無(wú)機(jī)材料物理性能復(fù)習(xí)資料.doc

無(wú)機(jī)材料物理性能復(fù)習(xí)一、名詞解釋塑性形變：指一種在外力移去后不能恢復(fù)的形變延展性：材料在經(jīng)受塑性形變而不破壞的能力稱為材料的延展性黏彈性：一些非晶體和多晶體在受到比較小的應(yīng)力作用時(shí)可以同時(shí)表現(xiàn)出彈性和粘性，這種現(xiàn)象稱為黏彈性滯彈性：對(duì)于實(shí)際固體，彈性應(yīng)變的產(chǎn)生與消除都需要有限的時(shí)間，無(wú)機(jī)固體和金屬表現(xiàn)出的這種與時(shí)間有關(guān)的彈性稱為滯彈性蠕變：當(dāng)對(duì)黏彈性體施加恒定壓力0時(shí)，其應(yīng)變隨時(shí)間增加而增加。這種現(xiàn)象叫蠕變，此時(shí)彈性模量Ec也將隨時(shí)間而減小Ec（t）=0/（t）弛豫：如果施加恒定應(yīng)變0，則應(yīng)力將隨時(shí)間而減小，這種現(xiàn)象叫弛豫。此時(shí)彈性模量Er也隨時(shí)間降低Er=（t）/0Grffith微裂紋理論：實(shí)際材料中總是存在許多細(xì)小的裂紋或缺陷；在外力作用下，這些裂紋和缺陷附近產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；當(dāng)應(yīng)力到達(dá)一定程度時(shí)，裂紋的擴(kuò)展導(dǎo)致了材料斷裂。（為什么某物質(zhì)尖端易斷？）攀移運(yùn)動(dòng)：位錯(cuò)在垂直于滑移面方向的運(yùn)動(dòng)稱為攀移運(yùn)動(dòng)。 熱容：描述材料中分子熱運(yùn)動(dòng)的能量隨溫度而變化的一個(gè)物理量，定義為使物體溫度升高1K所需要外界提供的能量。德拜熱容理論（德拜三次方定律）：在高于德拜溫度D時(shí)，熱容趨于常數(shù)25 J/(molK)，而在低于D時(shí)熱容則與T3成正比。熱穩(wěn)定性：是指材料承受溫度急劇變化而不破壞的能力，又稱抗熱震性?？篃釠_擊斷裂性能：材料發(fā)生瞬時(shí)斷裂，抵抗這類破壞的性能為抗熱沖擊損傷性能：在熱沖擊循環(huán)作用下，材料表面開(kāi)裂、剝落，并不斷發(fā)展，最終破裂或變質(zhì)，抵抗這類破壞的性能為本征電導(dǎo)（固有電導(dǎo)）：晶體點(diǎn)陣中基本離子的運(yùn)動(dòng)，稱為電介質(zhì)的極化：電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生束縛電荷，也是電容器貯存電荷能力增強(qiáng)的原因。居里溫度：是指材料可以在鐵磁體和順磁體之間改變的溫度，即鐵磁體從鐵磁相轉(zhuǎn)變成順磁相的相變溫度。也可以說(shuō)是發(fā)生二級(jí)相變的轉(zhuǎn)變溫度。低于居里點(diǎn)溫度時(shí)該物質(zhì)成為鐵磁體，此時(shí)和材料有關(guān)的磁場(chǎng)很難改變。當(dāng)溫度高于居里點(diǎn)溫度時(shí)，該物質(zhì)成為順磁體，磁體的磁場(chǎng)很容易隨周圍磁場(chǎng)的改變而改變。二、填空晶體中的塑性形變有兩種方式：滑移和孿晶滑移系統(tǒng)包括滑移方向和滑移面影響粘度的因素：溫度、時(shí)間、組成影響熱導(dǎo)率的因素：溫度、顯微結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、反射分為：全反射、漫反射、鏡面反射載流子: 電子、空穴、正離子、負(fù)離子、空位金屬材料電導(dǎo)的載流子是自由電子無(wú)機(jī)非金屬材料電導(dǎo)的載流子可以是電子、電子空穴、或離子、離子空位、非金屬材料按其結(jié)構(gòu)狀態(tài)可以分為晶體材料與玻璃態(tài)材料雜質(zhì)半導(dǎo)體：n型半導(dǎo)體（五價(jià)元素原子取代四價(jià)原子），p型半導(dǎo)體（三價(jià)元素原子取代四價(jià)原子）超導(dǎo)特性：完全抗磁性在超導(dǎo)體內(nèi)永遠(yuǎn)保持磁感應(yīng)強(qiáng)度為零邁斯納效應(yīng)與零電阻現(xiàn)象是超導(dǎo)體的兩個(gè)基本特性提高材料透明度：細(xì)：細(xì)化晶粒 密：減小氣孔 純：減少雜質(zhì)勻：個(gè)方向均勻，減少散射 ?。