Eε，這就是著名的虎克定律，E為楊氏模量，σ為應力，既單位面積所受的力，ε為應變，既單位長度的伸長。塑性〔plasticity〕塑性是指材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。延伸率(percentageofelongation)延伸率指的是試樣拉斷后標距的伸長和原始標距的百分比。斷面收縮率〔percentagereductionofarea〕斷面收縮率是試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。強度〔strength〕強度是材料或物件經得起變形的能力。屈服強度〔yieldstrength〕屈服強度是試樣在拉伸過程中，開始產生塑性變形所須的應力。通常用標距局部剩余伸長到達原標距長度的規(guī)定數值時之力除以原橫截面積所得的應力來表示，一般取剩余應變0.2%。抗拉強度〔tensilestrength〕抗拉強度是在拉伸試驗中，試樣所能承受的最大負荷除以原橫截面積所得的應力值。韌性〔toughness〕韌性是材料在外力作用下,在塑性形變過程中吸收能量的能力。吸收能量愈大,韌性愈好。斷裂韌性(fracturetoughness)斷裂韌性是斷裂力學中，量度裂紋擴展阻力的主要指標之一，它反映具有裂紋的材料對外界作用的一種抵抗能力。硬度〔hardness〕硬度是指材料外表上不大的體積內抵抗變形或破裂的能力。布式硬度(Brinellhardness)用一定直徑的球體〔鋼球或硬質合金球〕以相應的試驗力壓入試樣外表，經規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量的外表壓痕直徑計算的一種壓痕硬度值。洛式硬度〔Rockwellhardness〕在初始試驗力及總試驗力先后作用下，將壓頭〔金剛石圓錐或鋼球〕壓入試樣外表，經規(guī)定保持時間后卸除主試驗力，用測量的剩余壓痕深度增量計算的一種壓痕硬度值。維式硬度〔Vickershardness〕將相對面夾角為136°的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力〔49.03～980.7N〕壓入試樣外表，經規(guī)定保持時間后卸除試驗力，用測量的壓痕對角線長度計算的一種壓痕硬度值顯微硬度(microhardness)顯微硬度主要用于確定很薄的材料、細金屬絲、小型精密零件(如鐘表和儀表零件)的硬度,測定淬硬外表的硬度變化率,研究小面積內硬度的變化以及在金相學中研究金屬中不同相體的硬度等。測量方法與維氏硬度根本相同,但載荷很小,以克力計數;壓痕的特征尺寸也很小,需要用讀數顯微鏡測出,故得名。固溶強化(solidsolutionstrengthening)在純金屬中參加溶質原子〔間隙型或置換型〕形成固溶合金〔或多相合金中的基體相〕，將顯著提高屈服強度，此即為固溶強化。形變強化(strainstrengthening)從圖3-2的應力－應變曲線上可以看出，材料屈服以后，隨著塑性變形量的增加，所需的應力是不斷增加的，這種現象叫形變強化，也叫加工硬化。形變強化是金屬強化的重要方法之一,它能為金屬材料的應用提供平安保證,也是某些金屬塑性加工工藝所必須具備的條件，如拔制。晶界強化(grainsizestrengthening)隨著晶粒細化，晶界所占體積增加，金屬的強度和塑性是同時提高的。這種強化工藝稱為晶界強化。彌散強化(第二相強化)(dispersionstrengthening)所謂第二相強化是指在金屬基體〔通常是固溶體〕中還存在另外的一個或幾個相，這些相的存在使金屬的強度得到提高。擇優(yōu)取向〔preferredorientation〕在一般多晶體中,每個晶粒有不同于相鄰晶粒的結晶學取向,從整體看,所有晶粒的取向是任意分布的。但某些情況下,晶體的晶粒在不同程度上圍繞某些特殊的取向排列,就稱為擇優(yōu)取向或簡稱織構。再結晶〔recrystallization〕金屬塑性變形后，被拉長了的晶粒重新生核、結晶，變?yōu)榈容S晶粒這種現象稱為再結晶。再結晶溫度〔recrystallizationtemperature〕再結晶溫度是開始產生再結晶現象的最低溫度。對純金屬，再結晶溫度約為０.４Tm，式中Tm為金屬的熔點。熱處理〔heattreatment〕熱處理是對固體金屬或合金進行加熱、保溫和冷卻處理以便得到所需性質的一種加工工藝。其原理是利用擴散、晶核化、沉積和晶體增長等現象，使金屬或合金的組織發(fā)生變化，進而獲得均勻的或改性的機械和物理性質。擴散型相變、非擴散型相變(transformationinvolvingdiffusion、diffusionlesstransformation)根據冷卻速度的不同，存在著二大類固態(tài)相變，一類是相變時存在原子擴散，為擴散型相變，如珠光體、貝氏體轉變；還有一類是不存在原子的擴散，但原子也發(fā)生了重排，為非擴散型相變，如馬氏體相變。馬氏體〔martensite〕馬氏體是高溫相以很快的速度冷卻，以非擴散轉變形成的產物。鋼在高溫奧氏體化后淬火得到馬氏體。貝氏體〔bainite〕貝氏體是在奧氏體化后被過冷到珠光體轉變溫度區(qū)間以下，馬氏體轉變溫度區(qū)間以上這一中溫區(qū)間〔所謂“貝氏體轉變溫度區(qū)間”〕轉變而成的由鐵素體及其內分布著彌散的碳化物所形成的亞穩(wěn)組織。退火(annealing)將組織偏離平衡態(tài)的鋼加熱到適當溫度,保溫一段時間,然后緩慢冷卻(爐冷)以獲得接近平衡態(tài)組織的熱處理工藝叫退火正火(normalizing)將鋼件加熱到Ac3以上30-50℃，保溫后取出在空氣中冷卻，這是正火淬火〔quenching〕將鋼件加熱到奧氏體化溫度并保溫后，急冷〔油冷或水冷〕至室溫，從而使奧氏體變成馬氏體的處理為淬火?