無機(jī)材料物理性能期末復(fù)習(xí)題

1、1期末復(fù)習(xí)題參考答案期末復(fù)習(xí)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(yīng)力值為，名義應(yīng)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(guān)系。3固體材料的熱膨脹本質(zhì)是點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)間平均距離隨溫度升高而增大。4格波間相互作用力愈強(qiáng)，也就是聲子間碰撞幾率愈大，相應(yīng)的平均自由程愈小，熱導(dǎo)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(yīng)壓電體、鐵電體和熱釋電體都是不具有對(duì)稱中心的晶體。6復(fù)介電常數(shù)由實(shí)部和虛部這兩部分組成，實(shí)部與通常應(yīng)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(jī)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(shè)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(yīng)為I0?（1m）2x。10對(duì)于中心穿透裂紋的大而薄的板，其幾何形狀因子Y=。?11設(shè)電介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量q，在電

3、場作用下極化后，正電荷與負(fù)電荷的位移矢量為l，則此偶極矩為ql。12裂紋擴(kuò)展的動(dòng)力是物體內(nèi)儲(chǔ)存的彈性應(yīng)變能的降低大于等于由于開裂形成兩個(gè)新表面所需的表面能。13.Griffith微裂紋理論認(rèn)為，斷裂并不是兩部分晶體同時(shí)沿整個(gè)界面拉斷，而是裂紋擴(kuò)展的結(jié)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(yīng)力因子表示。15當(dāng)溫度不太高時(shí)，固體材料中的熱導(dǎo)形式主要是聲子熱導(dǎo)。16在應(yīng)力分量的表示方法中，應(yīng)力分量στ的下標(biāo)第一個(gè)字母表示方

4、向，第二個(gè)字母表示應(yīng)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(qiáng)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(xiǎn)的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決定材料的斷裂強(qiáng)度。20.復(fù)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(yīng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)所引起，使晶體中的每個(gè)晶胞內(nèi)存在固有電偶極矩，這種極化機(jī)制為自發(fā)極化。斷裂能：是一種織構(gòu)敏感參數(shù)起著斷裂過程的阻力作用，不僅取決于組分、結(jié)構(gòu)，在很大程度上受到微觀缺陷、顯微結(jié)構(gòu)的影響。包括熱力學(xué)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(dāng)應(yīng)力作用于實(shí)際固體時(shí)，固體形變的產(chǎn)生與消除需要一定的時(shí)間，這種與時(shí)間有關(guān)的彈3答：受力情況下，絕大多數(shù)無機(jī)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(yīng)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(jià)晶體等。在短期承受逐漸增加的外力時(shí)，有些固體的變形分為兩個(gè)階段，在屈服點(diǎn)以前是彈性變形階段，在屈服點(diǎn)后是塑性變形階段。包括大多數(shù)

7、金屬結(jié)構(gòu)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?？為什么？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(gè)表面是玻璃和空氣的相對(duì)折射率外，內(nèi)部各界面均是玻璃和膠的較小的相對(duì)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(jī)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(shí)，熱容趨于常數(shù)(25J／(Kmo1)，低于θD時(shí)與T3成正比。因此，不同材料的θD是不同的。無機(jī)材料的熱容與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系是不大的，絕大多數(shù)氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時(shí)的一個(gè)低的數(shù)值增加到1273K左右的近似于25J／Kmol的數(shù)值。溫度進(jìn)一步增加，熱容基本上沒有什么變化。7.有關(guān)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(dǎo)

9、率、復(fù)介電常數(shù)的復(fù)項(xiàng)。多種方法對(duì)材料來說都涉及同一現(xiàn)象。即實(shí)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(qiáng)度?f，減小彈性模量E。(2)提高材料的熱導(dǎo)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(jī)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(dāng)裂紋擴(kuò)展進(jìn)入含有tZrO2晶粒的區(qū)域時(shí)，在裂紋尖端應(yīng)力場的作用下，將會(huì)導(dǎo)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(shí)的體積效應(yīng)（膨脹）而吸收能量，可見，應(yīng)力誘發(fā)的這種組織轉(zhuǎn)變消耗了外加應(yīng)力。同時(shí)由于相變粒子的體積膨脹而對(duì)裂紋產(chǎn)生壓應(yīng)力，阻礙裂紋擴(kuò)展。結(jié)果這種相變韌化作用

11、使在該應(yīng)力水平下在無相變粒子的基體中可以擴(kuò)展的裂紋在含有氧化鋯t?m相變粒子的復(fù)合材料中停止擴(kuò)展，如要使其繼續(xù)擴(kuò)展，必須提高外加應(yīng)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(gè)參量，數(shù)字及曲線所代表的含義。答：Bs——飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)外加磁場H增加到一定程度時(shí)，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(yīng)強(qiáng)度，當(dāng)外加磁場降為0時(shí)，材料依然保留著磁性，其強(qiáng)度為Br。Hc——矯頑力（矯頑磁場強(qiáng)度），表示材料保持磁