材料09无机材料物理性能试卷及答案.doc

无机材料物理性能试卷 填空（１×２０＝２０分） 1．CsCl结构中，Ｃs+与Cl-分别构成＿＿＿＿格子。 ２．影响黏度的因素有＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ３. 影响蠕变的因素有温度、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿. ４．在＿＿＿＿、＿＿＿＿的情况下，室温时绝缘体转化为半导体。 ５．一般材料的＿＿＿＿远大于＿＿＿＿。 ６．裂纹尖端出高度的＿＿＿＿导致了较大的裂纹扩展力。 ７．多组分玻璃中的介质损耗主要包括三个部分：＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿。 ８．介电常数显著变化是在＿＿＿＿处。 ９．裂纹有三种扩展方式：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿。 １０．电子电导的特征是具有＿＿＿＿。 二.名词解释（4×4分 =16分） 1.电解效应 2.热膨胀 3.塑性形变 4.磁畴 三.问答题（3×8分=24分） 简述晶体的结合类型和主要特征： 什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式? 晶体中离子电导分为哪几类？ 无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。 下图为氧化铝单晶的热导率与温度的关系图，试解释图像先增后减的原因。 四，计算题（共20分） 求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm，弹性模量值从60到75GPa。（10分） 2.康宁1273玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数：(=0.021J/(cm ·s ·℃)；a=4.6×10-6℃-1；σp=7.0kg/mm2，E=6700kg/mm2，v=0.25。求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。（10分） 无机材料物理性能试卷答案 填空。（１×２０＝２０分） 简立方、 温度、时间、熔体的结构与组成 应力、晶体的组成、显微结构 掺杂、组分缺陷 抗压强度、抗张强度 应力集中 电导损耗、松弛损耗、结构损耗、 居里点 张开型、滑开型、撕开型 霍尔效应 二.名词解释 电解效应：离子电导的特征是存在电解效应，离子的前一伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是电解现象。 热膨胀：物体的体积或长度随着温度升高而增长的现象称为热膨胀。 塑性形变：塑性形变是在超过材料的屈服应力作用下，产生性变，外力移去后不能恢复的形变。 磁畴：由于磁铁体具有很强的内部交换作用，铁磁物质的交换能为正值，而且较大，使得相邻原子的磁矩平行取向，发生自磁化，在物质内部形成许多小区域，即磁畴。 三．问答题 1. 结合类型 结构单元 　　　　　特征性质 离子晶体 离子 高熔点，硬度大，密堆积 共价晶体（原子晶体） 原子 高硬度，高熔点，几乎不溶于所有溶剂 金属晶体 金属离子 密堆积，具有良好的导电性和导热性，高硬度，高熔点 分子晶体 分子，原子 低熔点，低沸点，易压缩 氢键晶体 含氢分子 低熔点，低沸点， 2. 答：热缺陷是由于晶体中的原子(或离子)的热运动而造成的缺陷。从几何图形上看是一种点缺陷。热缺陷的数量与温度有关，温度愈高，造成缺陷的机会愈多。晶体中热缺陷有两种形态，一种是肖脱基(Schotty)缺陷，另一种是弗仑克尔(Frenkel)缺陷。 弗仑克尔缺陷，空位或填隙离子的浓度： Nf=Nexp(－Ef/2kT) N------单位体积内离 子的格点数。 肖特基缺陷，空位的浓度： Ns=Nexp(－Es/2kT) N------单位体积内正负离子对数 本征电导；弗伦克尔缺陷；肖特基缺陷；杂质导电；填隙杂质或置换杂质（溶质） 3. 答：共分为四个阶段： ①.起始阶段，在外力作用下发生瞬时弹性形变。 ②.蠕变减速阶段，应变速率随时间递减，持续时间较短，应变速率满足： U=At -n ③.稳定态蠕变，形变与时间呈线性关系： ε=Kt ④.加速蠕变阶段，该阶段是断裂之前的最后一个阶段，曲线较陡，蠕变速率随时间的增加而快速增加。 4. 答：如图，在很低的温度下，晶体的热容Ｃｖ与温度的三次方成正比，因此随着温度的增加，λ也近似与Ｔ３成比例变化，图像快速上升。当温度继续增加到徳拜时，Ｃｖ不再与Ｔ３成比例，而是趋于常数，分子平均自由程ｌ随温度的增加而减小，因此λ随温度的升高而迅速减小。更高的温度后Ｃｖ基本不变化，自由程也趋于晶格常数，所以图像变得缓和。在高温辐射的影响下，１６００ｋ后λ又有少许回升。 四．计算题 1.解：E=60~75GPa=6.0~7.5×1010Pa，γ=1.75J/m2， a= 1.6×10-8cm = 1.6×10-10m。代入公式可得： 当E=60GPa时， σth =25.62GPa 当E=75GPa时，σth=28.64GPa 答：熔融石英的结合强度介于25.62 G