16 试画出亚共析、共析、过共析碳钢由室温到奥氏体化温度缓慢加热和冷却过程的普通和示差光学膨胀曲线，分析曲线的形成原因，标出各特征温度点，并说明其发生的相变和组织转变。

普通 示差

17 简述由热膨胀分析方法测绘过冷奥氏体等温转变曲线的原理和方法，并说明为什么由膨胀

曲线能获得组织转变量曲线？对不完全转变又如何处理？

原理：利用热膨胀测试分析材料中的组织或相转变的原理是假设试样的体积膨胀量与其中的组织或相变量成正比。

即相或组织转变量（%）=（发生的膨胀量/总膨胀量）×该相或组织在最终组织中的百分数

方法：为了测绘等温或连续转变曲线，必须首先把各试样在等温或连续冷却条件下测得的膨胀曲线变换为相应的转变量-时间曲线，然后再绘制等温或连续转变曲线。

18 解释温度场、温度梯度、热通量、导热系数、热阻、导温系数。

①温度场：指物体内温度随空间和时间的分布规律。

②温度梯度：温度沿其等温面法向的变化率，方向指向温度增加方向。 ③热通量（热流密度）：指单位时间内通过单位法向面积的热量。 或热导率。单位：W/(m·K)

⑤热阻：定义W=1/λ为热阻，单位：m·K/W

⑥导温系数：α=λ/ρc，单位：（㎝）2/S，表征材料传热的快慢程度。其中ρ为材料密度，c为材料比热。

④导热系数：对于导热性质各向同性的材料，有q=-λ·gradT，其中比例因子λ称为导热系数

19材料导热的物理本质是什么？有哪几种导热机制？微观上它们的导热系数有何不同？影响

导热的因素有哪些？

本质：热传导是热量（能量）在温度梯度驱动下的定向运输过程。

机制：热量的载运者可以是自由电子（电子导热）、格波（声子导热）和电磁波（光子导热等）。 影响因素：原子结构、晶体结构、成分、组织及晶体结构完整性。

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第三章：材料的磁学性能

1复习磁场、磁场强度、磁化强度、磁感应强度（磁通量密度）、磁化率、磁导率等概念及它们的关系。

①磁场：任何磁极和运动电荷（或电流）都能在其周围产生磁场，磁场的特性是能使其中的磁介质磁化，对在其中运动的电荷或载流导体产生作用力并对它们做功。 ②磁感应强度B：表征不同介质中磁场强弱和方向的物理量。

③磁场强度H：任何介质中，磁场中某点处的磁感应强度与该点磁导率的比值被定义为该点的磁场强度。消除了磁介质对磁场强弱的影响。

④磁化强度M： ?：

介质的磁化率。?

。?

，其中，为该磁

?磁导率?r：?r=1+定义为材料的相对磁导率，简称磁导率。??关系为：

2简述环电流与磁矩的关系、电子的循轨磁矩与其角动量（动量矩）的关系、电子的自旋磁矩与其自旋角动量的关系；说明主量子数、轨道角量子数、轨道磁量子数（空间量子数）、自旋量子数、自旋磁量子数及其取值范围。

环电流与磁矩的关系：轨道磁矩：

可见轨道磁矩正比于其角动量而方向相反。 电子自旋磁矩：

电子自旋角动量（自旋动量矩）：可见其大小成正比，方向相反

主量子数：主量子数的n的取值为1，2，3...等正整数 角量子数：L只能取小于n的非负整数：l=0,1,2,3……(n-1) 磁量子数：

自旋量子数：ms = ?1/2

3 孤立原子的总磁矩与其核外电子的循轨磁矩和自旋磁矩是什么关系？

? 原子的总磁矩

是由原子核外未被电子填满的壳层上的所有电子的轨道磁矩

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和自旋磁矩

及其组合形式。

4 解释什么是抗磁性、顺磁性和铁磁性物质。

抗磁性（抗磁质）

顺磁性（顺磁质）铁磁性（铁磁质）

-6-4?10～10，数量级，与m、H,T无关

-5-2?10～10数值在量级，m与H无关，但与T有关。 16?10～10，数量级，m与H呈非线性关系，与温度有关

。

5 简述物质的顺磁性和抗磁性是如何产生的？它们都受到哪些因素的影响？

物质顺磁性的产生主要是由各原子和离子实的磁矩

程中造成的。

?J和各自由电子的自旋磁矩?S在外磁场中的取向过

6 简述铁磁质磁化曲线和磁滞回线的特点，解释剩余磁感应强度和矫顽力；何 谓磁位能，它与哪些因素有关？如何降低体系的磁位能？

1） 磁化曲线是磁介质的磁化强度M（或磁感应强度B）随外磁场强度H的变化曲线，分为静态磁化曲线和

动态磁化曲线（磁滞回线）。 铁磁质的磁化曲线的特点:

