河南理工大學(xué)材料物理性能試卷

材料08-1班材料物理性能試卷一、 填空題（每空1分共20分）1、 聲子的準(zhǔn)粒子性表現(xiàn)在聲子的動(dòng)量不確定、系統(tǒng)中聲子的數(shù)目不守恒。2、 影響蠕變的因素有:溫度、應(yīng)力、晶體的組成、顯微結(jié)構(gòu)。3、 裂紋擴(kuò)展方式有：張開(kāi)型、滑開(kāi)型和撕開(kāi)型。4、 影響電導(dǎo)率的因素有：溫度、晶體結(jié)構(gòu)、晶格缺陷5磁疇形成的原因有交換作用和超交換作用6、 材料的折射率隨入射光頻率的減少而減少的性質(zhì)，成為折射率的色散7、 介質(zhì)材料在外電場(chǎng)作用下發(fā)生擊穿分為兩種方式：電子擊穿和熱擊穿8、 非晶態(tài)玻璃材料的電導(dǎo)有離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)9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)生很大的因應(yīng)力，使坯體產(chǎn)生微裂紋二、 名詞解釋?zhuān)款}3分共30分）1結(jié)合能：把晶體分離為自由原子所需的能量。2滯彈性：彈性模量依賴(lài)于時(shí)間的現(xiàn)象。3動(dòng)態(tài)疲勞：材料在循環(huán)應(yīng)力作用下的破壞。4抗熱震性：材料承受溫度的急劇變化而抵抗破壞的能力5雙折射：當(dāng)光束通過(guò)各向異性介質(zhì)的表面時(shí)，由于在各方向上的折射程度不同，折射光會(huì)分成兩束沿著不同方向傳播，這種現(xiàn)象稱(chēng)為雙折射。6磁致伸縮效應(yīng)：使消磁狀態(tài)的鐵磁體磁化，一般情況下其尺寸會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為磁致伸縮效應(yīng)。7磁光效應(yīng)：光屬于電磁波，其電場(chǎng)、磁場(chǎng)和傳播方向相互垂直，因此在光通過(guò)透明的鐵磁性材料時(shí)，由于光與自發(fā)磁化相互作用，會(huì)出現(xiàn)特異的光學(xué)現(xiàn)象，稱(chēng)此現(xiàn)象為磁光效應(yīng)。8組分缺陷：非化學(xué)計(jì)量配比的化合物中，由于晶體化學(xué)組成的偏離，形成了離子空位或間隙離子等晶格缺陷，既組分缺陷9電子位移極化：在外電場(chǎng)作用下，原子外圍的電子云相對(duì)于原子核發(fā)生相對(duì)位移形成的極化叫電子位移極化。10鐵電性：電偶極子由于它們的相互作用而產(chǎn)生的自發(fā)平行排列的現(xiàn)象三、判斷題（每題1分共10分）1、 氧化鋁和金紅石瓷都可以制成透光率很高的陶瓷（X）2、 由于晶面指數(shù)小的面，原子的面密度打，因此面間距離越大原子間的作用越小，易產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng) （J）3、 結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)，有可能在結(jié)構(gòu)中存在缺陷，但是黏度不下降（X）4、 物質(zhì)的磁性包括順磁性、逆磁性、鐵磁性和反鐵磁性四中（X）5、 介質(zhì)材料的電擊穿理論是氣體放電的碰撞電離理論的基礎(chǔ)（X）6、 在應(yīng)力及熱波動(dòng)的作用下，受拉的晶屆上空位濃度大大增加，這些空位大量聚集，可形成客觀的裂紋，這種裂紋逐步擴(kuò)展導(dǎo)致斷裂（J）7、 在一定的環(huán)境、溫度和應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子作用大，材料關(guān)鍵裂紋尖端處，裂紋擴(kuò)展動(dòng)力與裂紋擴(kuò)展阻力的比較，構(gòu)成裂紋開(kāi)裂或止裂的條件（J）8、 一般晶體的結(jié)構(gòu)類(lèi)型相同時(shí)，結(jié)合能大的熔點(diǎn)也比較高，所以通常熔點(diǎn)高的膨脹系數(shù)也?。