；鼗稹瞭empering〕回火指將經過淬火的工件重新加熱到低于下臨界溫度的適當溫度,保溫一段時間后在空氣或水、油等介質中冷卻的金屬熱處理。回火的作用在于:①提高組織穩(wěn)定性,使工件在使用過程中不再發(fā)生組織轉變,從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。②消除內應力,以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。③調整材料的力學性能以滿足使用要求。時效〔ageing〕時效是指合金經固溶處理或冷塑性變形后，在室溫或一定溫度保溫，以到達沉淀硬化目的的工藝。人工時效〔artificalaging〕人工時效是在高于室溫以上，通過過飽和固溶體中可溶組分的脫溶，使合金強化的熱處理。自然時效〔naturalaging〕自然時效是在室溫下，通過過飽和固溶體中可溶組分自發(fā)的脫溶，使合金強化的處理。控制軋制(controlledrolling)把金屬材料壓力加工和熱處理工藝相結合，同時利用形變強化與相變強化的一種形變熱處理工藝。鋁-鋰合金(Al-Lialloy)鋁-鋰合金是一種新型鋁合金材料,具有較高的強度和彈性模量,是航空航天工業(yè)理想的結構材料,用于飛機上,可減輕飛機重量8～16%。鋁鋰合金還具有良好的抗輻照特性和較高的電阻率,經受中子輻照后殘留放射性低,可用作核聚變裝置中的真空容器。此外,鋁鋰合金在一定溫度和應變速率下具有很好的超塑性,可用以制造超塑性/擴散焊接結構,應用于航空和車輛等各個領域。紫銅(redcopper)紫銅即純銅。黃銅(brass)黃銅是以鋅為主要添加元素的銅合金。青銅(bronze)最早使用的青銅是Cu-Sn合金，現在把除黃銅以外的銅合金都稱為青銅。α型鈦合金(α-titaniumalloy)金屬鈦有兩種異構體，一種是密排六方結構的α相，是低溫穩(wěn)定相；另一種是體心立方結構的β相，是高溫穩(wěn)定相。成分中含有α相穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)定狀態(tài)根本為α相的鈦合金為α型鈦合金。β型鈦合金(β-titaniumalloy)成分中含有β相穩(wěn)定元素，在室溫穩(wěn)定狀態(tài)根本為β相的鈦合金為β型鈦合金。α+β型鈦合金〔α+βtitaniumalloy〕成分中含有較多的β穩(wěn)定劑，在室溫穩(wěn)定狀態(tài)由α及β相所組成的鈦合金為α+β型鈦合金。鈦鋁化合物為基的鈦合金(Ti-Alintermetalliccompound)鈦鋁化合物是指Ti3Al,TiAl,TiAl3這些金屬間化合物。鈦鋁化合物為基的鈦合金是一種新型鈦合金。鈦鋁化合物為基的高溫鈦合金與普通鈦合金及鎳基高溫合金比擬，高溫性能明顯優(yōu)于普通鈦合金，已與鎳基高溫合金相近。結構陶瓷(structureceramics)結構陶瓷是指作為工程結構材料使用的陶瓷材料，主要利用其高機械強度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦，以及高硬度等性能。陶瓷雖然抗壓強度相當高，但抗拉強度卻很小，是一種脆性材料。結構陶瓷按其組份可分為氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷，有些結構陶瓷也具有功能陶瓷的性能如ZrO2陶瓷等。相變增韌(phasetransformationtoughening)相變增韌是一種有效的增強、增韌方法，利用多晶多相陶瓷中某些相組分在不同溫度的相變，從而到達增強、增韌的效果，這統(tǒng)稱為相變增韌。例如，利用ZrO2的馬氏體相變可以改善陶瓷材料的力學性能。ZrO2相變增韌又分為應力誘導相變增韌、微裂紋增韌和外表壓應力三種。相變增韌不但存在于ZrO2陶瓷中，將ZrO2相顆粒參加其它陶瓷材料中也能產生相變增韌的效果。ZrO2相變增韌(zirconiumoxidephasetransfotmationtoughening)ZrO2存在三種晶型，立方、四方、單斜。其中四方相向單斜相的相變伴隨有較大的體積變化～7％，這種相變體積變化是相變增韌的根底。應力誘導相變增韌(stress-inducedphasetransformationtoughening)分散于陶瓷基體內的四方ZrO2相顆粒，從高溫向低溫變化，當溫度低于1100℃時，由于陶瓷基體的約束，不能發(fā)生四方向單斜的相變，四方ZrO2相顆粒以亞穩(wěn)態(tài)的形式存在于室溫，當陶瓷基體受到外力的作用，解除了對四方ZrO2相顆粒的約束，四方ZrO2相顆粒就發(fā)生相變，降低裂紋尖端的應力場強度，到達增強、增韌的目的。微裂紋增韌(microcracktoughening)分散于陶瓷基體內的四方ZrO2相顆粒，在降溫過程或受力后相變，在裂紋尖端產生多條微裂紋，從而增大了斷裂外表能，到達增韌的效果。外表增韌(surfacetoughening)分散于陶瓷基體外表的四方ZrO2相顆粒，由于在一個面上沒有受到約束，相對于基體內的四方ZrO2相顆粒，比擬容易相變，在降溫或受力后，外表的四方ZrO2相顆粒發(fā)生相變，產生體積膨脹，使得陶瓷材料的外表受到壓應力，到達增強、增韌的效果晶須〔whisker〕晶須是一種直徑為零點幾至幾個微米的針狀單晶體纖維材料。