材料物理理论重点.doc

材料物理理论重点1. 形变：材料在外力作用下发生尺寸和形状的变化。2. 应力：材料单位面积上所受的附加压力，其值等于单位面积上所受的外力，即：=F/A。3. 应变的三种基本类型：拉伸应变，压缩应变，剪切应变。4. 胡克定律：=E 杨氏模量E，剪切模量G，体积模量B的关系： E=2G(1+)=3B(1-2)5. 泊松比：在拉伸试验中，材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加之比值，即：=6. 无机材料中的陶瓷晶界、玻璃和高分子材料的非晶部分均会产生黏性形变。7. 塑性形变的两种基本形式：滑移和孪晶8. 蠕变是在恒定的应力作用下材料的应变随时间增加而逐渐增大的现象。主要有位错蠕变理论、扩散蠕变理论、晶界蠕变理论。影响蠕变的因素有温度、应力、组分、晶体键型、气孔、颗粒大小和玻璃相等9. 蠕变和应力松弛属于静态力学松弛；滞后和力损耗属于动态力学松弛。10. 机械强度可分为：抗拉强度、抗冲强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度。11. 常用于晶体材料的划痕硬度称为莫氏硬度，它不表示软硬的程度，只表示硬度由小到大的顺序。常用的静载压入硬度的方法有布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度、显微硬度。材料的硬度取决于其化学组成和物质结构，而材料的显微结构、裂纹、杂质和温度等也会影响材料的硬度。12. 陶瓷复合材料有两类：纳米复合材料和微米复合材料13. 复合材料的断裂韧性随增强剂颗粒尺寸的变化并不呈现单调变化规律。当颗粒尺寸很小时，断裂韧性随颗粒尺寸的增加而提高，但当颗粒尺寸本身很大时，复合材料的断裂韧性都随着颗粒的增加而减少。14. 热力学概要的四个分布：麦克斯韦分布，波尔兹曼分布，费米-狄拉克分布，玻色-爱因斯坦统计分布。15. 杜隆-珀蒂定律：定压下元素原子的摩尔热容Cv=25J/（K.mol）16. 傅里叶定律：17. 固体材料的热传导是由晶格振动的格波来实现，高温时还可能有光子热传导，而金属材料中由于有大量自由电子，电子是其主要传热机构，因此金属材料有较大的热导率。18. 材料的热应力断裂判据：对于脆性材料，从热弹性力学出发，采用应力-强度作为判据；对于含微孔的材料和非均质的金属陶瓷等材料，从断裂力学出发，采用应力能-断裂能作为判据。19. 表征材料热稳定性的抗热应力损伤因子R4和R5 与材料的E成正比，而与f成反比，这与抗热应力因子R1、R2和R3的情形恰好相反，原因在于两者的判据不同。前者从阻止裂纹扩散来避免材料的热应力损伤破坏，适用于疏松性材料；后者从避免裂纹产生来防止材料的热应力断裂破坏，适用于致密性材料。20. 材料的本征参数：电阻率和电导率。按照电阻率由大到小的顺序，把材料分为介电体、半导体、导体和超导体。21. 满带：填满电子的允带；空带：没有电子的允带；22. 根据构成物质的分子中正、负电荷中心是否重合，而把电介质分成两类：极性电介质（不重合时）、非极性电介质（重合时）。23. 介电质分子极化可分为三类：电子极化、离子极化、偶极子转向极化。24. 节点材料的击穿：电击穿、热击穿、化学击穿25. 迈斯纳效应26. 约瑟夫森效应27. 超导的基本特征：完全导电性，完全抗磁性，磁通的量子化，约瑟芬森效应28. 提高LED发光效率的措施：参杂浓度的选择应保证晶格完整、避免杂质混入、选定最佳的ND和NA值；结深的选择为对应最大通量的结深；结构的选择：用球型发射表面，用折光率大的介质做成圆形窗口，背面设置合适的反射面，用折射率大、吸收小的透明材料做封装，适当开窗口。29. 旋转椭圆体在极限情形的退磁因子：球形体：（a=b=c）：N=1/3细长圆柱体：（a=bc）：Na=Nb=0，Nc=1/2薄圆板：（a=bc）：Na=Nb=0，Nc=130. 磁性材料分类：材料的磁性起决于材料中原子和电子磁矩对外加磁场的影响。