合肥學院材料物理性能及測試必備點

1、第一章 無機材料的受力形變簡述正應力與剪切應力的定義各向異性虎克定律的物理意義影響彈性模量的因素有哪些？試以兩相串并聯(lián)為模型推導復相材料彈性模量的上限與下限值。什么是應力松弛與應變松弛？應力松弛時間與應變松弛時間的物理意義是什么？產(chǎn)生晶面滑移的條件是什么？并簡述其原因。什么是滑移系統(tǒng)？并舉例說明。比較金屬與非金屬晶體滑移的難易程度。晶體塑性形變的機理是什么？試從晶體的勢能曲線分析在外力作用下塑性形變的位錯運動理 論。影響晶體應變速率的因素有哪些？玻璃是無序網(wǎng)絡結構，不可能有滑移系統(tǒng)，呈脆性，但在高溫時 又能變形，為什么？影響塑性形變的因素有哪些？并對其進行說明。為什么常溫下大多數(shù)陶瓷材料不能產(chǎn)

2、生塑性變形、而呈現(xiàn)脆性斷 裂？高溫蠕變的機理有哪些？影響蠕變的因素有哪些？為什么？粘滯流動的模型有幾種？影響粘度的因素有哪些？第二章 無機材料的脆性斷裂與強度試比較材料的理論強度、從應力集中觀點出發(fā)和能量觀點出發(fā)的 微裂紋強度。斷裂能包括哪些內容？舉例說明裂紋的形成？位錯運動對材料有哪兩方面的作用？影響強度的因素有哪些？6 Griffith 關于裂紋擴展的能量判據(jù)是什么？7 試比較應力與應力強度因子。8有一構件，實際使用應力為1.30GPa,有下列兩種鋼供選：甲鋼：sf =1.95GPa,Klc =45Mpam 12乙鋼：sf =1.56GPa,K1c =75Mpam 12試根據(jù)經(jīng)典強度理論與

3、斷裂強度理論進行選擇，并對結果進行說明。結構不連續(xù)區(qū)域有哪些特點？什么是亞臨界裂紋擴展？其機理有哪幾種？介質的作用 （應力腐蝕）引起裂紋的擴展、塑性效應引起裂紋的擴 展、擴散過程、熱激活鍵撕裂作用引起裂紋擴展。什么是裂紋的快速擴展？影響斷裂韌性的因素有哪些？材料的脆性有哪些特點？通過哪些數(shù)據(jù)可以判斷材料的脆性？克服材料脆性和改善其強度的關鍵是什么？克服材料的脆性途徑有哪些？影響氧化鋯相變的因素有哪些？氧化鋯顆粒粒度大小及分布對增韌材料有哪些影響？比較測定靜抗折強度的三點彎曲法和四點彎曲法，哪一種方法更可靠，為什么？有下列一組抗折強度測定結果，計算它的 weibull 模數(shù)，并對該 測定數(shù)據(jù)的精

4、度做出評價。何謂斷裂韌性？何謂應力強度因子？二者區(qū)別與聯(lián)系是什么？A陶瓷材料的強度為450MPa, B陶瓷材料的強度為320MPa，可否據(jù)此判斷兩陶瓷材料哪種具有相對較高的斷裂韌性？為什么？為什么復合材料內部總存在微應力？熱壓A12O3 （晶粒尺寸小于lym，氣孔率約為0）、燒結A12O3 （晶粒尺寸約15ym，氣孔率約為1.3%）以及A12O3單晶（氣孔率為0）等三種材料中，哪一種強度最高？哪一種強度最低？為什么？某陶瓷試樣進行強度測試時采用三點彎曲法，已知試樣斷裂時的力 P=50kg，試樣尺寸為 bxhxL=2.5x5x25mm3，跨距 l=20mm，求強 度為多少MPa？（見材料工藝實驗