在單晶體中的原子排列非常整齊，幾乎沒有多晶材料中存在的各種缺陷，如雜質、空穴和位錯等，因此從強度而言，晶須的強度接近理論極限。功能材料〔functionalmaterials〕功能材料是與結構材料相對應的另一大類材料，主要利用材料的光學、電學、磁學等性能。一次功能(primaryfunction)當向材料輸入的能量和從材料輸出的能量屬于同一種形式時，材料僅起能量傳遞的作用，材料的此種功能為一次功能。二次功能(secondaryfunction)當向材料輸入的能量和從材料輸出的能量不屬于同一種形式時，材料起能量轉換作用，材料的此種功能為二次功能。導電性〔conductivity〕導電性是評價材料所具有的傳導電流的性質。電阻率〔electricresistivity〕電阻率是單位橫截面積、單位長度的物質的電阻值，表征材料對電流的阻礙能力的物理量。電導率〔conductivity〕電導率是電阻率的倒數，表征材料導電能力的物理量。載流子(carrier)簡單地說,材料能導電是由于在電場作用下材料中產生了電荷的定向運動,而電荷的運動是通過一定的微觀粒子來實現的。將帶電荷的微觀粒子統(tǒng)稱為載流子,可以是自由電子或空穴;也可以是正、負離子或空位。前者為電子電導，后者為離子電導。遷移率(mobility)電導率的大小應該與載流子的數目有關系，還應該與載流子的運動速度有關。為了表征這個關系，人們定義了遷移率的概念，，物理薏義是在單位電場作用下載流子的運動速度，這樣可得到的關系，為載流子所帶電荷。本征半導體(intrinsicsemiconductor)具有禁帶寬度小于2ev能帶結構的材料為半導體。無摻雜的單質半導體為本征半導體。n型半導體(n-typesemiconductor)以電子為主要導電載流子的半導體材料被稱為N型半導體，也叫做施主型半導體，因為在本征半導體中添加了施主雜質。P型半導體(P-typesemiconductor)以空穴為主要導電載流子的半導體材料被稱為P型半導體，也叫受主半導體，因為在本征半導體中添加了受主雜質。固體電解質〔solidelectrolyte〕固體電解質是具有離子導電性的固態(tài)物質。這些物質或因其晶體中的點缺陷或因其特殊結構而為離子提供快速遷移的通道,在某些溫度下具有高的電導率(1～106西門子/厘米),故又稱為快離子導體。超導性〔superconductivity〕某些物質在一定溫度條件下電阻降為零的性質被稱為超導性。材料表現超導性的條件實際有三個:①超導體進入超導態(tài)時,其電阻率等于零。從電阻不為零的正常態(tài)轉變?yōu)槌瑢B(tài)的溫度稱為超導轉變溫度或超導臨界溫度,用Tc表示。②外磁場可破壞超導態(tài)。只有當外加磁場小于某一量值Hc時才能維持超導電性,否那么超導態(tài)將轉變?yōu)檎B(tài),Hc稱為臨界磁場強度。Hc與溫度的關系為Hc≈H0〔1-(T/Tc)2〕,H0是T=0K時的臨界磁場強度。③超導體內的電流強度超過某一量值Ic時,超導體轉變?yōu)檎w,Ic稱為臨界電流。超導體變?yōu)槌瑢B(tài)后,除電阻為零外，體內的磁感應強度也恒為零,即超導體能把磁力線全部排斥到體外,具有完全的抗磁性。另外，超導體具有能隙。低溫超導材料〔lowtemperaturesuperconductingmaterial〕具有低臨界轉變溫度，在液氦溫度條件下工作的超導材料。高溫超導材料〔hightemperaturesuperconductingmaterial〕具有高臨界轉變溫度，能在液氮溫度條件下工作的超導材料。絕緣體(insulator)絕緣性通常是指材料阻滯熱、電或聲通過的能力。極化率〔polarizability〕極化率是衡量原子、離子、分子在電場作用下極化強度的微觀參數,通常用α表示,α為原子、離子、分子在電場作用下形成的偶極矩與作用于原子、離子、分子上的有效內電場之比。極化強度〔polarization〕極化強度是電介質單位體積中電偶極矩的矢量和。介質極化系數(polarizationcoeffecientofdielectricmaterials)為了將極化強度P和宏觀實際有效電場E相聯系,人們定義,式中為真空介電常數，F/m(法/米),為電介質的極化系數，是個無量綱的數。絕對介電常數、相對介電常數(ablolute-dielectricconstant、relative-dielectricconstant)電介質在電場E中極化后產生的電場可用電感應強度D表征,式中為電介質的絕對介電常數,為電介質的相對介電常數,也是一個無量綱的數,可見。絕對介電常數、相對介電常數都是物理學中講平板電容時引入的參數,表征電介質極化并儲存電荷的能力，是個宏觀物理量。電子位移極化(也叫形變極化)(electronicpolarization)在外電場作用下,原子外圍的電子云相對于原子核發(fā)生位移形成的極化叫電子位移極化,也叫形變極化。離子位移極化(ionicpolarization)離子晶體在電場作用下離子間的鍵合被拉長,導致電偶極矩的增加,被稱為離子位移極化,象Nacl在電場作用下就會發(fā)生位移極化。偶極子取向極化(dipoleorientationpolarization)偶極子取向極化是極性電介質的一種極化方式。組成極性電介質中的極性分子具有恒定的偶極矩。無外加電場時，這些極性分子的取向在各個方向的幾率是相等的，就介質整體來看，偶極矩等于零。在電場作用下，這些極性分子除奉獻電子極化和離子極化外，其固有的偶極矩將沿外電場方向有序化，沿外場方向取向的偶極子比和它反向的偶極子的數目多，所以介質整體出現宏觀偶極矩。這種極化現象為偶極子取向極化。