材料物理填空名詞解釋解答計算

2021-03-04 09:52:01 字數 4620 閱讀 4913

填空1. 介電體擊穿的三種形式:熱擊穿、電擊穿、化學擊穿。

2. 介質極化的常見形式:電子式極化、離子式極化、熱離子極化、空間電荷極化。

3. 物質磁性的**:原子中外層電子的軌道磁矩、電子的自旋磁矩、原子核的核磁矩。

4. 強磁體和弱磁體的概念:具有很大磁化率的鐵磁體和亞鐵磁體一般被稱為強磁體;磁化率很小的順磁體、抗磁體和反鐵磁體一般被稱為弱磁體。

5. 材料熱穩定性的定義:材料承受溫度的急劇變化而不被破壞的能力。

6. 從量子觀點出發,輻射包括:自發輻射、受激輻射、受激吸收躍遷

7. 固體的雷射工作物質包括晶體和玻璃兩大類,其中人工晶體佔絕大多數。

8. 對於純金屬材料,其主要導熱機制為電子導熱;陶瓷材料的導熱機制主要為聲子導熱,高溫時有光子導熱;高分子材料的導熱機制是聲子導熱。(見解答題9)

名詞解釋

極化:介質內部正負電荷中心分離的現象。

磁導率:磁性材料傳導和通過磁力線的能力。

磁化率:單位磁場強度可引起的材料的磁化強度。

磁偶極子:相互接近的一對磁極。

磁化強度:材料在外磁場中被磁化的程度。

磁疇:磁體由不同磁偶極矩取向的小區域組成的每一區域。

磁晶的各向異性:在晶體的不同的取向與外磁場平行時,磁化的難易不同。

磁滯現象:退磁過程中的磁化強度m和磁感應強度b的變化總是落後於磁場強度h的變化。磁疇遷移:靜磁能降低,磁疇向易磁化方向分疇。

熱導率:在單位溫度梯度下,單位時間內通過單位截面積的熱量。

熱膨脹:物體的體積或長度隨溫度的公升高而增大的現象。

熱應力:由於材料熱膨脹或收縮引起的內應力。

穩態導熱:傳熱過程中,材料在傳熱方向上各處的溫度是恆定的,與時間無關。

熱擴散係數:材料在溫度變化時,內部各部分溫度趨於均勻的能力。

熱傳導:材料中的熱量自動從熱端傳向冷端的現象。

彈性形變:外力去除後不能完全消失的那部分形變。

應力:單位截面上所受到的力。

彈性模量:金屬彈性變形時外力與應變的比例因子。

塑性形變:外力去除後不能完全消失的那部分形變。

——luminary

應變:材料受力時內部各質點間的相對位移。

硬度:材料表面抵抗區域性壓入變形或刻劃破裂的能力。

疲勞:材料在低於屈服應力的變動載荷作用下經長時間工作而發生斷裂的現象。

斷裂韌性:如果構件上的應力增大,或裂紋逐漸擴充套件,則裂紋尖端應力場強度因子k i增大,當其增大到某一臨界值時,裂紋將產生突然的失穩擴充套件,使材料發生突然斷裂。這一臨界值稱為臨界應力場強度因子,即材料的斷裂韌性。

透射:入射光經過折射穿過物體後的出射現象。

散射:光波遇到不均勻結構產生次級波,與主波合成出現干涉現象,使光偏離原來方向。

發光:電子從高能態到低能態的躍遷。

螢光:電子從激發態向低能態躍遷時,伴隨有熱量向周圍傳遞或輻射過程中所發出的光。簡答題

1. 用能帶理論解釋金屬不透明的原因,並解釋金屬呈現不同顏色的原因。

(1)金屬中價帶與導帶重疊,它們之間沒有能隙,因此不管入射光子的能量多小,電子都可以吸收它而躍遷到新的能態上去。所以金屬能夠吸收各種波長,是不透明的(只有金屬箔的厚度<0.1μm時才能透過可見光)。