5、）某種A12O3瓷晶相體積比為95% （彈性模量為E=380GPa），玻 璃相為5%，（E=84GPa），兩相泊松比相同，計算上限和下限彈性模 量：如果該瓷含有 5%氣孔（體積比），估計其上限和下限的彈性模量。為什么大多數(shù)陶瓷材料室溫下不能產(chǎn)生塑性形變？（見陶瓷材料 在室溫下為脆性）陶瓷材料中裂紋產(chǎn)生和快速擴展的原因是什么？有哪些防止裂 紋擴展的措施？如何提高陶瓷材料的強度和韌性？陶瓷材料的彈性模量與化學鍵的性質、應力狀態(tài)、溫度變化、相 組成等有何關系，為什么？裂紋擴展有幾種類型，哪種類型是材料斷裂的主要原因？影響裂 紋擴展的主要因素是什么？顯微結構對陶瓷材料的脆性斷裂有何影響？第三章 無機材

6、料的熱學性能熱容的本質是什么？影響德拜溫度的因素是什么？影響熱容的因素有哪些？什么是非簡諧振動？由于非簡諧振動，引起聲子發(fā)生怎樣的變 化？聲子產(chǎn)生熱阻的本質是什么？影響熱導率的因素有哪些？解釋熱膨脹的機理。影響熱膨脹的因素有哪些？影響材料散熱的因素有哪些？比較同一組成的單晶、多晶、非晶態(tài)物質的熱導率。固體材料聲子熱導機理及其對晶體結構影響熱導的解釋。簡述影響抗熱震損傷性的因素。熱應力裂紋安定因子R =*2G/2E0）。請分別給出式中的物理量st0九、a. G及E的定義及其常用計量單位，并導出Rst的常用計量單位。什么叫抗熱震性？陶瓷材料在熱沖擊下的損壞有哪幾種類型？舉例說明如何提高陶瓷材料的抗

7、熱沖擊斷裂性能？如何表示陶瓷材料的抗熱震性，影響其抗熱震性的因素是什么？第四章 無機材料的光學性能1. CO2激光器（10.6微米）及CO激光器（5微米）的窗口材料要求 低吸收值但高強度并易于制造。試對比氧化物和鹵化物的性能及要 求。試解釋為什么碳化硅的介電常數(shù)和其折射率的平方相同。對 KBr， 你會預期有 =n2 嗎？為什么？所有物質在足夠高的頻率下，折射率 等于 1。試解釋之。紅外傳輸光學愈益重要。三硫化砷玻璃適用于此目的。試根據(jù)它 們的吸收特性結實為什么不用硅酸鹽玻璃。你認為在 As2S3 中何種 常見的雜質是有害的？為什么？你預料在LiF及PbS之間的折射率及色散有什么不同？說出理由。

8、在瓷器生產(chǎn)上希望有高的半透明性，但這常常做不到。做為一種 可測量的特性，你如何定義半透明性？討論對瓷器的半透明性起作用 的因素，并解釋在組成選擇；制造方法；燒成制度上所采用的增強半 透明性的技術。硫化鋅是一種重要的熒光物質，對于立方結構（閃鋅礦）其禁帶寬度是3.64eV。在適當?shù)募ぐl(fā)下，摻雜Cu2+ （0.01原子）的閃鋅 礦發(fā)射6700A的輻射。在閃鋅礦晶格中由于摻入C1-離子而產(chǎn)生鋅空 位時，所發(fā)射的輻射中心在4400A左右。假設激發(fā)與雜質能級無關， 計算能夠產(chǎn)生熒光的最長波長；確定在禁帶中雜質能級相對于價帶的 位置（用圖說明）。論文：舉例說明材料的組成、結構和性能對材料應用的影響？ （注

9、：按合肥學院學報形式）第五章 無機材料的電導用圖說明表面電流和體積電流。載流子的遷移率的物理意義是什么？電導率的微觀本質是什么？什么叫晶體的熱缺陷？有幾種類型？寫出其濃度表達式？晶體中 離子電導分為哪幾類？晶體的缺陷有幾種？寫出各缺陷的濃度表達式及式中各量的物理 意義？什么是快離子相？快離子導體的判據(jù)是什么？固體電解質有哪些特性？舉例說明固體電解質的應用。載流子的散射有哪幾種機構？舉例說明陶瓷半導化的機理簡述p -n結能帶圖的形成過程外加電壓如何影響p -n結的能帶圖？舉例說明陶瓷的表面效應和晶界效應。第六章 無機材料的介電性能電極化、偶極子、電偶極矩、質點的極化率、局部電場、極化強 度等的概