何諏由⑸鋵雍穸缺?平：吸收層減少界面反射提高材料韌性：細(xì)：細(xì)化晶粒 密：減小氣孔 純：減少雜質(zhì) 勻：受力均勻三、簡(jiǎn)答or論述高溫蠕變曲線階段（）oa在外力作用下發(fā)生瞬時(shí)彈性形變（）ab蠕變減速階段。特點(diǎn)是應(yīng)變速率隨時(shí)間遞減，其規(guī)律可表示為 （）bc 穩(wěn)定蠕變階段。特點(diǎn)是蠕變速率幾乎保持不變，即 （4）cd加速蠕變階段。 特點(diǎn)是應(yīng)變率隨時(shí)間增加而增加，最后到d點(diǎn)斷裂。影響蠕變的因素（1）溫度： 溫度升高，蠕變?cè)龃?。因?yàn)?升高，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和晶界錯(cuò)動(dòng)加快，擴(kuò)散系數(shù)增大。（2）應(yīng)力：蠕變隨應(yīng)力增加而增大，若對(duì)材料施加壓應(yīng)力，則增加了蠕變的阻力。 （）顯微結(jié)構(gòu)的影響： 氣孔率增加，蠕變率增大。晶粒越小，蠕變率越大。 玻璃相含量高,蠕變率增大；玻璃相對(duì)蠕變的影響取決于玻璃相對(duì)晶相的濕潤(rùn)程度，不濕潤(rùn)完全濕潤(rùn)。（4）組成：組成不同的材料其蠕變行為不同。即使組成相同，單獨(dú)存在和形成化合物，其蠕變行為不一樣。 （5）晶體結(jié)構(gòu)：共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)程度增加，擴(kuò)散及位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)降低，抗蠕變性能就較好。 滑移和攀移的區(qū)別：滑移通過(guò)剪應(yīng)力作用在一定滑移系統(tǒng)上進(jìn)行，與外力有關(guān)，而攀移是通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)行的，與晶體中的空位和間隙原子的濃度及擴(kuò)散系數(shù)等有關(guān)。熱膨脹機(jī)理：質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置時(shí)由于斥力與引力變化不同，使得引力大于斥力，隨著溫度升高，振幅增大，產(chǎn)生的熱振動(dòng)越劇烈，宏觀上表現(xiàn)為熱膨脹。金屬非金屬晶體滑移難易的比較：金屬由一種離子組成，金屬鍵無(wú)方向性，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，滑移系統(tǒng)多，非金屬組成復(fù)雜，共價(jià)鍵或離子鍵有方向，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，滑移系統(tǒng)少。為什么采用折射率和玻璃相近的膠將玻璃粘起來(lái)？除了最外和最內(nèi)的表面是玻璃和空氣的相對(duì)折射率外，內(nèi)部各界面都是玻璃和膠較小的折射率，從而大大減小了界面的反射損失。固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理（micro-mechanism）氣體導(dǎo)熱質(zhì)點(diǎn)間直接碰撞；金屬導(dǎo)熱自由電子間碰撞；固體導(dǎo)熱晶格振動(dòng)（格波）聲子碰撞，并且格波分為聲頻支和光頻支兩類。 提高抗熱沖擊斷裂性能的措施1提高材料強(qiáng)度，減小彈性模量E，使/E提高。2提高材料的熱導(dǎo)率，使 R提高。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。 提高材料透光性的措施1提高原材料純度2摻加外加劑：目的是降低材料的氣孔率，氣孔由于相對(duì)折射率的 關(guān)系，其影響程度遠(yuǎn)大于雜質(zhì)等其它結(jié)構(gòu)因素。