(2)金屬的顏色取決於反射光的波長,金屬對不同波長的光的反射能力是不同的,當白光照射金屬後,反射光的波長不同於入射光,從而使金屬呈現不同的顏色。

2. 影響材料透光性的因素,並說明提高透光性能的方法。

(1)影響透光性的因素:吸收係數、反射係數、散射係數。

(2)提高透光性能的方法:①提高原材料純度,減少反射和散射損失;②摻加外加劑,降低氣孔率;③熱壓燒結和等靜壓成型,排出氣孔;④熱鍛法,使晶粒定向排列。

3. 簡述螢光,磷光和熱輻射發光的區別。

螢光和磷光都是屬於冷光,但是它們的發光機制不同,區別在於材料吸收能量到發光時的延遲時間,延遲時間短的稱為螢光,延遲時間長的稱為磷光。

熱輻射發光不同於螢光和磷光,它是在高溫下,材料中的電子被熱激發進入激發態,再衰變回較低能級時會放出能量,以波長在可見光範圍內的電磁輻射的形式射出,即發出可見光。

4. 色散的定義,如何表徵材料的色散及用什麼方法克服鏡頭的色散。

材料對光的折射率隨著光的波長的增大而減小,這種現象稱為色散。

,式中,n d、n f、n c分別為以鈉的d譜線、通常是用色散係數γ表徵色散:γ=n d1

n fn c

氫的f譜線和c譜線(5875,4861,6563)為光源測得的折射率。

克服鏡頭的色散,用不同牌號的光學玻璃,分別磨成凸、凹透鏡組成復合鏡頭,可消除色差,這種鏡頭就是消色差鏡頭。

5. 畫出低碳鋼的應力-應變曲線,並描述變形和斷裂的過程和機制。

應力較小時為彈性變形階段,當應力達到彈性極限σe時,低碳鋼開始發生塑性變形,應力繼續增大到某一水平後突然降低並保持不變而應變繼續增大,這一階段為屈服階段,屈服後應力繼續增大到某一水平時,低碳鋼開始發生頸縮變細,最後導致斷裂。

6. 提高金屬材料強度的一般方法。

(1)加工硬化,通過冷塑性變形提高金屬材料屈服強度。

(2)細晶強化,通過細化晶粒提高材料的強度。

(3)第二相強化,通過在材料中形成第二相來提高材料的強度。

7. 簡述材料疲勞裂紋擴充套件的特徵。

疲勞裂紋擴充套件是乙個不連續的過程,可分為兩個

階段。第乙個階段是從個別擠出峰處開始,沿最大切

應力方向的晶面向內發展,裂紋擴充套件方向逐漸轉向與

最大拉應力垂直。第二階段是裂紋沿垂直於最大拉應

力方向擴充套件的過程,直到未斷裂部分不足以承擔所加

載荷,裂紋開始失穩擴充套件時為止。疲勞斷口上疲勞

裂紋擴充套件第二階段最顯著的微觀特徵是在電子顯微

鏡下可以觀察到疲勞裂紋。

8. 簡要推導杜隆-珀替定律,並說明意義和使用範圍。

根據氣體分子的動能1

2mv2=3

2kt,將氣體中得到的能量按自由度均分的原則擴充套件到固

體,固體中原子具有三個自由度,其平均動能為3

2kt,乙個原子平均能量為3kt,所以1mol

固體的能量:e=3ktn0=3rt,由此得出固體摩爾熱容:c mv=de

dt=3r≈24.9j/(mol),即杜隆-珀替定律。

杜隆-珀替定律認為恆壓下元素的原子熱容是乙個與溫度無關的常數,所以它可以根據比熱推算未知物質的原子量,正確的原子量是發現週期律的依據,所以杜隆-珀替定律起著重要的歷史作用。

9. 關於材料的熱導有哪幾種機制,簡述不同材料和溫度哪種機制起主導作用。

固體中的導熱主要是由晶格振動的格波(聲子)和自由電子的振動來實現,高溫下還有光子的參與。

金屬的主要導熱機制為電子導熱;陶瓷的導熱主要為聲子導熱,高溫時有光子導熱;高分子材料在其使用溫度下主要導熱機制是通過分子與分子碰撞的聲子熱傳導。

10. 試描述熱膨脹與材料的熔點、結合能和熱容間的關係。

晶體的結構型別相同時,結合能越大,熔點越高,而熱膨脹係數越小。熱膨脹與熱容二者引起的機理一致,故變化趨勢相同。

11.熱應力的概念,簡要分析熱應力的**。

熱應力指由於材料熱膨脹或收縮引起的內應力。

熱應力的**可用如下圖所示的兩端受束縛的固體桿來給出解釋,該圖為一均質各向同性固體杆,兩端受束縛,受到均勻的加熱和冷卻,由於不能自由膨脹,產生熱應力。

12.磁化率對材料的分類,這幾種材料的特徵是怎樣的?