10、念。電介質提高電容量的原因是什么？電介質的電極化率 ce克勞修斯-莫索蒂方程的意義、使用范圍及如何設計高介電常數(shù)材 料電介質的極化機制有哪些？金紅石和鈣鈦礦型等晶體 E3 很大，使其具有高的介電性，為什么介電常數(shù)大的晶體所具備的條件是什么？介電損耗的形式有哪些？復電導率、復介電常數(shù)、損耗角、損耗因子的定義是什么？比較應力松弛與介電松弛或弛豫。有關介質損耗描述方法有哪些？其本質是否一致？影響介電損耗的因素有哪些？舉出三種常用降低陶瓷介質 tg 的 方法？什么是晶體的介電性：正壓電效應：逆壓電效應：電致伸縮效應 熱釋電效應：鐵電性：熱運動引起自發(fā)極化的機理是什么？描述電疇的形成過程鐵電體有哪些特性

11、？舉例說明鐵電體的應用比較各種極化機制、并畫出模型。你如何理解局部電場。比較兩種自發(fā)極化的機制說明鐵電體形成電滯回線的過程比較壓電、鐵電、熱釋電、電致伸縮的區(qū)別與聯(lián)系。寫出幾種與介電材料性能有關的表達式。舉例說明駐波在材料中的作用24 簡述彎曲振動的過程26 壓電濾波器的原理27邊長10mm、厚度1mm的方形平板電容器的電介質相對介電常數(shù)為 2000，計算相應的電容。若在平板上外加 200V 電壓，計算（1） 電介質中的電場（2）每個平板上的總電量（3）電介質的極化強度。28 示意畫出測量陶瓷介質絕緣電阻試樣的結構，并標明各部分的名 稱，實驗測出試樣的體積電阻為RV，表面電阻為RS，求該材料的

12、PV 及PS值。已知某陶瓷介質試樣在 1100Hz 時，測得電容量為 2600PF， D 為6.5x10-4，試樣厚2mm，瓷片直徑為24mm，電極直徑為20mm，求 該介質材料的和tgSo示意畫出陶瓷介質在直流電場作用下電流與時間的關系，并注明 各部分電流的名稱及形成的原因？寫出交流電場作用時，通過陶瓷介 質的全電流表達式，并說明個部分的物理意義。金紅石陶瓷介質在燒成時應維持何種氣氛？為什么？寫出熱擊穿與本征擊穿的三種區(qū)別？什么條件下發(fā)生本征擊穿？ 示意畫出熱擊穿與本征擊穿時擊穿場強與厚度的關系。33已知TiO2陶瓷介質的體積密度為4.24g/cm3，分子量為79.9，該 介質的化學分子式表

13、達為 AB2， aeA=0.272x10-24cm3， aeB=2.76x 10-24cm3，試用克莫方程計算該介質在可見光頻率下的介電系數(shù)，實測&=7.1，請對計算結果進行討論。34 何謂空間電荷？產(chǎn)生的原因是什么？35損耗的基本形式是什么？試舉出三種常用的降低陶瓷介質的tgS 方法。何謂陶瓷介質的內電離？如何判斷陶瓷介質是否發(fā)生了電離擊 穿？可謂漏導電流？示意畫出介質在電場作用下全電流與時間的關系 圖，并標明該曲線各部分電流的名稱？38已知金紅石瓷介質的體積密度為 4.24g/cm3，分子量為79.9， aeTi4+=0.272x10-24cm3，aeO2-=2.76x10-24cm3，試

14、用克莫方程計算該介質在光頻下的介電系數(shù)，實測 =7.3,請對計算結果進行討 00論。39某鐵電陶瓷試樣需測量及tgS，應采用何類原理的儀器測量？測 量頻率及范圍應多大？測量出試樣的電容量為2600PF，損耗因數(shù)為 6.5x10-4，試樣尺寸如下圖所示，求試樣的和tgSo （試樣的上下電 極的直徑分別為20mm, 30mm,高2mm）40 什么叫極化強度？寫出它的幾種表達式及其物理意義？41損耗的基本形式是什么？常采用哪些方法降低陶瓷材料的tgS? （舉出 5 種）定性畫出發(fā)生電擊穿時，擊穿電場強度與試樣厚度的關系？什么 條件下發(fā)生本征擊穿？介質擊穿電壓的嚴格定義是什么？擊穿時常伴隨什么現(xiàn)象發(fā)生

