无机材料物理性能pdf

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

《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

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

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

这有答案，大家尽量出有答案的题

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 ...................................................

名词解释

1.应变：用来描述物体内部各质点之间的相对位移。 2.弹性模量：表征材料抵抗变形的能力。

3.剪切应变：物体内部一体积元上的二个面元之间的夹角变化。

4.滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动，就叫滑移. 5.屈服应力：当外力超过物理弹性极限，达到某一点后，在外力几乎不增加的情况下，变形骤然加快，此点为屈服点，达到屈服点的应力叫屈服应力。

6.塑性：使固体产生变形的力，在超过该固体的屈服应力后，出现能使该固体长期保持其变形后的形状或尺寸，即非可逆性。

7.塑性形变：在超过材料的屈服应力作用下，产生变形，外力移去后不能恢复的形变。 8.粘弹性：一些非晶体和多晶体在比较小的应力时,可以同时变现出弹性和粘性，称为粘弹性. 9.滞弹性：弹性行为与时间有关，表征材料的形变在应力移去后能够恢复但不能立即恢复的能力。

10.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。 11.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。 12.应力场强度因子：反映裂纹尖端弹性应力场强弱的物理量称为应力强度因子。它和裂纹尺寸、构件几何特征以及载荷有关。 13.

无机材料物理性能

5.2 离子电导性5.2.1 固体电解质的种类与基本性能 1. 固体电解质的种类 (1) 根据传导离子种类： ) 根据传导离子种类： 阳离子导体：银离子、铜离子、钠离子、锂离子、 阳离子导体：银离子、铜离子、钠离子、锂离子、氢 离子等； 离子等； 阴离子导体：氟离子、氧离子。 阴离子导体：氟离子、氧离子。 (2) 按材料的结构：根据晶体中传导离子通道的分布有 ) 按材料的结构： 一维、二维、三维。 一维、二维、三维。 (3) 从材料的应用领域：储能类、传感器类。 ) 从材料的应用领域：储能类、传感器类。 (4) 按使用温度：高温固体电解质、低温固体电解质 ) 按使用温度：高温固体电解质、

无机材料物理性能

类型 银离子 导体 铜离子 导体 钠离子 导体

特性及应用 卤化物或其它化合物(最基本的是 )。用银离子导体制作长寿命电池 卤化物或其它化合物(最基本的是AgI)。用银离子导体制作长寿命电池，目前 )。用银离子导体制作长寿命电池， 以进入实用阶段 铜的价格及储存量均优于银，但由于其电子导电成分太大，难于优化， 铜的价格及储存量均优于银，但由于其电子导电成分太大，难于优化，因此只 限于作为混合型导体用于电池的电极。 限于作为混合型导

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

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第一章：材料电学性能

1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？

用电阻率ρ或电阻率ζ评价材料的导电能力。

按材料的导电能力（电阻率），人们通常将材料划分为：

（1）绝缘体108??（?.m）8（2）半导体10?2???10（?.m）2（3）导体10-8???10?（?.m）（4）超导体??10（?.m）?27

2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？

金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动。如果没有外部电场或磁场的影响，一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波，自由电子则可以在较大范围内作随机运动，并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。施加外电场后，自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。

??J??E，电导率ζ=