無機(jī)非金屬材料性能

1、一、填空題每空1分,共12分二、名詞解釋題每題5分,共20分三、問答題(每題8分,共48分四、計(jì)算題(共20分,每題10分彈性模量E的本質(zhì)上限和下限彈性模量及有氣孔陶瓷的E金屬、非金屬晶體塑性變形難易程度不同的機(jī)理材料的理論強(qiáng)度微裂紋強(qiáng)度關(guān)于微裂紋強(qiáng)度公式的4個(gè)討論Griffith關(guān)于裂紋擴(kuò)展的能量判據(jù)線性斷裂力學(xué)判據(jù)KI=KIC應(yīng)力強(qiáng)度因子、斷裂韌性(物理意義、區(qū)別、聯(lián)系應(yīng)力、應(yīng)力強(qiáng)度因子克服材料脆性和改善其強(qiáng)度的措施及機(jī)理格波的分類熱容理論的發(fā)展(經(jīng)典、愛因斯坦、德拜晶態(tài)固體熱容規(guī)律熱膨脹的本質(zhì)熱膨脹機(jī)理熱膨脹系數(shù)滯后現(xiàn)象、原因比較同一組成的單晶、多晶、非晶態(tài)物質(zhì)的熱導(dǎo)率抗熱震性概念、陶瓷

2、材料在熱沖擊下的損壞類型抗熱沖擊斷裂和抗熱沖擊損傷因子與、E關(guān)系為何相反?熱穩(wěn)定性評價(jià)因子及其適用條件.載流子、離子電導(dǎo)、電子電導(dǎo)及物理效應(yīng)離子晶體中有什么電導(dǎo)機(jī)制?離子晶體里的離子都是載流子?載流子的遷移率的物理意義電導(dǎo)率的微觀本質(zhì)離子電導(dǎo)率與溫度關(guān)系關(guān)于離子載流子電導(dǎo)活化能的計(jì)算絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)電介質(zhì)半導(dǎo)化:雜質(zhì)缺陷、本征缺陷;價(jià)控半導(dǎo)體(結(jié)合例題玻璃電導(dǎo)特點(diǎn)降低玻璃電導(dǎo)的措施電極化、偶極子、電偶極矩、質(zhì)點(diǎn)的極化率、局部電場、極化強(qiáng)度等的概念克勞修斯-莫索蒂方程的使用范圍、意義、討論電介質(zhì)的基本極化機(jī)制及區(qū)別介電損耗的形式降低陶瓷介質(zhì)的tg 方法本征擊穿與熱擊穿影響電介質(zhì)擊穿

3、強(qiáng)度下降的因素(結(jié)合例子畫出鐵電體的電滯回線,各物理量的物理意義 不同類型磁性的磁化率大小作業(yè)1:無機(jī)非金屬材料為什么常溫下不容易產(chǎn)生塑性變形? 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)是在滑移面上進(jìn)行的,而無機(jī)材料的滑移系統(tǒng)較少。 無機(jī)材料的h較高,v 較小。 大多數(shù)無機(jī)材料是多晶材料,一個(gè)晶粒里有可能發(fā)生滑移,周圍晶粒對這種滑移有約束作用,滑移到晶界時(shí)就會(huì)停止。 無機(jī)材料所需分剪應(yīng)力特別大,當(dāng)分剪應(yīng)力還未達(dá)到所需分剪應(yīng)力時(shí),無機(jī)材料就可能發(fā)生斷裂。作業(yè)2:比較同一組成的單晶、多晶、非晶態(tài)無機(jī)材料的熱導(dǎo)率隨溫度的變化。(1對于晶體,在低溫下,僅考慮聲子間的碰撞,因此晶體的熱導(dǎo)率于溫度在低溫時(shí)有一峰值,在高溫晶體的熱導(dǎo)率不隨

4、溫度發(fā)生變化。但隨著溫度繼續(xù)升高,光子傳熱不可忽略,而光子的熱導(dǎo)率與溫度的三次方呈正比,因此熱導(dǎo)率隨溫度提高而增大。(2對于同組成的多晶體由于晶粒尺寸小、晶界多、缺陷多、晶界處雜質(zhì)多,對聲子散射大,因此同一種物質(zhì)多晶體的熱導(dǎo)率總比單晶小。(3對于非晶態(tài)相,可以把其看作直徑為幾個(gè)晶格間距的極細(xì)晶粒組成的多晶體。因此其平均自由程很小,而且?guī)缀醪浑S溫度發(fā)生變化,因此熱導(dǎo)率僅隨熱容發(fā)生變化。(4單晶和非晶態(tài)的熱導(dǎo)率隨溫度變化的關(guān)系如圖所示.非晶體的聲子導(dǎo)熱系數(shù)在所有溫度下都比晶體小;兩者在高溫下比較接近;兩者曲線的重大區(qū)別在于晶體有一峰值。 作業(yè)3:抗熱沖擊斷裂和抗熱沖擊損傷因子與、E 關(guān)系為何相反?

5、 原因在于二者判據(jù)不同。 前者以強(qiáng)度-應(yīng)力為判據(jù),認(rèn)為材料中熱應(yīng)力達(dá)到抗張強(qiáng)度極限后,材料就產(chǎn)生開裂,一旦有裂紋成核,就導(dǎo)致材料的完全破壞. 后者從斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)以應(yīng)變能-斷裂能為判據(jù)。認(rèn)為在實(shí)際材料中都存在一定的大小、數(shù)量的微裂紋,在熱沖擊作用下,這些裂紋產(chǎn)生、擴(kuò)展以及蔓延的程度與材料存在彈性應(yīng)變能和裂紋擴(kuò)展的斷裂表面能有關(guān).作業(yè)4:共引入了哪幾個(gè)熱穩(wěn)定性評價(jià)因子,簡要說明它們的適用條件.熱應(yīng)力斷裂抵抗因子對一般的玻璃第一熱應(yīng)力斷裂抵抗因子 ,若恰好達(dá)到材料強(qiáng)度,則出現(xiàn)開裂破壞. 第二熱應(yīng)力斷裂抵抗因子把熱應(yīng)力因子認(rèn)為只與Tmax 有關(guān)有些過于簡單,考慮了表面熱傳遞系數(shù) h 和熱導(dǎo)率等散熱因素,使表征材料熱穩(wěn)定性的理論更接近實(shí)際情況.第三熱應(yīng)力斷裂抵抗因子 主要用于確定材料所能允許的降溫時(shí)的最大冷卻速率兩個(gè)抗熱應(yīng)力損傷因子R ''' 、 R ''''用于比較具有相同斷裂表面能的材料。 用于比較具有不同斷裂表面能的材料。 (1f a p p