松弛極化(relaxation)當材料中存在著弱聯系電子、離子和偶極子等松弛質點時，熱運動使這些松弛質點分布混亂，而電場力圖使這些質點按電場規(guī)律分布，最后在一定溫度下，電場的作用占主導，發(fā)生極化。這種極化具有統(tǒng)計性質，叫作松馳極化。松馳極化是一種不可逆的過程，多發(fā)生在晶體缺陷處或玻璃體內。電介質的擊穿(breakdownofdielectricmedium)電介質只能在一定的電場強度以內保持絕緣的特性。當電場強度超過某一臨界值時，電介質變成了導體，這種現象稱為電介質的擊穿，相應的臨界電場強度稱為介電強度或擊穿電場強度。介質損耗(dielectricloss)將電介質在電場作用下，單位時間消耗的電能叫介質損耗。氧化鋁、氧化鈹、碳化硅及氮化鋁(alumina、berylliumoxide、siliconcarbide、aluminumnitride)氧化鋁、氧化鈹、碳化硅及氮化鋁是幾種新型高性能介電陶瓷材料?？勺鳛榧呻娐坊宀牧稀Ｆ渲械难趸X應用最為普通。氧化鋁陶瓷介電損耗低，電性能與溫度的關系不大，機械強度高，化學穩(wěn)定性好，已被廣泛應用于基板材料。氧化鈹的最大優(yōu)點是導熱系數高，介電常數較低，但由于其毒性大，價格高而限制了其應用。碳化硅的導熱性優(yōu)于氧化鋁，但燒結困難。近年來，氮化鋁基板由于其得天獨厚的優(yōu)點，已引起國內外的普遍關注。日本商品化AlN的熱傳導率已達260W/m.k,是目前普遍使用的氧化鋁的10倍,而其他電性能與Al2O3相當。目前氮化鋁作為基板使用要解決的是其金屬化技術的可靠性,多層布線技術及降低本錢等問題。光透射〔transmittance〕光透射是指光對介質的穿透現象。吸收(absorptionoflight)光的吸收是光在介質中傳播時局部能量被介質吸收的現象反射〔reflection〕光反射是指光被外表折回的現象，遵循光的反射定律，既反射角等于入射角。這種反射為鏡反射。折射(refraction)當光從一種介質1進入另一種介質2時,其速度和傳播方向發(fā)生變化，即發(fā)生了折射。與界面法向形成入射角和折射角(圖3-2-17),與間關系與兩種材料的折射率有關。，式中、分別為光在材料1和材料2中的傳播速度,為材料2相對于材料1的折射率。折射率還與入射光的頻率有關，隨頻率的減小〔或波長的增加〕而減小，這種性質稱為折射率的色散。光子(photons)光具有波動和微粒二重性，當考慮光與電子之間的能量轉換時，把光當成粒子來看待，稱為光子。光子是最早發(fā)現的構成物質的根本粒子之一。光子所具有的能量不是連續(xù)的，而是與其頻率v有關，光子能量，式中v為光的頻率，為光的波長，h為普朗克常數，選擇吸收(selectireabsorption)材料對不同波長的光的吸收能力不同，對某種波長的光吸收率很高，而對另外一些波長的光吸收率很低，這種現象被稱為選擇吸收。漫反射〔diffusereflection〕當光線照射到一粗糙不平的外表，那么在局部位置入射角的實際大小并不一樣，因而反射光的方向也不一致，形成了漫反射。光澤(luster)光澤是材料外表在光照條件下所顯現出的色澤，光澤與鏡反射和漫反射的相對含量密切相關，當鏡反射光帶寬度窄但強度高時，可以獲得高的外表光澤。透光性(transmittance)透光性是指光對介質的穿透能力。熒光材料(fluorescence)熒光材料是一類發(fā)光材料。由于當外界任一形式的能量將電子由價帶激發(fā)至導帶后,該電子又返回到價帶時發(fā)出的光子頻率在可見光范圍內，所以材料發(fā)光。如果在激發(fā)除去之后的內，電子跳回價帶時，同時發(fā)光。這種光為熒光，該發(fā)光材料為熒光材料。磷光材料(phosphorescentmaterials)磷光材料是一類發(fā)光材料。發(fā)磷光的材料含有雜質，并在禁帶中建立施主能級。當激發(fā)的電子從導帶跳回價帶時，首先跳到施主能級上并被捕獲。當電子再從捕獲陷阱溢出返回價帶時，才會發(fā)光，因而延遲了發(fā)光的時間〔圖3-2-25c)。通常人們把這種激發(fā)停止后一定時間內能夠發(fā)光的材料稱為磷光材料。粒子數反轉(turningelectronnumbersover)粒子數反轉是產生激光的必要條件,即通過使高能級上的電子數多于低能級的電子數，從而實現受激輻射幾率大于吸收幾率。光導纖維〔opticalwaveguidefibre〕光以波導方式在其中傳輸的光學介質材料，簡稱光纖。光導纖維由纖芯和包層兩局部組成。有兩種纖維結構可以形成波導傳輸,即階躍(折射率)型和梯度(折射率)型。階躍型光導纖維的纖芯與包層間折射率是階梯狀的,纖芯的折射率大于包層,入射光線在纖芯和包層間界面產生全反射,因此呈鋸齒狀曲折前進。梯度型光導纖維的纖芯折射率從中心軸線開始向著徑向逐漸減小。因此,入射光線進入光纖后,偏離中心軸線的光將呈曲線路徑向中心集束傳輸,光束在梯度型光導纖維中傳播時,形成周期性的會聚和發(fā)散,呈波浪式曲線前進。故梯度型光導纖維又稱聚焦型光導纖維。全反射〔totalreflection〕全反射是光從光密介質射向光疏介質且當入射角大于臨界角時,光被界面全部反射回原介質不再進入光疏介質中的現象。光存儲材料(opticalmemorymaterials)光存儲材料是通過調制激光束，以光點的形式把信息編碼記錄在鍍膜介質中的一類功能材料。根據存儲方式不同，光存儲材料可分為三種類型，①只讀式，②一次寫入屢次讀出，③可擦重寫方式。光電轉換材料〔photoelectricconversionmaterial〕光電轉換材料是將太陽能轉換為電能的一類材料。主要用于制作太陽能電池。