材料物理性能试题

无机材料物理性能试卷

一．填空（１×２０＝２０分）

1．CsCl结构中，Ｃs+与Cl-分别构成＿＿＿＿格子。

２．影响黏度的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ３. 影响蠕变的因素有温度、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ４．在＿＿＿＿、＿＿＿＿的情况下，室温时绝缘体转化为半导体。 ５．一般材料的＿＿＿＿远大于＿＿＿＿。

６．裂纹尖端出高度的＿＿＿＿导致了较大的裂纹扩展力。

７．多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。

８．介电常数显著变化是在＿＿＿＿处。

９．裂纹有三种扩展方式：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 １０．电子电导的特征是具有＿＿＿＿。

二．判断正误。（２×１０=２０分）

１．正应力正负号规定是拉应力为负，压应力正。（ ） ２．Ａl2Ｏ3结构简单，室温下易产生滑动。（ ） ３． 断裂表面能比自由表面能大。（ ）

４．一般折射率小，结构紧密的电介质材料以电子松弛极化性为主。（ ） ５．金红石瓷是离子位移极化为主的电介质材料。（ ）

６．自发磁化是铁磁物质的基本特征，是铁磁物质和顺磁物质的区别之处。（ ）

７．随着频率的升高，击穿电压也升高。 （ ） ８．磁滞回线可以说明晶体磁学各向异性。（ ）

９．材料弹性模量越大越不易发生应变松弛。（ ）

１０．大多数陶瓷材料的强度和弹性模量都随气孔率的减小而增加。（ ）

三.名词解释（4×4分 =16分）

1.电解效应

2.热膨胀

3.塑性形变

4.磁畴

四.问答题（3×8分=24分）

1. 简述晶体的结合类型和主要特征：

2. 什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类？

3. 无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。

材料物理性能试题

4. 下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图，试解释图像先增后减的原因。

材料物理性能试题

五，计算题（共20分）

1. 求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm，弹性模量值从60到75GPa。（10分）

2.康宁1273玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数： =0.021J/(cm ·s ·℃)；a=4.6×10-6℃-1；σp=7.0kg/mm2，E=6700kg/mm2，v=0.25。求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。（10分）

材料物理性能试题

无机材料物理性能试卷答案

一． 填空。（１×２０＝２０分）

１，简立方、

２，温度、时间、熔体的结构与组成

３，应力、晶体的组成、显微结构

４，掺杂、组分缺陷

５，抗压强度、抗张强度

６，应力集中

７，电导损耗、松弛损耗、结构损耗、

８，居里点

９，张开型、滑开型、撕开型

１０， 霍尔效应

二．判断正误。（２×１０=２０分）

１．错误 ２。错误 ３。对 ４．错误 ５．错误

６．对 ７．错误 ８．对 ９．对 １０．对

三，名词解释

1. 电解效应：离子电导的特征是存在电解效应，离子的前一伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是电解现象。

2. 热膨胀：物体的体积或长度随着温度升高而增长的现象称为热膨胀。

材料物理性能试题

3. 塑性形变：塑性形变是在超过材料的屈服应力作用下，产生性变，外力移去后不能恢复的形变。

4. 磁畴：由于磁铁体具有很强的内部交换作用，铁磁物质的交换能为正值，而且较大，使得相邻原子的磁矩平行取向，发生自磁化，在物质内部形成许多小区域，即磁畴。

四．问答题

1.

2. 答：热缺陷是由于晶体中的原子(或离子)的热运动而造成的缺陷。从几何图形上看是一种点缺陷。热缺陷的数量与温度有关，温度愈高，造成缺陷的机会愈多。晶体中热缺陷有两种形态，一种是肖脱基(Schotty)缺陷，另一种是弗仑克尔(Frenkel)缺陷。

弗仑克尔缺陷，空位或填隙离子的浓度：

Nf=Nexp(－Ef/2kT)

N------单位体积内离 子的格点数。

肖特基缺陷，空位的浓度：

材料物理性能试题

Ns=Nexp(－Es/2kT)

N------单位体积内正负离子对数

本征电导；弗伦克尔缺陷；肖特基缺陷；杂质导电；填隙杂质或置换杂质（溶质）

3. 答：共分为四个阶段：

①.起始阶段，在外力作用下发生瞬时弹性形变。

②.蠕变减速阶段，应变速率随时间递减，持续时间较短，应变速率满足： U=At -n

③.稳定态蠕变，形变与时间呈线性关系：

ε=Kt

④.加速蠕变阶段，该阶段是断裂之前的最后一个阶段，曲线较陡，蠕变

速率随时间的增加而快速增加。

4. 答：如图，在很低的温度下，晶体的热容Ｃｖ与温度的三次方成正比，因此随

着温度的增加，λ也近似与Ｔ３成比例变化，图像快速上升。当温度继续增加到徳拜时，Ｃｖ不再与Ｔ３成比例，而是趋于常数，分子平均自由程ｌ随温度的增加

而减小，因此λ随温度的升高而迅速减小。更高的温度后Ｃｖ基本不变化，自由

程也趋于晶格常数，所以图像变得缓和。在高温辐射的影响下，１６００ｋ后λ又有少许回升。

五．计算题

1.解：E=60~75GPa=6.0~7.5×1010Pa，γ=1.75J/m2，

a= 1.6×10-8cm = 1.6×10-10m。代入公式可得：

当E=60GPa时， σth =25.62GPa

当E=75GPa时，σth=28.64GPa

答：熔融石英的结合强度介于25.62 GPa~28.64 GPa之间

2. 解：

材料物理性能试题

= 7.0× (1-0.25)/(4.6×10-6 ×6700) =170.3 ℃

R' R= 2.1 ×170.3 ℃ =358 J/m ·s