无机非金属材料性能

1、一、填空题每空1分,共12分二、名词解释题每题5分,共20分三、问答题(每题8分,共48分四、计算题(共20分,每题10分弹性模量E的本质上限和下限弹性模量及有气孔陶瓷的E金属、非金属晶体塑性变形难易程度不同的机理材料的理论强度微裂纹强度关于微裂纹强度公式的4个讨论Griffith关于裂纹扩展的能量判据线性断裂力学判据KI=KIC应力强度因子、断裂韧性(物理意义、区别、联系应力、应力强度因子克服材料脆性和改善其强度的措施及机理格波的分类热容理论的发展(经典、爱因斯坦、德拜晶态固体热容规律热膨胀的本质热膨胀机理热膨胀系数滞后现象、原因比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率抗热震性概念、陶瓷

2、材料在热冲击下的损坏类型抗热冲击断裂和抗热冲击损伤因子与、E关系为何相反?热稳定性评价因子及其适用条件.载流子、离子电导、电子电导及物理效应离子晶体中有什么电导机制?离子晶体里的离子都是载流子?载流子的迁移率的物理意义电导率的微观本质离子电导率与温度关系关于离子载流子电导活化能的计算绝缘体、半导体、导体的能带结构电介质半导化:杂质缺陷、本征缺陷;价控半导体(结合例题玻璃电导特点降低玻璃电导的措施电极化、偶极子、电偶极矩、质点的极化率、局部电场、极化强度等的概念克劳修斯-莫索蒂方程的使用范围、意义、讨论电介质的基本极化机制及区别介电损耗的形式降低陶瓷介质的tg 方法本征击穿与热击穿影响电介质击穿

3、强度下降的因素(结合例子画出铁电体的电滞回线,各物理量的物理意义 不同类型磁性的磁化率大小作业1:无机非金属材料为什么常温下不容易产生塑性变形? 位错运动是在滑移面上进行的,而无机材料的滑移系统较少。 无机材料的h较高,v 较小。 大多数无机材料是多晶材料,一个晶粒里有可能发生滑移,周围晶粒对这种滑移有约束作用,滑移到晶界时就会停止。 无机材料所需分剪应力特别大,当分剪应力还未达到所需分剪应力时,无机材料就可能发生断裂。作业2:比较同一组成的单晶、多晶、非晶态无机材料的热导率随温度的变化。(1对于晶体,在低温下,仅考虑声子间的碰撞,因此晶体的热导率于温度在低温时有一峰值,在高温晶体的热导率不随

4、温度发生变化。但随着温度继续升高,光子传热不可忽略,而光子的热导率与温度的三次方呈正比,因此热导率随温度提高而增大。(2对于同组成的多晶体由于晶粒尺寸小、晶界多、缺陷多、晶界处杂质多,对声子散射大,因此同一种物质多晶体的热导率总比单晶小。(3对于非晶态相,可以把其看作直径为几个晶格间距的极细晶粒组成的多晶体。因此其平均自由程很小,而且几乎不随温度发生变化,因此热导率仅随热容发生变化。(4单晶和非晶态的热导率随温度变化的关系如图所示.非晶体的声子导热系数在所有温度下都比晶体小;两者在高温下比较接近;两者曲线的重大区别在于晶体有一峰值。 作业3:抗热冲击断裂和抗热冲击损伤因子与、E 关系为何相反?

5、 原因在于二者判据不同。 前者以强度-应力为判据,认为材料中热应力达到抗张强度极限后,材料就产生开裂,一旦有裂纹成核,就导致材料的完全破坏. 后者从断裂力学的观点出发以应变能-断裂能为判据。认为在实际材料中都存在一定的大小、数量的微裂纹,在热冲击作用下,这些裂纹产生、扩展以及蔓延的程度与材料存在弹性应变能和裂纹扩展的断裂表面能有关.作业4:共引入了哪几个热稳定性评价因子,简要说明它们的适用条件.热应力断裂抵抗因子对一般的玻璃第一热应力断裂抵抗因子 ,若恰好达到材料强度,则出现开裂破坏. 第二热应力断裂抵抗因子把热应力因子认为只与Tmax 有关有些过于简单,考虑了表面热传递系数 h 和热导率等散热因素,使表征材料热稳定性的理论更接近实际情况.第三热应力断裂抵抗因子 主要用于确定材料所能允许的降温时的最大冷却速率两个抗热应力损伤因子R ''' 、 R ''''用于比较具有相同断裂表面能的材料。 用于比较具有不同断裂表面能的材料。 (1f a p p