根據材料的磁化率,可將材料分為五類:抗磁體、順磁體、鐵磁體、亞鐵磁體、反鐵磁體。

抗磁體,χ<0,|χ|在-10-5~-10-6數量級,在外磁場中形成的磁感應強度與外磁場方向相反;

順磁體,χ>0,|χ|在10-6~10-2數量級,在外磁場中形成的磁感應強度與外磁場方向相同;

鐵磁體,χ>0,|χ|可達106數量級,在外磁場中形成的磁感應強度與外磁場方向相同;

亞鐵磁體,χ>0,|χ|可達10以上,與外磁場呈非線性關係;

反鐵磁體,χ>0,|χ|在10-3數量級,其磁化機理與順磁體不同。

13.磁滯迴線。標出飽和磁化強度、剩餘磁化強度,飽和磁感應強度、剩餘磁感應強度以及矯頑力的位置。根據磁滯迴線將材料如何分類,指出其主要的效能標誌。

如圖,ms: 飽和磁化強度;bs: 飽和磁感應強度;mr: 剩餘磁化強度;br: 剩餘磁感應強度;hc: 矯頑力。

根據磁滯迴線將材料分為軟磁材料和硬磁材料。

軟磁材料:磁滯迴線瘦小,具有高μ,高ms,低br,低hc。

硬磁材料:磁滯迴線肥大,具有高hc ,高br。

14.給出工程應力、工程應變、真實應力、真實應變的定義,畫出低碳鋼工程應力-應變和真實應力-應變曲線示意圖並解釋二者之間的差異。

工程應力:單位原始截面積上所受的外力。

工程應變:試樣斷裂後量伸長量與原始長度的比值。

真實應力:單位實際截面積上所受的外力。

真實應變:變形各階段相對變形率的總和。

低碳鋼的工程應力應變曲線和工程應力應變曲線:

二者之間的差異:主要差異出現在塑性變形階段,真

實應力高於工程應力,隨應變的增大,兩者之差增大,但真實應變小於工程應變。

15.簡述反磁性和亞磁性的**。

16.磁疇分疇的原因及疇壁厚度的影響因素。

17.寫出磁致伸縮的定義並舉例說明。

18.簡述光與材料的相互作用方式。

計算題:

什麼是光的選擇性吸收?假設x射線源用鋁材遮蔽,如果要使95% x射線能量不能穿過它,計算鋁材最小厚度,已知材料線性吸收係數。

(公式:i=i0eαx,α=線性吸收係數,x=鋁材厚度)

——luminary

材料物理名詞解釋答案

這是我在網上找的自己編輯的名詞解釋答案,正確性還高,理解好課本才是王道,祝我們有個好成績。憲哥 磁致伸縮效應 鐵磁體在磁場中磁化,其形狀和尺寸都發生變化的現象。電介質的極化 電介質在電場作用下產生束縛電荷的現象。超導性 在一定的低溫條件下,金屬突然失去電阻的現象。抗熱震性 材料承受溫度的急劇變化而不...

材料效能名詞解釋

彈性變形 材料受載後產生變形,解除安裝後這部分變形消逝,材料恢復到原來的狀態的性質 彈性比功 彈性變形過程中吸收變形功的能力 彈性極限 即彈性變形過渡到彈 塑性變形時的應力 彈性模量 工程上彈性模量被稱為材料的剛度,表徵材料對彈性變形的抗力 滯彈性 快速載入或者解除安裝後,材料隨時間的延長而產生的附...

工程材料名詞解釋

晶界 晶粒與晶粒之間的介面稱為晶界。點缺陷 點缺陷是指在三維方向上尺寸都很小的一種缺陷,包括空位,間隙原子和置換原子等。線缺陷 線缺陷是指在晶體中呈線狀分布 在乙個方向上尺寸很大,另兩個方向上尺寸很小 的缺陷,常見線缺陷的各種型別的位錯。面缺陷 是指晶體中呈面狀分布 在兩個方向上的尺寸很大,在第三個...