Вопросы к экзамену по  курсу «МатериалОВЕДЕНИЕ, РАДИОМАТЕРИАЛЫ»

Осенний семестр 2013 года

Лектор – профессор В.А. Маслобоев

Классификация материалов. Конструктивные материалы. Электротехнические материалы. Материалы электронной техники.Виды химической связи. Строение твердых тел.Кристаллы. решетки Бравэ. Индексы Мюллера. Дефекты кристаллических решеток. Изоморфизм и полиморфизм. Стекла, аморфные тела. Понятие о ближнем и дальнем порядке.

Диаграмма состояния железо – цементит. Стали и чугуны. Фазовые превращения в системе Fe-Fe3C. Методы термической обработки сталей. Фазовые превращения сталей при термической обработке. Методы механических испытаний конструкционных материалов. Титан и его сплавы. Алюминий и его сплавы. Сплавы на основе меди. Легированные стали.

Фазовые равновесия. Уравнение состояния многофазной многокомпонентной системы и условия термодинамического равновесия фаз в многокомпонентной системе. Правило фаз Гиббса. Методы построения фазовых диаграмм. Термический анализ. Фазовые превращения в однокомпонентных системах. Фазовые диаграммы двухкомпонентных систем.

Фазовые диаграммы с неограниченной и ограниченной растворимостью в твердом состоянии. Фазовые диаграммы с эвтектическими и перитектическими превращениями. Правило рычага. Диаграмма состояния с химическим соединением.

Структура кристаллов. Группы трансляций. Индексы узлов, узловых рядов и узловых сеток кристалла. Параметры электромагнитной волны. Дифракция рентгеновских лучей в кристалле. Уравнение Брэгга. Условия Лауэ. Рентгеновские трубки. Дифрактометры. Метод порошка. Вычисление параметров элементарной ячейки кристалла по данным рентгеновской дифракции. Пикнометрическая и рентгеновская плотность кристаллов.

Энергетические уровни свободных атомов. Обменное взаимодействие. Обобществление электронов в кристалле. Энергетические зоны. Понятие об эффективной массе. Распределение электронов. Особенности энергетических диаграмм металлов, полупроводников и диэлектриков.

Физические процессы в проводниках и их свойства. Проводники I и II рода. Физическая природа электропроводности в металлах (классическая теория Друде-Лоренца). Электронный газ. Концентрация свободных электронов. Плотность тока.Связь между электропроводимостью и теплопроводностью металлов. Ограничения классической теории.

Квантовая статистика электронов в металлах. Функция Ферми. Уровни Ферми. Выроденное состояние электронного газа в металлах. Распределение электронов по скоростям. Длина свободного пробега. Температура Дебая. Зависимость удельного сопротивления металлов от температуры.

Влияние примесей и дефектов структуры на удельную проводимость металлов. Электрические свойства металлических сплавов. Сопротивление проводников на высоких частотах. Поверхностный эффект. Сопротивление тонких металлических пленок. Размерный эффект. Контактные явления и термо-э.д.с. Явление сверхпроводимости.

Магнитные свойства твердых тел. Магнитная восприимчивость и намагниченность. Диамагнетизм. Парамагнетизм. Ферромагнетизм. Спиновые волны. Магнитные домены. Антиферромагнетизм и ферромагнетизм. Магнитный резонанс. Магнитные материалы.

Основные физические процессы в полупроводниках и их свойства. Собственный полупроводник и собственная электропроводность. Влияние примесей на электрические свойства полупроводников. Доноры и акцепторы. Основные и неосновные носители заряда. Механизм рассеяния и подвижность носителей заряда. Температурная зависимость проводимости. Неравновесные состояния, механизмы и параметры рекомбинации. Диффузионные и дрейфовые токи. Оптические и фотоэлектрические свойства полупроводников. Эффект Холла.

Материалы для твердотельных лазеров. Требования к матрице и активатору. Принцип генерации когерентного излучения. Кристаллические и стеклообразные матрицы. Методы выращивания монокристаллов.

Магнитные материалы. Характеристика магнитных материалов. Природа ферромагнитного состояния. Процессы при намагничивании ферромагнетиков. Поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях. Магнитные потери. Состав и строение ферритов. Особенности их магнитного упорядочения. Температурная зависимость намагниченности. Доменные структуры в тонких магнитных пленках. Цилиндрические магнитные домены.

Классификация магнитных материалов по свойствам и технологическому назначению. Магнитомягкие материалы для постоянных и низкочастотных магнитных полей. Высокочастотные магнитные материалы. Магнитодиэлектрики и высокопроницаемые ферриты. Электрические и магнитные свойства, их зависимость от состава, применение в радиоэлектронике. Магнитотвердые материалы. Высококоэрцитивные сплавы и ферриты. Магнитные ленты и диски для записи информации. Магнитные материалы специализированного назначения.

Физические процессы в диэлектриках и их свойства. Поляризация  диэлектриков. Токи смещения и электропроводность диэлектриков. Потери в диэлектриках. Пробой диэлектриков.

Пассивные диэлектрики. Классификация   диэлектриков. Основные сведения о строении и свойствах полимеров. Линейные   полимеры. Композиционные порошковые пластмассы и слоистые пластики.  Электроизоляционные компаунды. Неорганические стекла. Ситаллы. Керамика.

Активные диэлектрики. Классификация активных диэлектриков. Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрики. Пироэлектрики. Электреты. Жидкие кристаллы.