無機材料物理效能學習題和答案

2021-03-04 09:35:23 字數 3818 閱讀 8424

力學的習題

1、闡述以下概念:

彈性彈性模量切變模量體積模量滯彈性未弛豫模量弛豫模量斷裂強度

應力強度因子斷裂韌性斷裂功塑性蠕變相變增韌瀰散增韌

2、試用圖示比較典型的無機材料、金屬材料和高分子材料在常溫常條件下的變形行為有何異同?

3、材料的3種彈性模量e、g和k之間有何數值關係。

4、結合原子結合力示意圖分析說明彈性模量隨原子間距變化的規律。

5、彈性模量與熔點和原子體積之間存在何種關係?為什麼?.

6、如何解釋彈性模量隨溫度的變化關係?

7、一含有球形封閉氣孔的陶瓷材料,氣孔率為多少時,其彈性模量會降至其完全緻密狀態時的一半?

8、採用si3n4和h-bn粉體為原料,熱壓燒結製備出層厚均勻緻密的三明治結構的復合陶瓷材料。其中,h-bn層的體積含量為30%,試分別計算該復合陶瓷材料沿平行方向和垂直於層面方向的彈性模量(si3n4和h-bn陶瓷的彈性模量分別為300gpa和80gpa)

9、分析滯彈性產生的機制及其影響因素。

10、解釋陶瓷材料的實際強度為何只有其理論強度的1/100~1/10?

13、分析材料的組織結構因素如何影響陶瓷材料的斷裂強度。

14、根據聯合強度理論,舉列說明在設計和使用陶瓷材料時,應該怎樣使用才能楊長避短?

15、從顯微組織結構角度分析改善陶瓷材料斷裂韌性的可行措施。

16、說明zro2相變增韌陶瓷的原理,並指出該種韌化措施的利弊。

17、給出常見的材料的裂紋起源種類,並說明在無機材料構件的使用過程中需要注意的問題。

18、動用塑性變形的位錯運動理論來解釋無機材料的脆性特徵。

19、分析影響無機材料塑性變形能力的影響因素。

21、給出陶瓷材料典型的蠕變曲線,並闡述其特徵。

22、說出無機材料的蠕變機制,並分析陶瓷材料蠕變的影響因素。

23、分析亞臨界裂紋擴充套件的幾種機制。

24、對si3n4陶瓷,其彈性模量e為300gpa,斷裂表面能s為1j/m2,若其中存在有長度為2m的微裂紋,計算其臨界斷裂應力。如果其中的微裂紋長度減小到0.3m,再計算其臨界斷裂應力。

比較兩次的計算結果,可以得到何種啟示?

25、現有一種單向連續碳化矽纖維增強的石英玻璃基複合材料sicf/sio2,測得其密度為2.60g/cm3。假設複合材料完全緻密,sicf/sio2介面結合良好且無裂紋等其他缺陷,根據復合法則預估該複合材料沿纖維方向的彈性模量和強度最大值(已知sio2的密度為2.

2g/cm3,緻密sio2的強度為30mpa,彈性模量為50gpa;sicf的密度為3.2g/cm3,強度為3600mpa,彈性模量為400gpa)

熱學習題

1.闡述下列概念:

比熱(容)

熱膨脹係數

熱導率熱擴散係數/導溫係數

第一類熱應力/第二類熱應力

抗熱震性/抗熱衝擊性

2.畫出一些陶瓷材料的典型摩爾熱容隨溫度變化規律的曲線圖,並解釋為何呈現那樣的變化趨勢。

3.分別闡述材料的熱膨脹係數的高低與熔點、摩爾熱容、材料的鍵型和晶體結構之間的關係。

4.如何解釋多晶陶瓷較單晶熱膨脹係數異常低的現象?

5.有一種由兩種相組成的陶瓷複合材料,已知第一種相的體積分數為=20%,兩種相的效能引數分別為: 。

在忽略兩相之間介面剪下應力是,該複合體的熱膨脹係數為多少?若考慮兩相之間介面剪下應力時,該複合體的熱膨脹係數又為多大?

6.簡述無機固體材料熱傳導的微觀機制,通過聲子導熱和光子導熱隨溫度變化的不同趨勢解釋無機材料隨溫度公升高呈現的一般規律。

7.舉例說明陶瓷材料的化學組成和顯微組織結構等因素如何影響其熱導率?並說明其中緣由。

8.假設乙個由兩相組成的層狀複合材料,兩相的熱導率分別為和,前者的體積含量為10%,請設計該層狀複合材料沿平行於層片方向和垂直於層片方向的熱導率;並說明計算結果對一些工程設計有何種啟示。

9.自然界中存在的室溫下的實測熱導率最高的物質要屬金剛石,其熱導率可達,足有銅熱導率的5倍。若用金剛石顆粒作為新增劑作為銅基觸頭材料,請計算金剛石顆粒的體積含量加入多少時才能使其熱導率提高1倍?

(假設製備的複合材料完全緻密,介面熱導良好)

10為什麼粉末狀和纖維狀材料的熱導率比燒結材料低得多?

11.簡述陶瓷材料抗熱震性的影響因素有哪些?採取哪些措施可以改善陶瓷材料的抗熱震性?