磁感應強度〔magneticintensity〕任何物質在外磁場作用下，除了外磁場外，由于物質內部原子磁矩的有序排列，還要產生一個附加磁場。在物質內部，外磁場和附加磁場的總和稱之為磁感應強度，是矢量,常用符號B表示。在國際單位制(SI)中,磁感應強度的單位是特斯拉,簡稱特(T)。介質磁導率〔magneticpermeability〕磁導率是描述磁介質磁性的物理量之一。常用符號μ表示,等于磁介質中磁感應強度B與磁場強度H之比。相對磁導率(relativemagneticpermeability)相對磁導率是描述磁介質磁性的物理量之一，其定義為磁導率μ與真空磁導率μ0之比。磁化強度〔magnatization〕描述磁介質磁化狀態(tài)的物理量，常用符號M表示。定義為單位體積內分子磁矩m的矢量和。在國際單位制(SI)中,磁化強度M的單位是安培/米(A/m)。磁化率〔magneticsusceptibility〕表征磁介質屬性的物理量。常用符號χm表示,等于磁化強度M與磁場強度H之比,即M=χmH抗磁性(diamagnetism)根據磁化強度的大小、正負，可將磁性分為抗磁性、順磁性、鐵磁性和反鐵磁性四類(圖3-2-32)。當磁化強度為負值時，物質表現出抗磁性?？勾判砸话爿^弱，磁化率為負值，在量級。金屬等具有這種性質。周期表中前18種元素的單質表現為抗磁性,而且這些元素構成了陶瓷材料中幾乎所有的陰離子,故陶瓷材料的大多數原子是抗磁性的。順磁性(paramagnetism)當磁化強度與外磁場方向一致，為正值且與磁場強度成正比時，物質為順磁性。順磁性的大小還與溫度有關，溫度越高，順磁磁化率越小。順磁物質的磁化率一般也很小，室溫下約。一般含有奇數個電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子如過渡族單質、稀土、錒系及鋁、鉑等金屬都屬于順磁物。鐵磁性(ferromagnetism)對于鐵、鈷、鎳這幾種金屬，磁化率均為正，且可達量級,屬于強磁性物質,這種磁性稱為鐵磁性。鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現出來，超過這一溫度，鐵磁性轉變?yōu)閺婍槾判?。這個溫度稱之為居里點。反鐵磁性(antiferromagnetism)反鐵磁性物質磁性特征是磁化率幾乎為零。這種現象的存在與溫度有關，只在某個溫度以下存在，這個溫度稱為尼爾點。磁滯回線〔hysteresisloop〕磁滯回線是顯示磁滯現象的閉合磁化曲線。剩磁〔residualmagnetism〕剩磁是移去外加磁場，仍保存在試件中的磁性。矯頑力〔coercivefield〕鐵磁體磁化到飽和后，使他的磁化強度或磁感應強度降低到零所需要的反向磁場稱為矯頑力。晶須〔whisker〕晶須是一種直徑為零點幾至幾個微米的針狀單晶體纖維材料。在單晶體中的原子排列非常整齊，幾乎沒有多晶材料中存在的各種缺陷，如雜質、空穴和位錯等，因此從強度而言，晶須的強度接近理論極限。功能材料〔functionalmaterials〕功能材料是與結構材料相對應的另一大類材料，主要利用材料的光學、電學、磁學等性能。一次功能(primaryfunction)當向材料輸入的能量和從材料輸出的能量屬于同一種形式時，材料僅起能量傳遞的作用，材料的此種功能為一次功能。二次功能(secondaryfunction)當向材料輸入的能量和從材料輸出的能量不屬于同一種形式時，材料起能量轉換作用，材料的此種功能為二次功能。導電性〔conductivity〕導電性是評價材料所具有的傳導電流的性質。電阻率〔electricresistivity〕電阻率是單位橫截面積、單位長度的物質的電阻值，表征材料對電流的阻礙能力的物理量。電導率〔conductivity〕電導率是電阻率的倒數，表征材料導電能力的物理量。載流子(carrier)簡單地說,材料能導電是由于在電場作用下材料中產生了電荷的定向運動,而電荷的運動是通過一定的微觀粒子來實現的。將帶電荷的微觀粒子統(tǒng)稱為載流子,可以是自由電子或空穴;也可以是正、負離子或空位。前者為電子電導，后者為離子電導。遷移率(mobility)電導率的大小應該與載流子的數目有關系，還應該與載流子的運動速度有關。為了表征這個關系，人們定義了遷移率的概念，物理薏義是在單位電場作用下載流子的運動速度，這樣可得到的關系，為載流子所帶電荷。本征半導體(intrinsicsemiconductor)具有禁帶寬度小于2ev能帶結構的材料為半導體。無摻雜的單質半導體為本征半導體。n型半導體(n-typesemiconductor)以電子為主要導電載流子的半導體材料被稱為N型半導體，也叫做施主型半導體，因為在本征半導體中添加了施主雜質。P型半導體(P-typesemiconductor)以空穴為主要導電載流子的半導體材料被稱為P型半導體，也叫受主半導體，因為在本征半導體中添加了受主雜質。固體電解質〔solidelectrolyte〕固體電解質是具有離子導電性的固態(tài)物質。這些物質或因其晶體中的點缺陷或因其特殊結構而為離子提供快速遷移的通道,在某些溫度下具有高的電導率(1～106西門子/厘米),故又稱為快離子導體。超導性〔superconductivity〕某些物質在一定溫度條件下電阻降為零的性質被稱為超導性。材料表現超導性的條件實際有三個:①超導體進入超導態(tài)時,其電阻率等于零。從電阻不為零的正常態(tài)轉變?yōu)槌瑢B(tài)的溫度稱為超導轉變溫度或超導臨界溫度,用Tc表示。②外磁場可破壞超導態(tài)。只有當外加磁場小于某一量值Hc時才能維持超導電性,否那么超導態(tài)將轉變?yōu)檎B(tài),Hc稱為臨界磁場強度。