①铁磁质的静态磁化曲线按磁化强度M随外磁场H的变化规律大致可分为三个阶段。

第一阶段磁化强度随外磁场缓慢增加；撤除外磁场，磁化强度恢复为原始值（可逆磁化）。

第二阶段磁化强度随外磁场强度增加而快速增加；去除外磁场，磁化强度不能完全恢复至原始状态（不可逆磁化或有剩磁）。 第三阶段磁化强度又随外磁场强度增加而缓慢增加并趋于饱和状态。

②磁滞回线的形状与磁场强度和磁场强度的变化频率及变化波形有关；频率一定时，随交变磁场强度幅值的减小，磁滞回线的形状逐渐趋近于变为椭圆形；随频率增加，磁滞回线呈现椭圆形的磁场强度幅值的范围扩大，且各磁场强度幅值下回线的矩形比 增大。 2）磁滞回线中，外磁场H减小为零时，铁磁质所具有的磁感应强度为剩余磁感应强度Br，简称为剩磁；为使剩磁降低为零而施加的反向外磁场强度Hc，称为矫顽力。

4) 外磁场H与铁磁质的相互作用能为磁位能EH

EH???J??0H???J??0Hcos?

5）某处某磁矩的磁位能与外磁场强度H，该处的磁导率??，该磁矩?J的大小和磁矩与外磁场的夹角θ有关。 6）使更多的磁矩转向与外磁场一致的方向能降低体系磁位能。

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7 解释磁各向异性、易磁化方向和难磁化方向，简述什么是磁各向异性能和磁化功？它们有何关系？如何降低体系的磁各向异性能？

1） 外磁场对铁磁单晶体的磁化，在不同的晶向上，磁化的难易程度各不相同，这种现象为磁各向异性。容

易磁化的晶向为易磁化方向，难磁化的晶向为难磁化方向。 2） 磁化功是磁介质磁化过程中，外磁场对其所做的功。

3） 磁介质在磁化过程中，外磁场对其所做的功转变为磁介质体系的内能，沿不同晶向磁化而增加的体系内

能为各向异性能Ek。磁各向异性能可以用不同晶向的磁化功表示。 4） 磁介质的磁化尽可能优先选择易磁化方向进行。

8 解释磁致伸缩、磁致伸缩系数和磁弹性能。如何降低体系的磁弹性能？

1）磁致伸缩指磁介质被磁化时，其尺寸和形状发生改变的现象。 2）磁致伸缩系数：磁致伸缩系数?l磁致伸缩系数的量值为10?6?(l?l0)l0或?v?(v?v0)v0。

~10?3；可以是正值，也可以是负值。磁致伸缩系数随磁场强度H的变化因材

料而异，存在各向异性和磁饱和现象。

3）磁介质磁化时，当磁致伸缩受到应变阻力，磁化功中必须额外增加一部分用于克服这种应变阻力，所额外增加的部分以磁弹性能形式进入磁介质体系的内能中。 4）尽量避免磁致伸缩现象。

9、简述形状各向异性、退磁场强度、退磁因子、退磁能和它们的关系。如何降低体系的退磁能？

1） 磁介质的外部几何形状影响其磁化的现象叫磁化的形状各向异性。

2） 出现上述现象的原因是铁磁介质被磁化时，其内部会出现退磁场Hd，用以阻碍外磁场对它的磁化。

Hd??NM 其中N为形状退磁因子，与铁磁质的几何形状、是否存在磁极有关，Hd的方向总

是与M或H相反。

3）退磁场Hd与铁磁质的相互作用能为退磁能Ed。

Ed??Hd?M??HdMcos(?)?HdM d(Ed)?HddM 因此铁磁质的退磁能为

Ed??HddM??NMdM?00MM1NM2 24）为降低体系的退磁能，铁磁质磁化时尽可能形成封闭磁回路，此时因其形状退磁因子趋于零（N其退磁能也趋于零。

?0），

10 简述Wiss铁磁性假说的主要内容，说明物质自发磁化形成铁磁质的条件；为什么交换积分常数A能决定原子磁矩的磁有序结构？原子间距为什么能影响交换积分常数A？居里温度Tc以上，铁磁质为什么转变为顺磁质?

1) Wiss铁磁性假说的主要内容：

①铁磁质内部存在很强的分子场，在该分子场的作用下，原子磁矩趋向于同方向平行排列。 ——分子场假说。

②铁磁质内分布有若干原子磁矩同向平行排列的小区域（磁畴），各磁畴的磁化方向随机分布，彼此抵消，

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