12.有兩塊外形尺寸相近的材質陶瓷,一種為緻密的燒結體,另一種為疏鬆多孔結構,將二者同時在相同的高溫下(1000℃)保持足夠長的時間後,投入冰水混合物中,試問兩種情況會有何不同?為什麼?

光學效能

1.闡述概念:

色散透射係數透光性透光率雙折射鏡反射漫反射

2.影響折射率的因素包括哪些?分別介紹其影響機理。

3.sic因具有優異的機械效能和熱物理效能而成為頗具吸引力的空間反射鏡材料,請思考要製備出高質量的反射鏡應該從哪幾個方面入手?

4.有一塊厚度為10cm的防護玻璃板,通過朗伯特定律計算一束可見光通過該平板後的強度衰減率為多少?讓該束光通過一張金屬箔,假設使其衰減率與通過上述玻璃板是衰減率相同,該金屬箔需要製成多少奈米厚?

(對於可見光,玻璃的吸收係數取10-2cm-1,金屬的吸收係數取100000cm-1)

5.對於含有體積百分數為1%的tio2散射質點的玻璃,用圖說明散射係數與散射質點尺寸的關係。

6.影響材料透光性的因素有哪些?並說明改善透光性的措施。

7.證明一束光穿過一種介質(反射係數為m)時的透射率為(1-m)2。

電導學習題

1. 闡述概念:

雙鹼效應

壓鹼效應

電化學老化

壓敏效應

ptc效應

氣敏效應

西貝克效應

2.用圖說明施加和未施加電場情況下間隙原子的勢壘變化,並說明其對離子遷移率的影響。

3.用圖說明離子擴散的幾種機制。

4.分析影響離子電導率的影響因素。

5.用能帶理論解釋半導體材料的半導體特性。

6.舉例說明半導體材料的種類及應用。

7.某一n型半導體電子濃度為1×1015cm-3,電子遷移率為1000cm2,求其電阻率。

8.分析比較離子電導、半導體電導相同和不同之處。

9.為什麼材料的電導在很大程度上決定於電子電導?

10.何為空間電荷,形成空間電荷的原因有哪些?

介電學習題

1.闡述概念:

電偶極距

電介質的極化

鬆馳極化

自發極化

介質損耗

介電強度/擊穿強度/絕緣強度

鐵電體(鐵)電疇

軟鐵電體

硬鐵電體

反鐵電體

霍爾效應

3.說明電介質的極化有哪些基本型別?各種極化的特點是什麼?

4.說明介質損耗的主要影響因素。

6.平行板電容器的電容公式表明,當兩板距離d減小時,電容c趨於無窮大。在實際中我們為什麼不能用盡量減小d的方法來製造大電容?

7.在有固定分布的自由電荷的電場中放有一塊電介質。當移動此電介質的位置後,電場中d的分布是否改變?e的分布是否改變?

8.鐵電體主要具備哪些特徵?

9.影響鐵電體點滯迴線的因素有哪些?

11.試述鐵電體自發極化的微觀機理。

14.劃分鐵電體類別的依據有哪些?依此鐵電體如何分類?

15.用圖說明反鐵電體的電滯迴線特徵。

磁學效能

1.闡述概念:

抗磁性順磁性鐵磁性

亞鐵磁性

反鐵磁性

鐵氧體2.分別介紹表徵磁性效能的特性引數的定義式,並給出各個引數的物理意義。

3.磁性分為哪幾類?各類磁性的特點是什麼?

4.結合磁化曲線說明何謂磁導率?並說明高磁導率的磁性材料需要滿足的條件。

5.磁疇中的磁疇壁的本質是什麼?

6鐵磁性和亞鐵磁性的起源是什麼?鐵磁性和亞鐵磁性物質的離子結構有什麼特點?

無機材料物理效能實驗

實驗一測定無機非金屬材料的介電常數 一 實驗目的 1 掌握測定無機非金屬材料介電常數的操作過程 二 實驗原理 相對介電常數通常是通過測量試樣與電極組成的電容 試樣厚度和電極尺寸求得。相對介電常數 r 測試可用三電極或二電極系統。對於二電極試樣,由於方形電容cx的計算公式是 1 因此,待測材料的介電常...

無機材料物理效能複習

第二個熱電效應 玻爾貼效應 當有電流通過兩個不同導體組成的迴路時,除產生焦耳熱外,在兩接頭處還分別出現吸收或放出熱量q的現象,q稱為玻爾帖熱,此現象稱為玻爾帖效應,第三個熱電效應 湯姆遜效應 當電流通過具有一定溫度梯度的導體時,除產生焦耳熱外,另有一橫向熱流流入或流出導體 即吸熱或放熱 此種熱電現象...

材料物理效能習題

第一章熱學效能 1.1 概述 1 材料的熱學效能包括和等。2 什麼是格波?3 若三維晶體由n個晶胞組成,每個晶胞中含有s個原子,則晶體中格波數為個,格波支數為個。4 受熱晶體的溫度公升高,實質是晶體中熱激發出的聲子的增加。5 舉例說明某一材料熱學效能的具體應用。1.2 熱容 1 什麼是比熱容和摩爾熱...