15、？為什么說“凡是具有對稱中心的晶體都不具有壓電效應”？如何 測量陶瓷介質的體積電阻率和表面電阻率？取哪些數(shù)據(jù)，寫出相應的 計算公式？何謂離子松弛極化和離子位移極化？寫出某陶瓷中只有電子位移極化時的克莫方程表達式？并說明該式的應用范圍？寫出交流電場作用下通過介質的全電流密度表達式，并說明各部 分的物理意義？48實驗測出某鐵電陶瓷介質試樣的電容量為2600PF，損耗因數(shù)為 0.0041,求該介質的和tgSo （試樣的直徑為26mm，電極直徑為 20mm，高3mm，測試頻率為10kHz）49 什么叫介質的擊穿？示意畫出熱擊穿與本征擊穿電場強度與溫 度、厚度、時間的關系？50 寫出電導率分別為 r1

16、與 r2 的雙層介質在電場作用下，電場強度的 分配規(guī)律？并說明可能由此造成陶瓷介質擊穿電壓下降的原因？(該 雙層介質的厚度分別為di與d2,面積分別為S與S2)51測量高頻陶瓷介質的s及tgS的原理及條件是什么？測量哪些數(shù) 據(jù)，寫出計算的s及tgS的公式及式中各量的物理意義？52 試說明燒成氣氛對金紅石陶瓷介質性能的影響？53已知某金紅石陶瓷介質的體積密度為4.3g/cm3，分子量為79.9， 鈦離子的電子位移極化率為0.272xl0-24cm3,氧離子的電子位移極化 率為ae為2.76xl0-24cm3，求該介質在可見光頻率作用下的介電系 數(shù)，實測該介電常數(shù)為 7.1，試對計算結果進行討論。

17、介質損耗的基本形式是什么？試舉出 5 種降低陶瓷材料介質損耗 的常用方法？何謂空間電荷？陶瓷中產(chǎn)生空間電荷的原因有哪些？定性畫出介質發(fā)生電擊穿與熱擊穿時電場強度與試樣厚度的關 系？什么條件下發(fā)生本征擊穿？第七章 無機材料的磁學性能列出確定下列各項的主要因素布洛赫疇壁(180。)能的大小疇壁的尺寸亞鐵磁性材料的居里溫度鐵電材料的居里溫度磁滯回線上最大磁能積BH，Br、矯頑力。磁重晶石(常稱為鋇鐵氧體)是一種硬磁材料，具有六角結構和很高的磁各向異性，其磁化軸與基面垂直。列出燒結的鋇鐵氧體，獲得高磁能積(BxH)的兩種不同方法。并闡明有關過程中應控制哪些因 素。當正型尖晶石CdFe2O4摻入反型尖晶

18、石如磁鐵礦Fe3O4時，Cd離子 仍保 持正 型 分布 。 試 計 算 下列組 成的 磁 矩 ： CdxFe3-xO4 ，x 3-x4(x=0,x=0.1,x=0.5)。試述氣孔和晶粒尺寸對 MgFe2O4 這類軟磁鐵氧體性能的影響，并 與BaFei2O9這類硬磁鐵氧體作比較。晶粒尺寸和氣孔是在燒結過程 形成，硬磁鐵氧體與軟磁鐵氧體相比，生產(chǎn)中哪些因素是重要的參 數(shù)？試述下列反型尖晶石結構的單位體積飽和磁矩，以玻爾磁子數(shù)表 示：MgFe2O4CoFe2O4 Zn0.2Mn0.8Fe2O4 口尸識汕識如各組成物在1200C淬火急冷，對yB有什么影響？磁疇的研究對理解磁性有興趣的人們是極其有益的。即使在運動中也可觀察到的布洛赫疇壁的本質是什么？雜質，特別是氣孔是如何改變布洛赫壁運動？已知測得Li05Fe25O4鐵氧體的磁矩為每個化學式單元2.6玻爾磁子 數(shù)。如何從有關離子的已知凈自旋磁矩證明這一結果的正確性？在晶 體晶格中，Li+Fe+3各占什么位置？鐵磁性和亞鐵磁性特性只在含過渡族和稀土類離子的化合物中才 能觀察到。