無機(jī)材料物理性能期末復(fù)習(xí)題匯總

無機(jī)材料物理性能期末復(fù)習(xí)題匯總編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編: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?（1-m）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(shè)電介質(zhì)中帶電質(zhì)點(diǎn)的電荷量q，在電場作用下極化后，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)展的動力是物體內(nèi)儲存的彈性應(yīng)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(rèn)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(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，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σ,τ的下標(biāo)第一個字母表示方向，第二個字母表示應(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，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(guān)的彈性稱為滯彈性。格波：處于格點(diǎn)上的原子的熱振動可描述成類似于機(jī)械波傳播的結(jié)果，這種波稱為格波，格波的一個特點(diǎn)是，其傳播介質(zhì)并非連接介質(zhì)，而是由原子、離子等形成的晶格。電介質(zhì)：指在電場作用下能建立極化的一切物質(zhì)。電偶極子：是指相距很近但有一距離的兩個符號相反而量值相等的電荷。蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時間延長而增加的現(xiàn)象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。突發(fā)性斷裂：斷裂源處的裂紋尖端所受的橫向拉應(yīng)力正好等于結(jié)合強(qiáng)度時，裂紋產(chǎn)生突發(fā)性擴(kuò)展。一旦擴(kuò)展，引起周圍應(yīng)力的再分配，導(dǎo)致裂紋的加速擴(kuò)展，這種斷裂稱為突發(fā)性斷裂。壓電效應(yīng)：不具有對稱中心的晶體在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內(nèi)部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷。當(dāng)外力去掉后，它又會恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。當(dāng)作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當(dāng)對不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場，晶體也會發(fā)生變形，電場去掉后，晶體的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。電致伸縮：當(dāng)在不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場時，晶體會發(fā)生變形，電場去掉后，晶體的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為電致伸縮現(xiàn)象，或稱為逆壓電效應(yīng)。鐵電體：具有自發(fā)極化且在外電場作用下具有電滯回線的晶體。三、問答題1．簡述KI和KIC的區(qū)別。答：KI應(yīng)力場強(qiáng)度因子：反映裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度的參量。KIC斷裂韌度：當(dāng)應(yīng)力場強(qiáng)度因子增大到一臨界值時，帶裂紋的材料發(fā)生斷裂，該臨界值稱為斷裂韌性。KI是力學(xué)度量，它不僅隨外加應(yīng)力和裂紋長度的變化而變化，也和裂紋的形狀類型，以及加載方式有關(guān)，但它和材料本身的固有性能無關(guān)。而斷裂韌性KIC則是反映材料阻止裂紋擴(kuò)展的能力，因此是材料的固有性質(zhì)。2.簡述位移極化和松馳極化的特點(diǎn)。答：位移式極化是一種彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量；松弛極化與熱運(yùn)動有關(guān)，完成這種極化需要一定的時間，并且是非彈性的，因而消耗一定的能量。3.為什么金屬材料有較大的熱導(dǎo)率，而非金屬材料的導(dǎo)熱不如金屬材料好答：固體中導(dǎo)熱主要是由晶格振動的格波和自由電子運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。在金屬中由于有大量的自由電子，而且電子的質(zhì)量很輕，所以能迅速地實(shí)現(xiàn)熱量的傳遞。雖然晶格振動對金屬導(dǎo)熱也有貢獻(xiàn)，但只是很次要的。在非金屬晶體，如一般離子晶體的晶格中，自由電子是很少的，晶格振動是它們的主要導(dǎo)熱機(jī)構(gòu)。