材料物理性能及测试-作业

第一章 无机材料的受力形变

1 简述正应力与剪切应力的定义 2 各向异性虎克定律的物理意义 3 影响弹性模量的因素有哪些？

4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。 5 什么是应力松弛与应变松弛？

6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么？ 7 产生晶面滑移的条件是什么？并简述其原因。 8 什么是滑移系统？并举例说明。 9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。 10 晶体塑性形变的机理是什么？

11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。

12 影响晶体应变速率的因素有哪些？

13 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？

14 影响塑性形变的因素有哪些？并对其进行说明。

15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂？

16 高温蠕变的机理有哪些？ 17 影响蠕变的因素有哪些？为什么？ 18 粘滞流动的模型有几种？ 19 影响粘度的因素有哪些？

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第二章 无机材料的脆性断裂与强度

1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。

2 断裂能包括哪些内容？ 3 举例说明裂纹的形成？

4 位错运动对材料有哪两方面的作用？ 5 影响强度的因素有哪些？

6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么？ 7 试比较应力与应力强度因子。

8 有一构件，实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选： 甲钢： sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\\2 乙钢： sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\\2 试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择，并对结果进行说明。 9 结构不连续区域有哪些特点？

10 什么是亚临界裂纹扩展？其机理有哪几种？

11 介质的作用 (应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。 12 什么是裂纹的快速扩展？ 13 影响断裂韧性的因素有哪些？

14 材料的脆性有哪些特点？通过哪些数据可以判断材料的脆性？ 15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么？ 16 克服材料的脆性途径有哪些？ 17 影响氧化锆相变的因素有哪些？

18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响？

19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法，哪一种方法更

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可靠，为什么？

20. 有下列一组抗折强度测定结果，计算它的weibull模数，并对该测定数据的精度做出评价。

21. 何谓断裂韧性？何谓应力强度因子？二者区别与联系是什么？ 22. A陶瓷材料的强度为450MPa，B陶瓷材料的强度为320MPa，可否据此判断两陶瓷材料哪种具有相对较高的断裂韧性？为什么？ 23. 为什么复合材料内部总存在微应力？

24. 热压Al2O3（晶粒尺寸小于1?m，气孔率约为0）、烧结Al2O3（晶粒尺寸约15?m，气孔率约为1.3%）以及Al2O3单晶（气孔率为0）等三种材料中，哪一种强度最高？哪一种强度最低？为什么？ 25. 某陶瓷试样进行强度测试时采用三点弯曲法，已知试样断裂时的力P=50kg，试样尺寸为b?h?L=2.5?5?25mm3，跨距l=20mm，求强度为多少MPa？（见材料工艺实验）

26. 某种Al2O3瓷晶相体积比为95%（弹性模量为E=380GPa），玻璃相为5%，（E=84GPa），两相泊松比相同，计算上限和下限弹性模量：如果该瓷含有5%气孔（体积比），估计其上限和下限的弹性模量。 27. 为什么大多数陶瓷材料室温下不能产生塑性形变？（见陶瓷材料在室温下为脆性）

28. 陶瓷材料中裂纹产生和快速扩展的原因是什么？有哪些防止裂纹扩展的措施？

29. 如何提高陶瓷材料的强度和韧性？

30. 陶瓷材料的弹性模量与化学键的性质、应力状态、温度变化、相组成等有何关系，为什么？

31. 裂纹扩展有几种类型，哪种类型是材料断裂的主要原因？影响裂纹扩展的主要因素是什么？

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32. 显微结构对陶瓷材料的脆性断裂有何影响？

第三章 无机材料的热学性能

1 热容的本质是什么？ 2 影响德拜温度的因素是什么？ 3 影响热容的因素有哪些？

4 什么是非简谐振动？由于非简谐振动，引起声子发生怎样的变化？

5 声子产生热阻的本质是什么？ 6 影响热导率的因素有哪些？ 7 解释热膨胀的机理。 8 影响热膨胀的因素有哪些？ 9 影响材料散热的因素有哪些？

10 比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率。 11. 固体材料声子热导机理及其对晶体结构影响热导的解释。 12. 简述影响抗热震损伤性的因素。

13. 热应力裂纹安定因子Rst=[?2G/(?2E0)]。请分别给出式中的物理量?、?、G及E0的定义及其常用计量单位，并导出Rst的常用计量单位。什么叫抗热震性？陶瓷材料在热冲击下的损坏有哪几种类型？ 14. 举例说明如何提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能？

