無機材料物理性能期末復習題

1、1期末復習題參考答案期末復習題參考答案一、填空1.一長30cm的圓桿，直徑4mm，承受5000N的軸向拉力。如直徑拉成3.8mm，且體積保持不變，在此拉力下名義應力值為，名義應變值為。2.克勞修斯—莫索蒂方程建立了宏觀量介電常數(shù)與微觀量極化率之間的關系。3固體材料的熱膨脹本質(zhì)是點陣結構中質(zhì)點間平均距離隨溫度升高而增大。4格波間相互作用力愈強，也就是聲子間碰撞幾率愈大，相應的平均自由程愈小，熱導率也就愈低。5電介質(zhì)材料中的壓電性、鐵電性與

2、熱釋電性是由于相應壓電體、鐵電體和熱釋電體都是不具有對稱中心的晶體。6復介電常數(shù)由實部和虛部這兩部分組成，實部與通常應用的介電常數(shù)一致，虛部表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。7無機非金屬材料中的載流子主要是電子和離子。8廣義虎克定律適用于各向異性的非均勻材料。9設某一玻璃的光反射損失為m，如果連續(xù)透過x塊平板玻璃，則透過部分應為I0?（1m）2x。10對于中心穿透裂紋的大而薄的板，其幾何形狀因子Y=。?11設電介質(zhì)中帶電質(zhì)點的電荷量q，在電

3、場作用下極化后，正電荷與負電荷的位移矢量為l，則此偶極矩為ql。12裂紋擴展的動力是物體內(nèi)儲存的彈性應變能的降低大于等于由于開裂形成兩個新表面所需的表面能。13.Griffith微裂紋理論認為，斷裂并不是兩部分晶體同時沿整個界面拉斷，而是裂紋擴展的結果。14考慮散熱的影響，材料允許承受的最大溫度差可用第二熱應力因子表示。15當溫度不太高時，固體材料中的熱導形式主要是聲子熱導。16在應力分量的表示方法中，應力分量στ的下標第一個字母表示方

4、向，第二個字母表示應力作用的方向。17電滯回線的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據(jù)。18原子磁矩的來源是電子的軌道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物質(zhì)的磁性主要由電子的自旋磁矩引起。19.按照格里菲斯微裂紋理論，材料的斷裂強度不是取決于裂紋的數(shù)量，而是決定于裂紋的大小，即是由最危險的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決定材料的斷裂強度。20.復合體中熱膨脹滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是由于不同相間或晶粒的不同方向上膨脹系數(shù)差別很大，產(chǎn)生很大的內(nèi)應力，使坯體產(chǎn)生

5、微裂紋。21.晶體發(fā)生塑性變形的方式主要有滑移和孿生。22.鐵電體是具有自發(fā)極化且在外電場作用下具有電滯回線的晶體。23.自發(fā)磁化的本質(zhì)是電子間的靜電交換相互作用。二、名詞解釋自發(fā)極化：極化并非由外電場所引起，而是由極性晶體內(nèi)部結構特點所引起，使晶體中的每個晶胞內(nèi)存在固有電偶極矩，這種極化機制為自發(fā)極化。斷裂能：是一種織構敏感參數(shù)起著斷裂過程的阻力作用，不僅取決于組分、結構，在很大程度上受到微觀缺陷、顯微結構的影響。包括熱力學表面能、塑

6、性形變能、微裂紋形成能、相變彈性能等。滯彈性：當應力作用于實際固體時，固體形變的產(chǎn)生與消除需要一定的時間，這種與時間有關的彈3答：受力情況下，絕大多數(shù)無機材料的變形行為如圖中曲線(a)所示，即在彈性變形后沒有塑性形變(或塑性形變很小)，接著就是斷裂，總彈性應變能非常小，這是所有脆性材料的特征，包括離子晶體和共價晶體等。在短期承受逐漸增加的外力時，有些固體的變形分為兩個階段，在屈服點以前是彈性變形階段，在屈服點后是塑性變形階段。包括大多數(shù)

7、金屬結構材料如圖中曲線(b)所示。橡皮這類高分子材料具有極大的彈性形變，如圖中曲線(c)所示，是沒有殘余形變的材料，稱為彈性材料。5如果要減少由多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)的光反射損失，通?？梢圆扇∈裁捶椒ǎ繛槭裁?？答：有多塊玻璃組成的透鏡系統(tǒng)，常常用折射率和玻璃相近的膠粘起來，這樣除了最外和最內(nèi)的兩個表面是玻璃和空氣的相對折射率外，內(nèi)部各界面均是玻璃和膠的較小的相對折射率，從而大大減少了界面的反射損失。6闡述大多數(shù)無機晶態(tài)固體的熱容隨溫度的

8、變化規(guī)律。答：根據(jù)德拜熱容理論，在高于德拜溫度θD時，熱容趨于常數(shù)(25J／(Kmo1)，低于θD時與T3成正比。因此，不同材料的θD是不同的。無機材料的熱容與材料結構的關系是不大的，絕大多數(shù)氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時的一個低的數(shù)值增加到1273K左右的近似于25J／Kmol的數(shù)值。溫度進一步增加，熱容基本上沒有什么變化。7.有關介質(zhì)損耗描述的方法有哪些？其本質(zhì)是否一致？答：損耗角正切、損耗因子、損耗角正切倒數(shù)、損耗功率、等效電導

9、率、復介電常數(shù)的復項。多種方法對材料來說都涉及同一現(xiàn)象。即實際電介質(zhì)的電流位相滯后理想電介質(zhì)的電流位相。因此它們的本質(zhì)是一致的。8.簡述提高陶瓷材料抗熱沖擊斷裂性能的措施。答：(1)提高材料的強度?f，減小彈性模量E。(2)提高材料的熱導率。(3)減小材料的熱膨脹系數(shù)。(4)減小表面熱傳遞系數(shù)h。(5)減小產(chǎn)品的有效厚度rm。四、論述題：1何為相變增韌？論述氧化鋯增韌陶瓷的機理。答：利用多晶多相陶瓷中某些成分在不同溫度的相變，從而增韌的

10、效果，這統(tǒng)稱為相變增韌。第二相顆粒相變韌化（transfmationtoughening）是指將亞穩(wěn)的四方ZrO2顆粒引入到陶瓷基體中，當裂紋擴展進入含有tZrO2晶粒的區(qū)域時，在裂紋尖端應力場的作用下，將會導致tZrO2發(fā)生t?m相變，因而除了產(chǎn)生新的斷裂表面而吸收能量外，還因相變時的體積效應（膨脹）而吸收能量，可見，應力誘發(fā)的這種組織轉(zhuǎn)變消耗了外加應力。同時由于相變粒子的體積膨脹而對裂紋產(chǎn)生壓應力，阻礙裂紋擴展。結果這種相變韌化作用

11、使在該應力水平下在無相變粒子的基體中可以擴展的裂紋在含有氧化鋯t?m相變粒子的復合材料中停止擴展，如要使其繼續(xù)擴展，必須提高外加應力水平，具體體現(xiàn)在提高了材料的斷裂韌性。2說明下圖中各個參量，數(shù)字及曲線所代表的含義。答：Bs——飽和磁感應強度，當外加磁場H增加到一定程度時，B值就不再上升，也就是這塊材料磁化的極限。Br——剩余磁感應強度，當外加磁場降為0時，材料依然保留著磁性，其強度為Br。Hc——矯頑力（矯頑磁場強度），表示材料保持磁