因此，金屬一般都具有較非金屬材料更大的熱導(dǎo)率。4．說明圖中三條應(yīng)力-應(yīng)變曲線的特點(diǎn)，并舉例說明其對應(yīng)的材料。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(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)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槭裁创穑河卸鄩K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(jī)晶態(tài)固體的熱容隨溫度的變化規(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／(K·mo1)，低于θD時與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，熱容都是從低溫時的一個低的數(shù)值增加到1273K左右的近似于25J／K·mol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)率、復(fù)介電常數(shù)的復(fù)項(xiàng)。多種方法對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，從而增韌的效果，這統(tǒng)稱為相變增韌。第二相顆粒相變韌化（transformationtoughening）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t-ZrO2晶粒的區(qū)域時，在裂紋尖端應(yīng)力場的作用下，將會導(dǎo)致t-ZrO2發(fā)生tm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(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。同時由于相變粒子的體積膨脹而對裂紋產(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tm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，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，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），表示材料保持磁化、反抗退磁的能力。據(jù)此大小可以區(qū)分軟磁和硬磁。μ——磁導(dǎo)率（=B/H），表示材料能夠傳導(dǎo)和通過磁力線的能力。Oabc段表示材料從宏觀無磁性到有磁性的磁化過程；cdefghc段表示物質(zhì)在外加磁場中磁化、退磁再磁化的過程，因?yàn)橥舜诺倪^程滯后于磁化曲線，故又稱此曲線為磁滯回線。由該曲線圍成的空間有明確的物理意義，即曲線圍起的面積越大，矯頑力（Hc）越大，要求的矯頑場強(qiáng)越大，磁化所需的能量越大，磁性材料就越“硬”；反之，曲線圍起的面積越小，磁性材料就越“軟”。μμdefgh3.論述大多數(shù)無機(jī)非金屬材料在常溫下不能產(chǎn)生塑性形變的原因。答：無機(jī)非金屬材料的組成主要是晶體材料，原則上講可以通過位錯的滑移實(shí)現(xiàn)塑性變形。但是由于陶瓷晶體多為離子鍵或共價鍵，具有明顯的方向性。同號離子相遇，斥力極大，只有個別滑移系能滿足位錯運(yùn)動的幾何條件和靜電作用條件。晶體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，滿足這種條件就愈困難。另外，陶瓷材料一般呈多晶狀態(tài)，而且還存在氣孔、微裂紋、玻璃相等。其晶粒在空間隨機(jī)分布，不同方向的晶粒，其滑移面上的剪應(yīng)力差別很大。即使個別晶粒已達(dá)臨界剪應(yīng)力而發(fā)生滑移，也會受到周圍晶粒的制約，使滑移受到阻礙而終止。所以多晶材料更不容易產(chǎn)生滑移。所以大多數(shù)無機(jī)非金屬材料在常溫下不能進(jìn)行塑性變形。4.用固體能帶理論說明什么是導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體，并予以圖示。答：根據(jù)能帶理論，晶體中并非所有電子，也并非所有的價電子都參與導(dǎo)電，只有導(dǎo)帶中的電子或價帶頂部的空穴才能參與導(dǎo)電。從下圖可以看出，導(dǎo)體中導(dǎo)帶和價帶之間沒有禁區(qū)，電子進(jìn)入導(dǎo)帶不需要能量，因而導(dǎo)電電子的濃度很大。在絕緣體中價帶和導(dǎo)期隔著一個寬的禁帶Eg，電子由價帶到導(dǎo)帶需要外界供給能量，使電子激發(fā)，實(shí)現(xiàn)電子由價帶到導(dǎo)帶的躍遷，因而通常導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子濃度很小。半導(dǎo)體和絕緣體有相類似的能帶結(jié)構(gòu)，只是半導(dǎo)體的禁帶較窄(Eg小)，電子躍遷比較容易。五、計(jì)算題（每題5分，共20分）1.一圓桿的直徑為2.5mm、長度為25cm并受到4500N的軸向拉力，若直徑拉細(xì)至2.4mm，且拉伸變形后圓桿的體積不變,求在此拉力下的真應(yīng)力、真應(yīng)變、名義應(yīng)力和名義應(yīng)變，并比較討論這些計(jì)算結(jié)果。