材料物理考題B

1、 課程號： 0302053 材料物理A期末考試試卷（B）考試形式：閉卷考試 考試時間：120分鐘班號_ 學(xué)號_ 姓名_ 得分_題號一二三四總分得分一、填空題(每小題3分，共30分)1.一陶瓷含體積百分比為95%的Al2O3(E=380GPa)和5%的玻璃相(E=84GPa)，其上限彈性模量為_331.33GPa_；下限彈性模量為_293.11GPa_。2.物質(zhì)的磁性分為 三類 類；分別為 順磁性 ； 抗磁性 ； 鐵磁性 。3鐵電疇的定義是 鐵電體從順電相變?yōu)殍F電相具有自發(fā)極化，這種自發(fā)極化一致的區(qū)域叫做鐵電疇 。4.描述材料熱學(xué)性能的指標(biāo)有 熱容 ；熱傳導(dǎo)系數(shù) ；熱膨脹系數(shù) 。5.影響蠕變的主

2、要因素 溫度 ； 應(yīng)力 ； 組成 ； 顯微結(jié)構(gòu) ； 晶體結(jié)構(gòu) 。6.采用 霍爾效應(yīng) 實驗可以確定材料是電子導(dǎo)電，采用 電解效應(yīng) 實驗可以確定材料是離子導(dǎo)電。7.離子擴散的主要形式有 間隙擴散 ； 空位擴散 ； 亞晶格間隙擴散 。8.介質(zhì)擊穿的主要形式有 電擊穿 ； 熱擊穿 ； 化學(xué)擊穿 。9.壓電效應(yīng)可分為 2 類， 分別是 正壓電效應(yīng) 和 負(fù)壓電效應(yīng) 。10.根據(jù)斷裂前發(fā)生塑性形變的情況，大體上可把材料的斷裂方式分為 脆性 斷裂和 韌性 斷裂，其中 脆性 斷裂具有很大的危險性! 二、簡答題(每小題5分，共40分)1已知鐵的表面能，楊氏模量，晶格常數(shù)，求鐵的最大斷裂強度；如果在鐵中存在一個長度

3、為的裂紋，此時鐵的斷裂強度與沒有裂紋存在時一樣嗎？若不一樣，請算出斷裂強度的大??？不一樣，2簡述裂紋的起源與快速擴展的原因？（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，在這些缺陷處就會引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋成核。（2）材料表面的機械損傷與化學(xué)腐蝕形成表面裂紋。（3）由于熱應(yīng)力形成裂紋。裂紋快速擴展的原因：裂紋擴展是單位面積所釋放的能量大于形成新的單位表面所需要的表面能1晶體微觀結(jié)構(gòu)的缺陷，應(yīng)力在缺陷處集中生成裂紋的核 2由于表面的機械損傷、化學(xué)腐蝕產(chǎn)生表面裂紋 3 由于熱應(yīng)力的作用產(chǎn)生裂紋快速擴展的原因：材料在形成新裂紋時所釋放的能量大于新表面形成時所需的表面能3提高無機材料透光性的措

4、施有哪些?(1)提高原材料純度, (2) 摻加外加劑, (3) 改變工藝措施1提高純度 2添加外加劑 3改變工藝措施提高原材料純度，摻加外加劑 改良工藝措施4說出電子遷移率 中各參量的物理意義？影響遷移率的主要因素是什么？J：電子兩次碰撞所需時間的平均值，e是電子所帶電荷，m是電子的有效質(zhì)量電子及空穴的有效質(zhì)量，散射的強弱，摻雜濃度和溫度是連續(xù)碰撞兩次的時間，e是電子的電量，m*是電子的有效質(zhì)量；主要因素有：電子和空穴有效質(zhì)量的大小，散射的強弱，摻雜濃度和溫度。5建立的重要意義及適用范圍？建立了宏觀量e和微觀量a之間的關(guān)系，提供了計算介電性能參數(shù)的方法適用范圍：分子間作用小的氣體，非極化液體或