弱磁性：抗磁性（Bi、Zn、Ag、Mg、Si、P、S、惰性气体）、顺磁性（Al、Pt）、反铁磁性（MnO、Cr2O3、CoO、ZnFeO4）强磁性：铁磁性（Fe、Co、Ni、Y、Dy）、亚铁磁性（含铁酸盐的陶瓷磁性材料）31. 材料的顺磁性和抗磁性来源：组成原子的电子的固有自旋；电子绕核旋转的轨道角动量；外加磁场所感生的轨道矩改变。32. 描述自发磁化的分子场理论也称为静电交换相互作用理论。33. 材料具有铁磁性的条件： 必要条件：材料原子中具有未充满的电子壳层，即有原子磁矩I 充分条件：交换积分A034. 亚铁性材料的三种超交换类型：A-A,A-B,B-B型。35. 材料的磁性频率：低频区域（f1010Hz）36. 制备R-Fe-B磁体的新工艺：还原扩散工艺，快淬工艺，雾化制粉及液相动态致密工艺，铸造工艺。37. 影响材料透光性的主要因素：吸收系数、反射系数m、散射系数s、材料的厚度x。38. 荧光：若材料吸收光后立克引起发光、中断能量供给后几乎立刻停止发光，这种光称为荧光39. 磷光：若材料不仅接受能量能发光而且中断能量供给后一段时间仍能发光，这种发光称为磷光。40. 激光：重复经过自发发射和受激发射所产生的光。 特点：具有时间和空间的相干性（同方向、同相位、同频率、同偏振）41. 声振动满足的三个基本物理定律：牛顿第二定律，质量守恒定律，绝热压缩过程。42. 分贝数：n=10lg （dB）43. 影响声速的因素:温度、含盐率、压力。44. 超声：频率在20kHz以上的声波。 微声：频率在几十兆赫兹以上的超高频超声波 次声：频率低在25Hz的声波。45. 光电效应：材料在受到光照后，往往会发生其某些电性质的变化。光电效应主要有三类：光电导效应，光生伏特效应，光电子发射效应。46. 智能材料：一种能从自身的表层或内部获取关于环境条件及其变化的信息，并进行判断、处理和做出反应，以改变自身的结构和功能并使之很好地与外界相协调的具有自适应性的材料系统。或者说，是指在材料系统或结构中，可将传感、控制和驱动三种职能集于一身，通过自身对信息的感知、采集、转换、传输和处理，发出指令并执行和完成相应的动作。计算题第1章 ：1. 一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。2.一试样长40cm,宽10cm,厚1cm，受到应力为1000N拉力，其杨氏模量为3.5109 N/m2，能伸长多少厘米?3.一材料在室温时的杨氏模量为3.5108 N/m2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。 解：根据 可知：5.一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。解：令E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E0(1-1.9P+0.9P2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293.1 GPa。8，一试样受到拉应力为1.0103 N/m2,10秒种后试样长度为原始长度的1.15倍,移去外力后试样的长度为原始长度的1.10倍,若可用单一Maxwell模型来描述,求其松弛时间值。解：根据Maxwell模型有： 依题意得：所以松弛时间=/E=1.0105/2104=5(s).10，当取Tg为参考温度时log中的C1=17.44,C2=51.6，求以Tg+50为参考温度时WLF方程中的常数C1和C2。1. 11，一圆柱形Al2O3晶体受轴向拉力F，若其临界抗剪强度f为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。解： 第2章 ：3. 计算室温（298）和高温（1273）是莫莱石瓷的摩尔热容值，并与按Dulong-Petit定率计算的结果相比较。第三章第四章3.答: 退磁因子,无量纲,与磁体的几何形状有关.对于旋转椭圆体的三个主轴方向退磁因子之和,存在下面简单的关系:Na + Nb +Nc = 1 (a