解：根據(jù)題意可得下表拉伸前后圓桿相關(guān)參數(shù)表體積V/mm3直徑d/mm圓面積S/mm2拉伸前1227.22.54.909拉伸后1227.22.44.524由計(jì)算結(jié)果可知：真應(yīng)力大于名義應(yīng)力，真應(yīng)變小于名義應(yīng)變。2.一材料在室溫時的楊氏模量為3.5×108N/m2,泊松比為0.35，計(jì)算其剪切模量和體積模量。解：根據(jù)可知：3.一陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa)，試計(jì)算其上限和下限彈性模量。若該陶瓷含有5%的氣孔，再估算其上限和下限彈性模量。解：令E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。則有FττNτ60°53°Ф3mmFττNτ60°53°Ф3mm4.一圓柱形Al2O3晶體受軸向拉力F，若其臨界抗剪強(qiáng)度τf為135MPa,求沿圖中所示之方向的滑移系統(tǒng)產(chǎn)生滑移時需要的最小拉力值，并求滑移面的法向應(yīng)力。解：5.融熔石英玻璃的性能參數(shù)為：E=73Gpa；γ=1.56J/m2；理論強(qiáng)度σth=28Gpa。如材料中存在最大長度為2μm的內(nèi)裂，且此內(nèi)裂垂直于作用力方向，計(jì)算由此導(dǎo)致的強(qiáng)度折減系數(shù)。解：2c=2μmc=1×10-6m=強(qiáng)度折減系數(shù)=1-0.269/28=0.996.一鋼板受有長向拉應(yīng)力350MPa，如在材料中有一垂直于拉應(yīng)力方向的中心穿透缺陷，長8mm(=2c)。此鋼材的屈服強(qiáng)度為1400MPa，計(jì)算塑性區(qū)尺寸r0及其裂縫半長c的比值。討論用此試件來求KIC值的可能性。==39.23Mpa.m1/2>0.021用此試件來求KIC值的不可能。7.一陶瓷零件上有一垂直于拉應(yīng)力的邊裂，如邊裂長度為：（1）2mm；(2)0.049mm；(3)2μm；分別求上述三種情況下的臨界應(yīng)力。設(shè)此材料的斷裂韌性為1.62MPa.m2。討論講結(jié)果。Y=1.12=1.98=(1)c=2mm,(2)c=0.049mm,c=2um,8．康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：λ=0.021J/(cm﹒s﹒℃)；α=4.6×10-6/℃；σp=7.0Kg/mm2，E=6700Kg/mm2，μ=0.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。第一沖擊斷裂抵抗因子：==170℃第二沖擊斷裂抵抗因子：=170×0.021=3.57J/(cm﹒s)9.一熱機(jī)部件由反應(yīng)燒結(jié)氮化硅制成，其熱導(dǎo)率λ=0.184J/(cm.s.℃)，最大厚度=120mm.如果表面熱傳遞系數(shù)h=0.05J/(cm2.s.℃),假定形狀因子S=1，估算可茲應(yīng)用的熱沖擊最大允許溫差。解：=226×0.184=447℃10.光通過一塊厚度為1mm的透明Al2O3板后強(qiáng)度降低了15%，試計(jì)算其吸收和散射系數(shù)的總和。解:11.一截面為0.6cm2，長為1cm的n型GaAs樣品，設(shè)，，試求該樣品的電阻。 《材料物理性能》第一章材料的力學(xué)性能1-1一圓桿的直徑為2.5mm、長度為25cm并受到4500N的軸向拉力，若直徑拉細(xì)至2.4mm，且拉伸變形后圓桿的體積不變,求在此拉力下的真應(yīng)力、真應(yīng)變、名義應(yīng)力和名義應(yīng)變，并比較討論這些計(jì)算結(jié)果。解：由計(jì)算結(jié)果可知：真應(yīng)力大于名義應(yīng)力，真應(yīng)變小于名義應(yīng)變。1-5一陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa)，試計(jì)算其上限和下限彈性模量。若該陶瓷含有5%的氣孔，再估算其上限和下限彈性模量。解：令E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。則有當(dāng)該陶瓷含有5%的氣孔時，將P=0.05代入經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式E=E0(1-1.9P+0.9P2)可得，其上、下限彈性模量分別變?yōu)?31.3GPa和293.1GPa。1-6試分別畫出應(yīng)力松弛和應(yīng)變?nèi)渥兣c時間的關(guān)系示意圖，并算出t=0,t=和t=時的縱坐標(biāo)表達(dá)式。解：Maxwell模型可以較好地模擬應(yīng)力松弛過程：Voigt模型可以較好地模擬應(yīng)變?nèi)渥冞^程：以上兩種模型所描述的是最簡單的情況，事實(shí)上由于材料力學(xué)性能的復(fù)雜性，我們會用到用多個彈簧和多個黏壺通過串并聯(lián)組合而成的復(fù)雜模型。如采用四元件模型來表示線性高聚物的蠕變過程等。FττNτ60°53°FττNτ60°53°Ф3mm解：第二章脆性斷裂和強(qiáng)度2-1求融熔石英的結(jié)合強(qiáng)度，設(shè)估計(jì)的表面能力為1.75J/m2;Si-O的平衡原子間距為1.6*10-8cm;彈性模量從60到75Gpa=2-2融熔石英玻璃的性能參數(shù)為：E=73Gpa；γ=1.56J/m2；理論強(qiáng)度σth=28Gpa。