↗）9、 非晶態(tài)固體由于結(jié)構(gòu)比警惕疏松造成大量的弱聯(lián)系離子，因而表現(xiàn)為較大的離子電導(dǎo)（V）10、 在一個(gè)實(shí)際介質(zhì)的樣品上一電場(chǎng)，所產(chǎn)生的極化過(guò)程是瞬間完成的（X）四、簡(jiǎn)答題（每題5分共20分）1、簡(jiǎn)述熱擊穿的本質(zhì)答：熱擊穿的本質(zhì)是出于電場(chǎng)中的介質(zhì)，由于其中的介質(zhì)損耗而發(fā)熱，當(dāng)外加電壓足夠高時(shí)，可能從散熱與發(fā)熱的熱平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)入不平衡狀態(tài)，若發(fā)熱量比散去的熱量多，熱量就在介質(zhì)內(nèi)部積聚，使介質(zhì)溫度升高。而溫度的升高又導(dǎo)致電導(dǎo)率和損耗的進(jìn)一步增加。如此惡性循環(huán)，最終引起材料損失絕緣性能，出現(xiàn)永久性損壞，這就是熱擊穿。簡(jiǎn)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(wàn)，減小彈性模量E。（2）提高材料的熱導(dǎo)率c。（3）減小材料的熱膨脹系數(shù)a。（4）減小表面熱傳遞系數(shù)h。（5）減小產(chǎn)品的有效厚度rm。3、多晶多相無(wú)機(jī)材料中裂紋產(chǎn)生的原因是什么？（1） 由于晶體微觀結(jié)構(gòu)中存在缺陷，當(dāng)受到外力作用時(shí)，在這些缺陷處就引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋成核，例如位錯(cuò)在材料中運(yùn)動(dòng)會(huì)受到各種阻礙：（2） 材料表面的機(jī)械損傷與化學(xué)腐蝕形成表面型紋，一這種表面裂紋最危險(xiǎn)，裂紋的擴(kuò)展常常由表面裂紋開(kāi)始。（3） 由于熱應(yīng)力而形成裂紋。大多數(shù)陶瓷是多晶多相體，晶粒在材料內(nèi)部取向不同，不同相的熱膨膨系數(shù)也不同，這樣就會(huì)因各方向膨脹（或收縮）不同而在晶界或相界出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋生成。（4） 由于晶體的各向異性引起，如彈性模量的各向異性導(dǎo)致晶粒間存在一應(yīng)力，如果該應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度則出現(xiàn)微裂紋。五、計(jì)算題（每題10分共20分）1、求熔融石英的理論結(jié)合強(qiáng)度，設(shè)表面能力為1.75J/m2;Si—O的平衡原子間距為1.6X10-8cm;彈性模量從60到75GPa。:瓦解：材料的理論強(qiáng)度為七=1：—— 其中Y=1.75J/m2th\aa=1.6X10-8cm=1.6X10-10m：60X109X1.75*—因此當(dāng)彈性模量E=60GPa時(shí)，b由=』]6x1010 =25.62GPa'75x109x1.75 當(dāng)彈性模量E=75GPa時(shí)，b^=[]6小的=28.64GPa熔融石英的理論結(jié)合強(qiáng)度為25.6GPa~28.6GPa2、一透明陶瓷板厚度為1mm，用來(lái)測(cè)定光的吸收系數(shù)。如果光通過(guò)此板之后，其強(qiáng)度降低了15%，計(jì)算吸收和散射系數(shù)的總和。（10分）解：光通過(guò)介質(zhì)之后的強(qiáng)度為I=10（1-m）2e-（