Hc與溫度的關系為Hc≈H0〔1-(T/Tc)2〕,H0是T=0K時的臨界磁場強度。③超導體內的電流強度超過某一量值Ic時,超導體轉變?yōu)檎w,Ic稱為臨界電流。超導體變?yōu)槌瑢B(tài)后,除電阻為零外，體內的磁感應強度也恒為零,即超導體能把磁力線全部排斥到體外,具有完全的抗磁性。另外，超導體具有能隙。低溫超導材料〔lowtemperaturesuperconductingmaterial〕具有低臨界轉變溫度，在液氦溫度條件下工作的超導材料。高溫超導材料〔hightemperaturesuperconductingmaterial〕具有高臨界轉變溫度，能在液氮溫度條件下工作的超導材料。絕緣體(insulator)絕緣性通常是指材料阻滯熱、電或聲通過的能力。極化率〔polarizability〕極化率是衡量原子、離子、分子在電場作用下極化強度的微觀參數,通常用α表示,α為原子、離子、分子在電場作用下形成的偶極矩與作用于原子、離子、分子上的有效內電場之比。極化強度〔polarization〕極化強度是電介質單位體積中電偶極矩的矢量和。介質極化系數(polarizationcoeffecientofdielectricmaterials)為了將極化強度P和宏觀實際有效電場E相聯系,人們定義,式中為真空介電常數，F/m(法/米),為電介質的極化系數，是個無量綱的數。絕對介電常數、相對介電常數(ablolute-dielectricconstant、relative-dielectricconstant)電介質在電場E中極化后產生的電場可用電感應強度D表征,絕對介電常數、相對介電常數都是物理學中講平板電容時引入的參數,表征電介質極化并儲存電荷的能力，是個宏觀物理量。電子位移極化(也叫形變極化)(electronicpolarization)在外電場作用下,原子外圍的電子云相對于原子核發(fā)生位移形成的極化叫電子位移極化,也叫形變極化。離子位移極化(ionicpolarization)離子晶體在電場作用下離子間的鍵合被拉長,導致電偶極矩的增加,被稱為離子位移極化,象Nacl在電場作用下就會發(fā)生位移極化。偶極子取向極化(dipoleorientationpolarization)偶極子取向極化是極性電介質的一種極化方式。組成極性電介質中的極性分子具有恒定的偶極矩。無外加電場時，這些極性分子的取向在各個方向的幾率是相等的，就介質整體來看，偶極矩等于零。在電場作用下，這些極性分子除奉獻電子極化和離子極化外，其固有的偶極矩將沿外電場方向有序化，沿外場方向取向的偶極子比和它反向的偶極子的數目多，所以介質整體出現宏觀偶極矩。這種極化現象為偶極子取向極化。松弛極化(relaxation)當材料中存在著弱聯系電子、離子和偶極子等松弛質點時，熱運動使這些松弛質點分布混亂，而電場力圖使這些質點按電場規(guī)律分布，最后在一定溫度下，電場的作用占主導，發(fā)生極化。這種極化具有統(tǒng)計性質，叫作松馳極化。松馳極化是一種不可逆的過程，多發(fā)生在晶體缺陷處或玻璃體內。電介質的擊穿(breakdownofdielectricmedium)電介質只能在一定的電場強度以內保持絕緣的特性。當電場強度超過某一臨界值時，電介質變成了導體，這種現象稱為電介質的擊穿，相應的臨界電場強度稱為介電強度或擊穿電場強度。介質損耗(dielectricloss)將電介質在電場作用下，單位時間消耗的電能叫介質損耗。氧化鋁、氧化鈹、碳化硅及氮化鋁(alumina、berylliumoxide、siliconcarbide、aluminumnitride)氧化鋁、氧化鈹、碳化硅及氮化鋁是幾種新型高性能介電陶瓷材料。可作為集成電路基板材料。其中的氧化鋁應用最為普通。氧化鋁陶瓷介電損耗低，電性能與溫度的關系不大，機械強度高，化學穩(wěn)定性好，已被廣泛應用于基板材料。氧化鈹的最大優(yōu)點是導熱系數高，介電常數較低，但由于其毒性大，價格高而限制了其應用。碳化硅的導熱性優(yōu)于氧化鋁，但燒結困難。近年來，氮化鋁基板由于其得天獨厚的優(yōu)點，已引起國內外的普遍關注。日本商品化AlN的熱傳導率已達260W/m.k,是目前普遍使用的氧化鋁的10倍,而其他電性能與Al2O3相當。目前氮化鋁作為基板使用要解決的是其金屬化技術的可靠性,多層布線技術及降低本錢等問題。光透射〔transmittance〕光透射是指光對介質的穿透現象。吸收(absorptionoflight)光的吸收是光在介質中傳播時局部能量被介質吸收的現象反射〔reflection〕光反射是指光被外表折回的現象，遵循光的反射定律，既反射角等于入射角。這種反射為鏡反射。折射(refraction)當光從一種介質1進入另一種介質2時,其速度和傳播方向發(fā)生變化，即發(fā)生了折射。折射率還與入射光的頻率有關，隨頻率的減小〔或波長的增加〕而減小，這種性質稱為折射率的色散。光子(photons)光具有波動和微粒二重性，當考慮光與電子之間的能量轉換時，把光當成粒子來看待，稱為光子。光子是最早發(fā)現的構成物質的根本粒子之一。光子所具有的能量不是連續(xù)的，而是與其頻率v有關，光子能量，式中v為光的頻率，為光的波長，h為普朗克常數，選擇吸收(selectireabsorption)材料對不同波長的光的吸收能力不同，對某種波長的光吸收率很高，而對另外一些波長的光吸收率很低，這種現象被稱為選擇吸收。漫反射〔diffusereflection〕當光線照射到一粗糙不平的外表，那么在局部位置入射角的實際大小并不一樣，因而反射光的方向也不一致，形成了漫反射。