15. 如何表示陶瓷材料的抗热震性，影响其抗热震性的因素是什么？

第四章 无机材料的光学性能

1. CO2激光器（10.6微米）及CO激光器（5微米）的窗口材料要求

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低吸收值但高强度并易于制造。试对比氧化物和卤化物的性能及要求。

2. 试解释为什么碳化硅的介电常数和其折射率的平方相同。对KBr，你会预期有?=n2吗？为什么？所有物质在足够高的频率下，折射率等于1。试解释之。

3. 红外传输光学愈益重要。三硫化砷玻璃适用于此目的。试根据它们的吸收特性结实为什么不用硅酸盐玻璃。你认为在As2S3中何种常见的杂质是有害的？为什么？

4. 你预料在LiF及PbS之间的折射率及色散有什么不同？说出理由。 5. 在瓷器生产上希望有高的半透明性，但这常常做不到。做为一种可测量的特性，你如何定义半透明性？讨论对瓷器的半透明性起作用的因素，并解释在组成选择；制造方法；烧成制度上所采用的增强半透明性的技术。

6. 硫化锌是一种重要的荧光物质，对于立方结构（闪锌矿）其禁带宽度是3.64eV。在适当的激发下，掺杂Cu2+（0.01原子%）的闪锌矿发射6700?的辐射。在闪锌矿晶格中由于掺入Cl-离子而产生锌空位时，所发射的辐射中心在4400?左右。假设激发与杂质能级无关，计算能够产生荧光的最长波长；确定在禁带中杂质能级相对于价带的位置（用图说明）。

7、论文：举例说明材料的组成、结构和性能对材料应用的影响？（注：按合肥学院学报形式）

第五章 无机材料的电导

1. 用图说明表面电流和体积电流。

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很高的磁各向异性，其磁化轴与基面垂直。列出烧结的钡铁氧体，获得高磁能积(B×H)的两种不同方法。并阐明有关过程中应控制哪些因素。

3. 当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍保持正型分布。试计算下列组成的磁矩：CdxFe3-xO4，(x=0,x=0.1,x=0.5)。

4. 试述气孔和晶粒尺寸对MgFe2O4这类软磁铁氧体性能的影响，并与BaFe12O19这类硬磁铁氧体作比较。晶粒尺寸和气孔是在烧结过程形成，硬磁铁氧体与软磁铁氧体相比，生产中哪些因素是重要的参数？

5. 试述下列反型尖晶石结构的单位体积饱和磁矩，以玻尔磁子数表示：

MgFe2O4 CoFe2O4 Zn0.2Mn0.8Fe2O4 LiFe5O8 ?-Fe2O3 如各组成物在1200℃淬火急冷，对?B有什么影响？ 6. 磁畴的研究对理解磁性有兴趣的人们是极其有益的。 (a) 即使在运动中也可观察到的布洛赫畴壁的本质是什么？ (b) 杂质，特别是气孔是如何改变布洛赫壁运动？

7. 已知测得Li0.5Fe2.5O4铁氧体的磁矩为每个化学式单元2.6玻尔磁子数。如何从有关离子的已知净自旋磁矩证明这一结果的正确性？在晶体晶格中，Li+Fe+3各占什么位置？

9. 铁磁性和亚铁磁性特性只在含过渡族和稀土类离子的化合物中才能观察到。关于导致这种类型磁特性的离子结构唯一性是什么？为什么这些离子的化合物中只有某些是铁磁性或亚铁磁性的？而其他一些却不是？

10. MnF2晶体是反铁磁性，居里点为92K，在150K时，每摩尔磁化率为1.8×10-2。

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如温度下降至150K以下，磁化率将怎样变化？ 磁化率达最大值是什么温度？ 磁化率达最小值是什么温度？

11.镁铁氧体的组成为(Mg0.8Fe3+0.2)(Mg0.1Fe3+0.9)2O4晶格常数为8.40?。Fe3+离子的磁矩为5个玻尔磁子。试计算这种材料具有的饱和磁化强度。

12. 如将上述铁氧体用作固体器件，要有高起始磁导率和低矫顽力。在制造材料时，应以怎样的显微结构特征为目标？

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