5、固體，NaCl類型和具有適當(dāng)對稱結(jié)構(gòu)的晶體重要意義：建立了宏觀量er與微觀量a之間的關(guān)系，提供了計算介電性能參數(shù)的方法；適用范圍：分子間作用很弱的氣體、非極性液體和非極性固體，一些NaCl型離子晶體和具有適當(dāng)對稱的晶體。 6畫出典型的矩磁材料的磁滯回線，并簡單說明矩磁材料的應(yīng)用。磁滯線呈矩形，在兩方面的剩磁正好能表示計算機中的“0”和“1”，因此矩磁性材料常用于制作“記憶”元件。磁滯回線呈矩形，在兩個方向上的剩磁可用于表示計算機二進制的“0”和“1”，故適合于制成“記憶”元件。（3分）7為什么金屬的電阻因溫度升高而增大，而半導(dǎo)體的電阻卻因溫度的升高而減?。拷饘僭跍囟壬咧?，自由電子的碰撞加劇

6、，對電子的定向運動起到阻礙作用，因而電阻增大，而半導(dǎo)體只有溫度升高時才能激發(fā)電子，且數(shù)量很少，所以電阻較小當(dāng)金屬溫度升高時，自由電子碰撞的次數(shù)增多，阻礙了電子的運動，因而電阻增大。而半導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時才能激發(fā)出電子，并且是少數(shù)的，因而電阻減小。8簡述介質(zhì)損耗的概念及分類。概念：電解質(zhì)在電廠作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量，成為電解質(zhì)的損耗功率，又叫介質(zhì)損耗分類：電導(dǎo) 電離 結(jié)構(gòu) 極化介質(zhì)損耗的概念：電介質(zhì)在電場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量，稱為電介質(zhì)的損耗功率，簡稱介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗的分類：電導(dǎo)損耗、極化損耗、電離損耗、結(jié)構(gòu)損耗、宏觀結(jié)構(gòu)不均勻的介質(zhì)損耗。三、計算題（每小題10

7、分，共20分）1. 無機材料絕緣電阻的測量試樣的外徑f50mm，厚度h=2mm，電極尺寸如下圖所示，其中D126mm，D238mm，D348mm，另一面為全電極。采用直流三端電極法進行測量。（1） 請畫出測量試樣體電阻率和表面電阻率的接線電路圖。hagD1D2D3f（2） 若采用500V直流電源測出試樣的體電阻為250MW，表面電阻為50MW，計算該材料的體電阻率和表面電阻率。2康寧1723玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：熱導(dǎo)率= 0.021J/(cm.s.)；線膨脹系數(shù)=4.6×10-6/；極限抗拉強度=7.0kg/mm2, 彈性模量E = 6700Kg/mm2,切變模量= 0

8、.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。四綜合分析題（10分）簡述固體熱膨脹的微觀機理，并分析影響熱膨脹的因素。附：基本公式1 第一、第二和第三熱斷裂抵抗因子分別為2介質(zhì)對光吸收的一般規(guī)律： 3光散射方程： 4反射系數(shù)(m) ： 5費米分布函數(shù)： 6體電阻率的理論表達(dá)式： 體電阻率的實驗表達(dá)式： 7薄圓片式樣表面電阻率表達(dá)式： 8導(dǎo)帶中導(dǎo)電電子的濃度：價帶中空穴的濃度：9滑移面上F方向的應(yīng)力為 ： 10理論斷裂強度：11格利菲斯裂紋斷裂強度： 12胡克定律： 課程號： 0302053 材料物理A期末考試試卷B標(biāo)準(zhǔn)答案考試形式：閉卷考試 考試時間：120分鐘一. 填空題(每小題3分，共30分)1

