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无机材料物理性能试题及参考答案 无机材料物理性能这本书在无机材料的断裂力学及缺陷电导的应用方面的阐述均有特色,这些是当前无机非金属材料研究中的重要方向。以下是由阳光网关于无机材料物理性能试题的内容，希望大家喜欢! 一、填空题(每题2分，共36分) 1、电子电导时，载流子的主要散射机构有晶格振动的散射。 2、无机材料的热容与材料结构的关系，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3的热容-温度曲线基本一致。 3、电导)和杂质电导。在高温下本征电导特别显著，在低温下杂质电导最为显著。 4、固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越。 5、电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。 6、导电材料中载流子是、和空位。 7、中载流子的类型。 8、非晶体的导热率(不考虑光子导热的贡献)在所有温度下都比晶体的小。在高温下，二者的导热率比较接近。 9、固体材料的热膨胀的本质为：大。 10、电导率的一般表达式为iniqiii。其各参数ni、qi和i的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。 11、晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。 12、和之间的关系为色散关系。 13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。 14、3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。 15、生漫反射。 16、用高反射率，厚釉层和高的散射系数，可以得到良好的乳浊效果。 17、色散。 二、问答题(每题8分，共48分) 1、简述以下概念：顺磁体、铁磁体、软磁材料。 答：(1)顺磁体：原子内部存在永久磁矩，无外磁场，材料无规则的热运动使得材料没有磁性。当外磁场作用，每个原子的磁矩比较规则取向，物质显示弱磁场。(2)铁磁体：在较弱的磁场内，材料也能够获得强的磁化强度，而且在外磁场移去，材料保留强的磁性。(3)软磁材料：容易退磁和磁化(磁滞回线瘦长)，具有磁导率高，饱和磁感应强度大，矫顽力小，稳定型好等特性。 2、简述以下概念：亚铁磁体、反磁体、磁致伸缩效应 答：(1)亚铁磁体：铁氧体：含铁酸盐的陶瓷磁性材料。它和铁磁体的相同是有自发磁化强度和磁畴，不同是：铁氧体包含多种金属氧化物，有二种不同的磁矩，自发磁化，也称亚铁磁体。(2)反磁体：由于“交换能”是负值，电子自旋反向平行。(3)磁致伸缩效应：使消磁状态的铁磁体磁化，一般情况下其尺寸、形状会发生变化，这种现象称为磁致伸缩效应。 3、简述以下概念：热应力、柯普定律、光的双折射。 答：1)由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力。2)柯普定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和。理论解释：C?nici。3)光进入非均质介质时，一般要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们构成两条折射光线，这个现象称为双折射。 4、什么是铁氧体铁氧体按结构分有哪六种主要结构 答：以氧化铁(Fe3+2O3)为主要成分的强磁性氧化物叫做铁氧体。铁氧体按结构：尖晶石型、石榴石型、磁铅石型、钙钛矿型、钛铁矿型和钨青铜型。 5、影响材料透光性的主要因素是什么提高无机材料透光性的措施有哪些 答：影响透光性的因素：1)吸收系数可见光范围内，吸收系数低(1分) 2)反射系数材料对周围环境的相对折射率大，反射损失也大。(1分) 3)散射系数材料宏观及微观缺陷;晶体排列方向;气孔。(1分) 提高无机材料透光性的措施：(1)提高原材料纯度减少反射和散射损失(2分)。 (2)掺外加剂降低材料的气孔率(2分)。(3)采用热压法便于排除气孔(2分) 6、影响离子电导率的因素有哪些并简述之。 答：1)温度。随着温度的升高，离子电导按指数规律增加。低温下杂质电导占主要地位。这是由于杂质活化能比基本点阵离子的活化能小许多的缘故。高温下，固有电导起主要作用。(2分) 2)晶体结构。电导率随活化能按指数规律变化，而活化能反映离子的固定程度，它与晶体结构有关。熔点高的晶体，晶体结合力大，相应活化能也高，电导率就低。