光澤(luster)光澤是材料外表在光照條件下所顯現出的色澤，光澤與鏡反射和漫反射的相對含量密切相關，當鏡反射光帶寬度窄但強度高時，可以獲得高的外表光澤。透光性(transmittance)透光性是指光對介質的穿透能力。熒光材料(fluorescence)熒光材料是一類發(fā)光材料。由于當外界任一形式的能量將電子由價帶激發(fā)至導帶后,該電子又返回到價帶時發(fā)出的光子頻率在可見光范圍內，所以材料發(fā)光。如果在激發(fā)除去之后的內，電子跳回價帶時，同時發(fā)光。這種光為熒光，該發(fā)光材料為熒光材料。磷光材料(phosphorescentmaterials)磷光材料是一類發(fā)光材料。發(fā)磷光的材料含有雜質，并在禁帶中建立施主能級。當激發(fā)的電子從導帶跳回價帶時，首先跳到施主能級上并被捕獲。當電子再從捕獲陷阱溢出返回價帶時，才會發(fā)光，因而延遲了發(fā)光的時間〔圖3-2-25c)。通常人們把這種激發(fā)停止后一定時間內能夠發(fā)光的材料稱為磷光材料。粒子數反轉(turningelectronnumbersover)粒子數反轉是產生激光的必要條件,即通過使高能級上的電子數多于低能級的電子數，從而實現受激輻射幾率大于吸收幾率。光導纖維〔opticalwaveguidefibre〕光以波導方式在其中傳輸的光學介質材料，簡稱光纖。光導纖維由纖芯和包層兩局部組成。有兩種纖維結構可以形成波導傳輸,即階躍(折射率)型和梯度(折射率)型。階躍型光導纖維的纖芯與包層間折射率是階梯狀的,纖芯的折射率大于包層,入射光線在纖芯和包層間界面產生全反射,因此呈鋸齒狀曲折前進。梯度型光導纖維的纖芯折射率從中心軸線開始向著徑向逐漸減小。因此,入射光線進入光纖后,偏離中心軸線的光將呈曲線路徑向中心集束傳輸,光束在梯度型光導纖維中傳播時,形成周期性的會聚和發(fā)散,呈波浪式曲線前進。故梯度型光導纖維又稱聚焦型光導纖維。全反射〔totalreflection〕全反射是光從光密介質射向光疏介質且當入射角大于臨界角時,光被界面全部反射回原介質不再進入光疏介質中的現象。光存儲材料(opticalmemorymaterials)光存儲材料是通過調制激光束，以光點的形式把信息編碼記錄在鍍膜介質中的一類功能材料。根據存儲方式不同，光存儲材料可分為三種類型，①只讀式，②一次寫入屢次讀出，③可擦重寫方式。光電轉換材料〔photoelectricconversionmaterial〕光電轉換材料是將太陽能轉換為電能的一類材料。主要用于制作太陽能電池。磁感應強度〔magneticintensity〕任何物質在外磁場作用下，除了外磁場外，由于物質內部原子磁矩的有序排列，還要產生一個附加磁場。在物質內部，外磁場和附加磁場的總和稱之為磁感應強度，是矢量,常用符號B表示。在國際單位制(SI)中,磁感應強度的單位是特斯拉,簡稱特(T)。介質磁導率〔magneticpermeability〕磁導率是描述磁介質磁性的物理量之一。常用符號μ表示,等于磁介質中磁感應強度B與磁場強度H之比。相對磁導率(relativemagneticpermeability)相對磁導率是描述磁介質磁性的物理量之一，其定義為磁導率μ與真空磁導率μ0之比。磁化強度〔magnatization〕描述磁介質磁化狀態(tài)的物理量，常用符號M表示。定義為單位體積內分子磁矩m的矢量和。在國際單位制(SI)中,磁化強度M的單位是安培/米(A/m)。磁化率〔magneticsusceptibility〕表征磁介質屬性的物理量。常用符號χm表示,等于磁化強度M與磁場強度H之比,即M=χmH抗磁性(diamagnetism)根據磁化強度的大小、正負，可將磁性分為抗磁性、順磁性、鐵磁性和反鐵磁性四類(圖3-2-32)。當磁化強度為負值時，物質表現出抗磁性?？勾判砸话爿^弱，磁化率為負值，在量級。金屬等具有這種性質。周期表中前18種元素的單質表現為抗磁性,而且這些元素構成了陶瓷材料中幾乎所有的陰離子,故陶瓷材料的大多數原子是抗磁性的。順磁性(paramagnetism)當磁化強度與外磁場方向一致，為正值且與磁場強度成正比時，物質為順磁性。順磁性的大小還與溫度有關，溫度越高，順磁磁化率越小。順磁物質的磁化率一般也很小，室溫下約。一般含有奇數個電子的原子或分子，電子未填滿殼層的原子或離子如過渡族單質、稀土、錒系及鋁、鉑等金屬都屬于順磁物。鐵磁性(ferromagnetism)對于鐵、鈷、鎳這幾種金屬，磁化率均為正，且可達量級,屬于強磁性物質,這種磁性稱為鐵磁性。鐵磁體的鐵磁性只在某一溫度以下才表現出來，超過這一溫度，鐵磁性轉變?yōu)閺婍槾判浴＿@個溫度稱之為居里點。反鐵磁性(antiferromagnetism)反鐵磁性物質磁性特征是磁化率幾乎為零。這種現象的存在與溫度有關，只在某個溫度以下存在，這個溫度稱為尼爾點。磁滯回線〔hysteresisloop〕磁滯回線是顯示磁滯現象的閉合磁化曲線。剩磁〔residualmagnetism〕剩磁是移去外加磁場，仍保存在試件中的磁性。矯頑力〔coercivefield〕鐵磁體磁化到飽和后，使他的磁化強度或磁感應強度降低到零所需要的反向磁場稱為矯頑力。磁致伸縮(magnetostriction)當鐵磁體磁化狀態(tài)改變時，磁體的尺寸及形狀會變化，這種現象叫磁致伸縮。定義沿磁化方向單位長度發(fā)生的變化為磁致伸縮系數，磁化強度飽和時的磁致伸縮系數是材料常數。磁矩〔magneticmoment〕描述載流線圈或微觀粒子磁性的物理量。平面載流線圈的磁矩定義為式中i為電流強度；S為線圈面積；n為與電流方向成右手螺旋關系的單位矢量。