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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