9、.上限彈性模量為331.33GPa; 下限彈性模量為293.11GPa 。 2.物質(zhì)的磁性分為3類；分別為順磁性、抗磁性、鐵磁性。 3.鐵電疇的定義是：鐵電體從順電相轉(zhuǎn)變?yōu)殍F電相時具有自發(fā)極化，自發(fā)極化一 致的區(qū)域稱為鐵電疇。 4.描述無機材料熱學(xué)性能的指標(biāo)有：熱熔，熱傳導(dǎo)系數(shù)，熱膨脹系數(shù)。 5.影響蠕變的主要因素有：溫度、應(yīng)力、顯微結(jié)構(gòu)、組成、晶體結(jié)構(gòu)。 6.采用霍爾效應(yīng)實驗可以確定材料是電子導(dǎo)電，采用電解效應(yīng)實驗可以確定材料是離子導(dǎo)電。7.離子擴散的主要形式有：空位擴散，間隙擴散，亞晶格擴散。 8.電解質(zhì)擊穿的主要形式有：電擊穿，熱擊穿，化學(xué)擊穿。 9.壓電效應(yīng)通?？煞譃?類，分別是正壓電

10、效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)。 10. 延性 (韌性)，脆性，脆性二、簡答題(每小題5分，共40分)1. ，2（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，在這些缺陷處就會引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋成核。（2）材料表面的機械損傷與化學(xué)腐蝕形成表面裂紋。（3）由于熱應(yīng)力形成裂紋。3(1)提高原材料純度, (2) 摻加外加劑, (3) 改變工藝措施4是連續(xù)碰撞兩次的時間，e是電子的電量，m*是電子的有效質(zhì)量；主要因素有：電子和空穴有效質(zhì)量的大小，散射的強弱，摻雜濃度和溫度。5重要意義：建立了宏觀量er與微觀量a之間的關(guān)系，提供了計算介電性能參數(shù)的方法；適用范圍：分子間作用很弱的氣體、非極性液體和非極性固體，

11、一些NaCl型離子晶體和具有適當(dāng)對稱的晶體。 6典型矩磁材料的磁滯回線： 繪圖（2分）磁滯回線呈矩形，在兩個方向上的剩磁可用于表示計算機二進制的“0”和“1”，故適合于制成“記憶”元件。 （3分）7當(dāng)金屬溫度升高時，自由電子碰撞的次數(shù)增多，阻礙了電子的運動，因而電阻增大。而半導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時才能激發(fā)出電子，并且是少數(shù)的，因而電阻減小。8介質(zhì)損耗的概念：（2分）電介質(zhì)在電場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量，稱為電介質(zhì)的損耗功率，簡稱介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗的分類：（3分）電導(dǎo)損耗、極化損耗、電離損耗、結(jié)構(gòu)損耗、宏觀結(jié)構(gòu)不均勻的介質(zhì)損耗。三、計算題（每小題10分，共20分）1. 無機材料絕緣電阻的

12、測量試樣的外徑f50mm，厚度h=2mm，電極尺寸如下圖所示，其中D126mm，D238mm，D348mm，另一面為全電極。采用直流三端電極法進行測量。（1）請畫出測量試樣體電阻率和表面電阻率的接線電路圖。（4分）（2）若采用500V直流電源測出試樣的體電阻為250MW，表面電阻為50MW，計算該材料的體電阻率和表面電阻率。（6分）abgr1hr2EVA2.康寧玻璃（硅酸鋁玻璃）具有下列性能參數(shù)：熱導(dǎo)率= 0.021J/(cm.s.)；線膨脹系數(shù)= 4.610-6/；極限抗拉強度= 7.0kg/mm2, 彈性模量E=6700Kg/mm2,切變模量=0.25。求第一及第二熱沖擊斷裂抵抗因子。解：根據(jù) =170.3ºC （5分） （5分）四綜合分析題（10分）簡述固體熱膨脹的微觀機理，并分析影響熱膨脹的因素。機理分析：固體材料的熱膨脹本質(zhì)，歸結(jié)為點陣結(jié)構(gòu)中的質(zhì)點間的平均距離隨溫度升高而增大。由圖1可以看到，質(zhì)點在平衡位置