交換作用(exchangeeffect)交換作用是指處于不同原子的、未被填滿殼層上的電子之間發(fā)生的特殊相互作用。由這種交換作用所產生的交換能J與晶格的原子間距有密切關系(圖3-2-36)。當原子間距離很大時，J接近于零,隨著距離的減小,相互作用增加。當原子間距a與未被填滿的電子殼層的直徑D之比大于3時,交換能為正值,材料呈現鐵磁性；當時,交換能為負值,材料呈現反鐵磁性磁疇(domains)磁疇是磁矩方向一致的小區(qū)域，含有個原子,體積約。磁疇的形成是由于近鄰原子間的交換作用。自發(fā)磁化(spontaneousmagnetization)鐵磁體內部自發(fā)地形成了磁化到飽和的小區(qū)域－磁疇。鐵磁體的這種作用不是依賴外磁場的作用，因此稱為自發(fā)磁化。自發(fā)磁化是鐵磁物質的一個根本特性，是其與順磁物質的區(qū)別所在。軟磁材料(softmagnetmaterials)軟磁材料是具有低矯頑力和高磁導率的磁性材料。軟磁材料易于磁化,也易于退磁,廣泛用于電工設備和電子設備中。應用最多的軟磁材料是鐵硅合金(硅鋼片)以及各種軟磁鐵氧體等。硬磁材料(permanentmagneticmaterial)硬磁材料也稱為永磁材料，具有寬磁滯回線、高矯頑力、高剩磁,一經磁化即能保持恒定磁性的材料。磁記錄材料(magneticrecordingmaterials)磁記錄材料是主要被用于磁記錄的一類材料，其原理是利用磁頭氣隙中隨信息變化的磁場將磁記錄介質磁化，即將隨時間變化的信息磁場轉變?yōu)榇庞涗浗橘|按空間變化的磁化強度分布，經過相反的過程，可將記錄的信息經磁頭重放出來〔圖？3-2-43〕。磁記錄材料是作為硬磁材料來應用的,但它與傳統(tǒng)硬磁材料不同,它往往不是以塊狀形態(tài)使用。鐵氧體(ferrites)鐵氧體是含鐵酸鹽的陶瓷磁性材料，按材料結構分，鐵氧體有尖晶石型、石榴石型、磁鉛石型、鈣鈦礦型、鈦鐵礦型和鎢青銅型等六種。亞鐵磁性(ferrimagnetism)鐵氧體磁性與鐵磁性相同之處在于有自發(fā)磁化和磁疇，因此有時也被統(tǒng)稱為鐵磁性物質。但其也有與鐵磁物質不同之處，表現在鐵氧體一般都是多種金屬氧化物復合而成，因此鐵氧體中有兩種取向不同的磁矩，它們方向相反，大小不等，兩種磁矩之差就產生了自發(fā)磁化現象，所以嚴格地說，鐵氧體磁性稱為亞鐵磁性。材料工藝(materialtechnics)制造材料本身，以及把材料制造成為人類所能利用的產品的過程，都必須通過一定的工藝才能實現，這一系列工藝稱為材料工藝。材料工藝包含兩個方面的內容，一是材料的生產工藝，一是材料的加工工藝。材料生產工藝(materialproductiontechnics)材料的生產工藝就是把天然原料〔包括初級人造原料〕經過物理和化學變化而變成工程上有用的原材料的工藝技術，如鋼鐵廠冶煉生產鋼材、化工廠合成塑料顆粒的過程。材料加工工藝(materialprocesstechnics)材料的加工就是把材料制備成具有一定形狀尺寸和性能的制品的過程。主要指材料的成形加工、內部組織結構的控制以及外表處理等，如制罐廠把薄金屬帶制造成易拉罐、塑料廠生產出塑料制品的過程。工藝性能(processproperties)通常指材料可被加工的能力，也稱加工性能。根據特定的制造方法要求，材料的加工性能包括可焊接性、可鑄造性、可切削性、可成型性和可變形性等等。它是材料能否大量工業(yè)應用的一個重要因素。冶金(metallurgy)金屬材料一般從礦石中提取，往往涉及到冶煉過程，因此金屬材料的生產通稱為冶金。根據工藝特點的不同可分為：火法冶金、濕法冶金、電冶金以及粉末冶金等。火法冶金(firemetallurgy)火法冶金是指利用高溫〔超過金屬熔點溫度〕從礦物中提取金屬或其他化合物的方法，典型的例子是鋼鐵材料的冶煉。濕法冶金(wetmetallurgy)利用溶劑，借助于氧化、復原、中和、水解、絡合等化學作用，對原料中金屬進行提取和別離，得到金屬或其化合物的過程，稱為濕法冶金。其優(yōu)點是環(huán)境污染少，并且能提煉低品位的礦石，但本錢較高。主要用于生產鋅、氧化鋁、氧化鈾及一些稀有金屬。電冶金(electricitymetallurgy)電冶金是指應用電能從礦石或其它原料中提取、回收、精煉金屬的冶金過程，一般僅指電解〔電化學〕冶金，包括水溶液電解和熔鹽電解冶金。電冶金通常用于獲得高純度金屬，如高純鋁、鎂、鈉等金屬的生產。粉末冶金(powdermetallurgy)把原料粉末在固態(tài)條件下壓制成型，通過加熱燒結的方式得到制品的過程稱粉末冶金。與陶瓷產品的生產工藝非常相近。多用于制造切削用的硬質合金〔碳化鎢、碳化鈦等難熔碳化物的混合物〕刀頭，鎢、鈮、鉭、鈦等高熔點致密合金零件等。陶瓷生產工藝(ceramicproductiontechnics)陶瓷生產工藝就是以相圖和高溫物理化學為理論根底的礦物合成工藝。主要步驟為：配料、壓制成型、坯塊燒結和后處理。陶瓷制品的生產工藝和加工工藝是通常是合二為一的，燒結成型之后除了磨削和拋光以外，幾乎不進行任何加工，因此陶瓷的生產工藝直接影響到制品的性能。陶瓷成型(ceramicforming)陶瓷成型就是把準備好的原材料加工成一定形狀和尺寸的半成品的過程。根據坯料〔可塑泥料、粉料、漿料〕的不同，成型的方法主要有以下幾種：濕塑成型、注漿成型、干壓成型、注射成型、熱壓成型等。陶瓷燒結(ceramicsinter)將枯燥好的坯體放到窯或爐內加熱到高溫，通過一系列物理化學變化，成瓷并獲得所要求的性能的過程就是燒結。日用瓷的燒結溫度一般在1250-1450℃燒結。在燒結過程中會發(fā)生膨脹、氣體產生、收縮、