(2分) 结构紧密的离子晶体，由于可供移动的间隙小，则间隙离子迁移困难，即活化能高，因而可获得较低的电导率。(2分) 3)晶格缺陷。离子晶格缺陷浓度大并参与电导。因此离子性晶格缺陷的生成及其浓度大 7、比较爱因斯坦模型和德拜比热模型的热容理论，并说明哪种模型更符合实际。 答：1)爱因斯坦模型(Einsteinmodel)他提出的假设是：每个原子都是一个独立的振子，原子之间彼此无关，并且都是以相同的角频w振动(2分)，即在高温时，爱因斯坦的简化模型与杜隆珀替公式相一致。但在低温时，说明CV值按指数规律随温度T而变化，而不是从实验中得出的按T3变化的规律。这样在低温区域，爱斯斯坦模型与实验值相差较大，这是因为原子振动间有耦合作用的结果(2分)。 2)德拜比热模型德拜考虑了晶体中原子的相互作用，把晶体近似为连续介质(2分)。当温度较高时，与实验值相符合，当温度很低时，这表明当T0时，CV与T3成正比并趋于0，这就是德拜T3定律，它与实验结果十分吻合，温度越低，近似越好(2分)。 8、晶态固体热容的量子理论有哪两个模型它们分别说明了什么问题 答：爱因斯坦模型 在高温时，爱因斯坦的简化模型与杜隆珀替公式相一致。(2分) 但在低温时，CV值按指数规律随温度T而变化，而不是从实验中得出的按T3变化的规律。这样在低温区域，爱斯斯坦模型与实验值相差较大，这是因为原子振动间有耦合作用的结果。(2分) 德拜比热模型 1)当温度较高时，即T?D，CV3Nk3R，即杜隆珀替定律。(2分) 2)当温度很低时，表明当T0时，CV与T3成正比并趋于0，这就是德拜T3定律，它与实验结果十分吻合，温度越低，近似越好。(2分) 9、如何判断材料的电导是离子电导或是电子电导试说明其理论依据。 答：1)材料的电子电导和离子电导具有不同的物理效应，由此可以确定材料的电导性质。(2分)利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导;(1分) 利用电解效应可检验材料是否存在离子电导。(1分) 2)霍尔效应的产生是由于电子在磁场作用下，产生横向移动的结果，离子的质量比电子大得多，磁场作用力不足以使它产生横向位移，因而纯离子电导不呈现霍尔效应。(2分) 3)电解效应(离子电导特征)离子的迁移伴随着一定的物质变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质。由此可以检验材料是否存在离子电导。(2分) 1、阐述以下概念： 弹性弹性模量切变模量体积模量滞弹性未弛豫模量弛豫模量断裂强度应力强度因子断裂韧性断裂功塑性蠕变相变增韧弥散增韧 2、试用图示比较典型的无机材料、金属材料和高分子材料在常温常条件下的变形行为有何异同 3、材料的3种弹性模量E、G和K之间有何数值关系。 GE21KE31 4、结合原子结合力示意图分析说明弹性模量随原子间距变化的规律。 5、弹性模量与熔点和原子体积之间存在何种关系为什么、 6、如何解释弹性模量随温度的变化关系 7、一含有球形封闭气孔的陶瓷材料，气孔率为多少时，其弹性模量会降至其完全致密状态时的一半 8、采用Si3N4和h-BN粉体为原料，热压烧结制备出层厚均匀致密的三明治结构的复合陶瓷材料。其中，h-BN层的体积含量为30%，试分别计算该复合陶瓷材料沿平行方向和垂直于层面方向的弹性模量(Si3N4和h-BN陶瓷的弹性模量分别为300GPa和80GPa) 9、分析滞弹性产生的机制及其影响因素。 10、解释陶瓷材料的实际强度为何只有其理论强度的1/1001/10 13、分析材料的组织结构因素如何影响陶瓷材料的断裂强度。 14、根据联合强度理论，举列说明在设计和使用陶瓷材料时，应该怎样使用才能杨长避短 15、从显微组织结构角度分析改善陶瓷材料断裂韧性的可行措施。 16、说明ZrO2相变增韧陶瓷的原理，并指出该种韧化措施的利弊。 17、给出常见的材料的裂纹起源种类，并说明在无机材料构件的使用过程中需要注意的问题。 18、动用塑性变形的位错运动理论来解释无机材料的脆性特征。 19、分析影响无机材料塑性变形能力的影响因素。 21、给出陶瓷材料典型的蠕变曲线，并阐述其特征。 22、说出无机材料的蠕变机制，并分析陶瓷材料蠕变的影响因素。 23、分析亚临界裂纹扩展的几种机制。 24、对Si3N4陶瓷，其弹性模量E为300GPa，断裂表面能s为1J/m2，若其中存在有长度为2m的微裂纹，计算其临界断裂应力。如果其中的微裂纹长度减小到0、3m,再计算其临界断裂应力。比较两次的计算结果，可以得到何种启示 25、现有一种单向连续碳化硅纤维增强的石英玻璃基复合材料SiCf/SiO2，测得其密度为2、60g/cm3。假设复合材料完全致密，SiCf/SiO2界面结合良好且无裂纹等其他