3工藝措施：采取熱壓法比普通燒結(jié)法更便于排除氣孔，因而是獲得透明陶瓷較為有效的工藝，熱等靜壓法效果更好。閃電，打火機(jī)產(chǎn)生的原因：當(dāng)施加于電解質(zhì)上的電場(chǎng)強(qiáng)度或電壓增大到一定程度時(shí)，電解質(zhì)就由介電狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)，這一突變現(xiàn)象稱為電解質(zhì)的擊穿。電滯現(xiàn)象與電滯回線（以鈦酸鋇為例）磁滯現(xiàn)象與磁滯回線鐵電體的物理效應(yīng)：壓電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)、電致伸縮效應(yīng)、光學(xué)效應(yīng)壓電效應(yīng)：正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)（順壓電效應(yīng)）：某些電介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向?qū)ζ涫┝Χ顾冃螘r(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在它的一定表面上產(chǎn)生電荷，當(dāng)外力去掉后，又重新恢復(fù)不帶電狀態(tài)的現(xiàn)象。當(dāng)作用力方向改變時(shí)，電荷極性也隨著改變。逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）：當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)就在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)外加電場(chǎng)撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。熱釋電效應(yīng)：溫度引起自發(fā)極化強(qiáng)度發(fā)生變化,從而在它們的兩端產(chǎn)生異號(hào)的束縛電荷,這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng)。電致伸縮效應(yīng)：在壓電體中外電場(chǎng)還可以引起另一種類型的應(yīng)變，其大小與場(chǎng)強(qiáng)成比例，當(dāng)外場(chǎng)反向時(shí)應(yīng)變正負(fù)亦反號(hào)。后者是壓電效應(yīng)的逆效應(yīng)，不是電致伸縮。外電場(chǎng)所引起的壓電體的總應(yīng)變?yōu)槟鎵弘娦?yīng)與電致伸縮效應(yīng)之和 超導(dǎo)態(tài)的臨界參數(shù) （TC、JC、HC ）溫度（TC）超導(dǎo)體必須冷卻至某一臨界溫度以下才能保持其超導(dǎo)性。臨界電流密度（JC）通過(guò)超導(dǎo)體的電流密度必須小于某一臨界電流密度才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。臨界磁場(chǎng)（HC）施加給超導(dǎo)體的磁場(chǎng)必須小于某一臨界磁場(chǎng)才能保持超導(dǎo)體的超導(dǎo)性。 四、計(jì)算元素的熱容定律杜隆一珀替定律：恒壓下元素的原子熱容為Cp=25 J/(molK)表3.1 部分輕元素的原子熱容: 另一個(gè)是化合物的熱容定律柯普定律： 化合物分子熱容等于構(gòu)成該化合物各元素原子熱容之和。理論解釋：C=nici。其中，ni化合物中元素i的原子數(shù)；ci元素 i 的摩爾熱容。 【一克物質(zhì)的熱容稱為比熱容單位是J/（gK），一摩爾無(wú)知的熱容稱為摩爾熱容單位是J/(molK)】氣孔的彈性模量在兩相系統(tǒng)中，假定組成材料的兩相具有相同的泊松比，在外力作用下兩相的應(yīng)變相同，根據(jù)力的平衡條件，可得到（上限模量Eu）Eu=E1V1+E