无机物理材料性能课后答案

课后习题

《材料物理性能》

第一章材料的力学性能

1-1一圆杆的直径为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。

解：

F4500??995(MPa)A4.524?10?6A0l12.52真应变?T?ln?ln?ln?0.08162l0A2.4F4500名义应力????917(MPa)?6A04.909?10?lA0名义应变????1?0.0851l0A真应力?T? 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。

1-5一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

上限弹性模量EH?E1V1?E2V2?380?0.95?84?0.05?365.2(GPa)VV0.950.05?1下限弹性模量EL?(1?2)?1?(?)?323.1(GPa)E1E238

材料物理性能习题与解答

吴其胜

盐城工学院材料工程学院

2007，3

《材料物理性能》习题解答

目录

1 材料的力学性能 (2)

2 材料的热学性能 (12)

3 材料的光学性能 (17)

4 材料的电导性能 (20)

5 材料的磁学性能 (29)

6 材料的功能转换性能 (37)

1

《材料物理性能》 习题解答

2 1材料的力学性能

1-1一圆杆的直径为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。

解：根据题意可得下表

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。

1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?

解： 拉伸前后圆杆相关参数表 体积V/mm 3 直径d/mm 圆面积S/mm 2 拉伸前 1227.2 2.5 4.909 拉伸后 1227.2 2.4 4.524 1cm 10cm 40cm Load

Load

)(0114.010

5.310101401000940000cm E A l F l E

材料物理性能

习题与解答

吴 其 胜

盐城工学院材料工程学院

2007，3

《材料物理性能》 习题解答

目 录

1 材料的力学性能 ..................................................................................... 2 2 材料的热学性能 ................................................................................... 12 3 材料的光学性能 ................................................................................... 17 4 材料的电导性能 ................................................................................... 20 5 材料的磁学性能 ...................................................................

篇一：无机材料物理性能,2014年考试必备

<无机材料物理性能>习题与答案

一、 填空题（每题1分，共20分）

1、电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料中载流子的类型。

2、 电导率的一般表达式为????i??niqi?i

i。其各参数ni、qi和?i的含义分别是 载

流子的浓度 、 载流子的电荷量 、 载流子的迁移率 。

3、离子晶体中的电导主要为。可以分为两类：电导）和杂质电导。在高温下本征 电导特别显著，在低温下 杂质 电导最为显著。

4、电子电导时，载流子的主要散射机构有散射 、 晶格振动的散射。

5、电流吸收现象主要发生在电导为主的陶瓷材料，因电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。

6、导电材料中载流子是、

7. 固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越

8. 非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的在高温下，二者的导热率 比较接近 。

9. 固体材料的热膨胀的本质为：

10. 无机材料的热容与材料结构的关系CaO和SiO2的混合物与CaSiO3 的

热容-温度曲线 基本一致 。

11. 晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈。格波受到的

散射 大， 因此声子的平均自由程小 ，热导率低 。

12、

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。

解：根据题意可得下表 拉伸前后圆杆相关参数表 ??995(MPa)A4.524?10?6 A0l12.52

真应变?T?ln?ln?ln?0.0816 l0A2.42F4500

名义应力????917(MPa) ?6A04.909?10 A?l

名义应变???0?1?0.0851 l0A

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。 真应力?T?

2.一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。

E?2G(1??)?3B(1?2?)可知： 解：根据 E3.5?108

剪切模量G???1.3?108(Pa)?130(MPa) 2(1??)2(1?0.35)E3.5?108

体积模量B???3.9?108(Pa)?390(MPa) 3(1?2?)3(1?0.7)

3.一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

保准通过

名词解释

1、包申格效应——金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，规定残余伸长应为增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。

2、塑性——材料的微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。

3、硬度——材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力，是材料的一种重要力学性能。

4、应变硬化——材料在应力作用下进入塑性变形阶段后，随着变形量的增大，形变应力不断提高的现象。

5、弛豫——施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。

6、蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。

6、滞弹性——当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。

7、压电性——某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。

8、电解效应——离子的迁移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。

9、逆压电效应——某些晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。

10、压敏效应——指对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压以下，电阻值非常高，几乎无电流通过；超过该临

《无机材料物理性能》题库

2、材料的热学性能

2-1 计算室温（298K）及高温（1273K）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和按杜龙-伯蒂规律计算的结果比较。

（1） 当T=298K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96?10-3?298-26.68?105/2982

=87.55+4.46-30.04

=61.97?4.18J/mol?K=259.0346J/mol?K

（2） 当T=1273K，Cp=a+bT+cT-2=87.55+14.96?10-3?1273-26.68?105/12732

=87.55+19.04-1.65

=104.94?4.18J/mol?K=438.65 J/mol?K

据杜隆-珀替定律：(3Al2O3?2SiO4) Cp=21*24.94=523.74 J/mol?K

可见，随着温度的升高，CP,m趋近按Dulong?Petit定律所得的计算值。

2-2康宁玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：λ=0.021J/(cm?s?℃); α=4.6????????/℃;σp=7.0Kg/mm2，E=6700Kg/mm2，μ=0.25。求其第一及第二热冲击断裂抵抗因子。

?f(1??)7?9.8?106?0

无机材料物理性能考试试题及答案

一、填空（18）

1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明 当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。

3. TC为正的温度补偿材料具有 敞旷 结构，并且内部结构单位能发生较大的 转动 。

4. 钙钛矿型结构由 5 个 简立方格子套购而成，它们分别是 1个Ti 、 1个Ca 和 3个氧简立方格子

5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。

6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸 决定材料的断裂强度。

7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。

8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。

9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力

无机材料物理性能考试试题及答案

一、填空（18）

1. 声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。 2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明 当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。

3. TC为正的温度补偿材料具有 敞旷 结构，并且内部结构单位能发生较大的 转动 。

4. 钙钛矿型结构由 5 个 简立方格子套购而成，它们分别是 1个Ti 、 1个Ca 和 3个氧简立方格子

5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。

6. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸 决定材料的断裂强度。

7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。

8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。

9. 复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力

无机材料物理性能试卷

一． 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）

1. 简述晶体的结合类型和主要特征：

2. 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？ 3. 无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。

4. 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）

1. 求熔融石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2