如材料中存在最大長度為2μm的內(nèi)裂，且此內(nèi)裂垂直于作用力方向，計(jì)算由此導(dǎo)致的強(qiáng)度折減系數(shù)。2c=2μmc=1*10-6m=強(qiáng)度折減系數(shù)=1-0.269/28=0.992-5一鋼板受有長向拉應(yīng)力350MPa，如在材料中有一垂直于拉應(yīng)力方向的中心穿透缺陷，長8mm(=2c)。此鋼材的屈服強(qiáng)度為1400MPa，計(jì)算塑性區(qū)尺寸r0及其裂縫半長c的比值。討論用此試件來求KIC值的可能性。==39.23Mpa.m1/2>0.021用此試件來求KIC值的不可能。2-6一陶瓷零件上有一垂直于拉應(yīng)力的邊裂，如邊裂長度為：（1）2mm;(2)0.049mm;(3)2um,分別求上述三種情況下的臨界應(yīng)力。設(shè)此材料的斷裂韌性為1.62MPa.m2。討論講結(jié)果。解：Y=1.12=1.98=c=2mm,c=0.049mm,（3）c=2um,2-4一陶瓷三點(diǎn)彎曲試件，在受拉面上于跨度中間有一豎向切口如圖。如果E=380Gpa，μ=0.24，求KIc值，設(shè)極限荷載達(dá)50Kg。計(jì)算此材料的斷裂表面能。解c/W=0.1,Pc=50*9.8N,B=10,W=10，S=40代入下式：==62*（0.917-0.145+0.069-0.012+0.0012）=1.96*0.83==1.63Pam1/2J/m2第三章材料的熱學(xué)性能2-1計(jì)算室溫（298K）及高溫（1273K）時莫來石瓷的摩爾熱容值，并請和按杜龍-伯蒂規(guī)律計(jì)算的結(jié)果比較。當(dāng)T=298K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96*10-3*298-26.68*105/2982=87.55+4.46-30.04=61.97*4.18J/mol.K當(dāng)T=1273K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96*10-3*1293-26.68*105/12732=87.55+19.34-1.65=105.24*4.18J/mol.K=438.9J/mol.K據(jù)杜隆-珀替定律：(3Al2O3.2SiO4)Cp=21*24。94=523.74J/mol.K 2-2康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：λ=0.021J/(cm.s.℃);α=4.6*10-6/℃;σp=7.0Kg/mm2.E=6700Kg/mm2,μ=0.25.求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。第一沖擊斷裂抵抗因子：==170℃第二沖擊斷裂抵抗因子：=170*0.021=3.57J/(cm.s)2-3一熱機(jī)部件由反應(yīng)燒結(jié)氮化硅制成，其熱導(dǎo)率λ=0.184J/(cm.s.℃)，最大厚度=120mm.如果表面熱傳遞系數(shù)h=0.05J/(cm2.s.℃),假定形狀因子S=1，估算可茲應(yīng)用的熱沖擊最大允許溫差。解：=226*0.184==447℃第四章材料的光學(xué)性能3-1．一入射光以較小的入射角i和折射角r通過一透明明玻璃板,若玻璃對光的衰減可忽略不計(jì),試證明明透過后的光強(qiáng)為(1-m)2解：W=W’+W’’其折射光又從玻璃與空氣的另一界面射入空氣則3-2光通過一塊厚度為1mm的透明Al2O3板后強(qiáng)度降低了15%，試計(jì)算其吸收和散射系數(shù)的總和。解:第五章材料的電導(dǎo)性能4-1實(shí)驗(yàn)測出離子型電導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度的相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)學(xué)回歸分析得出關(guān)系式為：試求在測量溫度范圍內(nèi)的電導(dǎo)活化能表達(dá)式。若給定T1=500K，σ1=10-9（T2=1000K，σ2=10-6（計(jì)算電導(dǎo)活化能的值。解：（1）==W=式中k=（2）B=-3000W=-ln10.(-3)*0.86*10-4*500=5.94*10-4*500=0.594eV4-3本征半導(dǎo)體中，從價帶激發(fā)至導(dǎo)帶的電子和價帶產(chǎn)生的空穴參與電導(dǎo)。激發(fā)的電子數(shù)n可近似表示為：，式中N為狀態(tài)密度，k為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對溫度。試回答以下問題：（1）設(shè)N=1023cm-3,k=8.6”*10-5eV.K-1時,Si(Eg=1.1eV),TiO2(Eg=3.0eV)在室溫（20℃）和500℃時所激發(fā)的電子數(shù)（cm-3）各是多少：（2）半導(dǎo)體的電導(dǎo)率σ（Ω-1.cm-1）可表示為，式中n為載流子濃度（cm-3），e為載流子電荷（電荷1.6*10-19C）,μ為遷移率（cm2.V-1.s-1）當(dāng)電子（e）和空穴（h）同時為載流子時，。假定Si的遷移率μe=1450（cm2.V-1.s-1），μh=500（cm2.V-1.s-1），且不隨溫度變化。求Si在室溫（20℃）和500℃時的電導(dǎo)率解：（1）Si20℃=1023*e-21.83=3.32*1013cm-3500℃=1023*e-8=2.55*1019cm-