材料物理效能試題研究生

2021-03-04 09:36:42 字數 1636 閱讀 1293

1從物理本質上敘述晶體中電子能量結構的導帶、價帶和禁帶產生的原因,並利用能帶理論的初步知識說明材料的一些物理性質(舉一例即可)

2 表徵超導體效能的三個主要指標是什麼?目前氧化物超導體應用的主要弱點是什麼?

答:表徵超導體的兩個基本特性完全的導電性和完全的抗磁性。

三個基本臨界參量是超導體的臨界轉變溫度tc,臨界磁場強度bc,臨界電流密度。

主要弱點是臨界電流密度低。

3 鉑線300 k時電阻率為1×10-7ω·m,假設鉑線成分為理想純。試求1000 k時的電阻率。

4 試說明壓電體、熱釋電體、鐵電體各自在晶體結構上的特點。

壓電晶體的結構是不具有對稱中心。

鐵電晶體也具有壓電性,它的晶體結構也不具有對稱中心;鐵電體一定是離子性晶體,是具有自發極化的一種壓電體,但並不是所有的壓電體都是鐵電體。

熱釋電體也是一種壓電體,晶體結構同樣不具有對稱中心;溫度變化可以引起極化強度改變,但不一定所有的壓電體都是熱釋電體,有的鐵電體也是熱釋電體。

總之,壓電體、鐵電體和熱釋電體都是不具有對稱中心的晶體。

5 工廠中發生「混料」現象。假如某鋼的淬火試樣,又經不同回火後混在一起了。可用何法將每個不同溫度回火、淬火試樣區分開來(不能損傷試樣)。

答:磁性能分析:淬火鋼在回火過程中,馬氏體和殘餘奧氏體都要發生分解而引起飽和磁化強度的變化。

在回火過程中殘餘奧氏體分解的產物都是鐵磁相,會引起飽和磁化強度的公升高,而馬氏體分解析出的碳化物是弱鐵磁相,會引起飽和磁化強度的降低。回火第一階段(20~200℃),從馬氏體中析出了碳化物,飽和磁化強度較淬火態低;回火第二階段(200~300℃),殘餘奧氏體分解的回火貝氏體是強鐵磁相,引起飽和磁化強度的劇烈公升高,超出了θ相和γ相由於臨近居里點造成的飽和磁化強度下降;回火第三階段(300~350℃),θ相和γ相轉變為順磁相,飽和磁化強度降低;回火第四階段(350~500℃),由於γ相與鐵作用生成fe3c,飽和磁化強度較淬火態低。(4分)

電阻法:馬氏體和奧氏體分解過程中會引起電阻的變化,在不同的回火階段,其電阻,隨著溫度的逐漸公升高電阻逐漸減小。(4分)

熱膨脹法:80~160℃發生體積收縮,主要是由於碳化物的析出,導致馬氏體的正方度下降;230~280℃體積膨脹,殘餘奧氏體分解造成;260~360℃體積收縮,說明馬氏體繼續分解為鐵素體和碳化物的混合物。

6 試分析材料導熱機理。金屬、陶瓷和透明材料導熱機制有什麼區別?

答:電子,聲子,光子導熱

7表徵金屬原子間結合力強弱的常用物理引數由哪些?並說明這些引數間的關係。

8 已知某三元狀態圖的一角(如下圖),需要測定固解體的溶解度曲線。

(1)可用哪幾種物性測試方法測量?

(2)它們共同的原理是什麼?

(3)以乙個具體效能指標為例說明其測量方法(簡要說明並繪圖)。

9 使用雙原子模型說明材料熱膨脹的物理本質。

答:根據波恩的雙原子模型得到原子位能與間距的關係曲線,如圖所示。隨著溫度公升高,原子能量增大,原子將偏離r0的位置而發生振動。

當溫度為t1時,振動原子總能量為e1,振動位置從a到b,位能沿ab變化。當r=r0時,位能最小,動能最大;當r=a或r=b時,位能最大,動能為零。a、b是振動的極限位置。

a,b不對稱於r0,a,b的幾何中心r1在r0右側位置,即原子間距增大了。同理,在t2時,平均原子間距為r2。溫度越高,原子間距位移越大。

在巨集觀上體現出體積或者長度的變化。

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