期末複習題
一、填空（20）
1.一長30cm的圓杆，直徑4mm，承受5000n的軸向拉力。如直徑拉成3.8 mm，且體積保持不變，在此拉力下名義應力值為名義應變值為
2.克勞修斯—莫索蒂方程建立了巨集觀量介電常數與微觀量極化率之間的關係。
3．固體材料的熱膨脹本質是點陣結構中質點間平均距離隨溫度公升高而增大 。
4．格波間相互作用力愈強，也就是聲子間碰撞機率愈大，相應的平均自由程愈小
，熱導率也就愈低 。
5．電介質材料中的壓電性、鐵電性與熱釋電性是由於相應壓電體、鐵電體和熱釋電體都是不具有對稱中心的晶體。
6．復介電常數由實部和虛部這兩部分組成，實部與通常應用的介電常數一致，虛部表示了電介質中能量損耗的大小。
7．當磁化強度m為負值時，固體表現為抗磁性。
8．電子磁矩由電子的軌道磁矩和自旋磁矩組成。
9．無機非金屬材料中的載流子主要是電子和離子 。
10．廣義虎克定律適用於各向異性的非均勻材料。
11．設某一玻璃的光反射損失為m，如果連續透過x塊平板玻璃，則透過部分應為 i0（1-m）2x 。
12．對於中心穿透裂紋的大而薄的板，其幾何形狀因子y= 。
13．設電介質中帶電質點的電荷量q，在電場作用下極化後，正電荷與負電荷的位移向量為l， 則此偶極矩為 ql 。
14．裂紋擴充套件的動力是物體內儲存的彈性應變能的降低大於等於由於開裂形成兩個新表面所需的表面能 。
微裂紋理論認為，斷裂並不是兩部分晶體同時沿整個介面拉斷，而是裂紋擴充套件的結果。
16．考慮散熱的影響，材料允許承受的最大溫度差可用第二熱應力因子表示。
17．當溫度不太高時，固體材料中的熱導形式主要是聲子熱導 。
18．在應力分量的表示方法中，應力分量σ,τ的下標第乙個字母表示方向，第二個字母表示應力作用的方向。
19． 電滯迴線的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據。
20．原子磁矩的**是電子的軌道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物質的磁性主要由電子的自旋磁矩引起。
21. 按照格里菲斯微裂紋理論，材料的斷裂強度不是取決於裂紋的數量 ，而是決定於裂紋的大小 ，即是由最危險的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決定材料的斷裂強度。
22. 複合體中熱膨脹滯後現象產生的原因是由於不同相間或晶粒的不同方向上膨脹係數差別很大，產生很大的內應力，使坯體產生微裂紋。
23.晶體發生塑性變形的方式主要有滑移和孿生 。
24.鐵電體是具有自發極化且在外電場作用下具有電滯迴線的晶體。
25.自發磁化的本質是電子間的靜電交換相互作用 。
二、名詞解釋(20)
自發極化：極化並非由外電場所引起，而是由極性晶體內部結構特點所引起，使晶體中的每個晶胞內存在固有電偶極矩，這種極化機制為自發極化。
斷裂能：是一種織構敏感引數,起著斷裂過程的阻力作用，不僅取決於組分、結構，在很大程度上受到微觀缺陷、顯微結構的影響。包括熱力學表面能、塑性形變能、微裂紋形成能、相變彈性能等。
滯彈性：當應力作用於實際固體時，固體形變的產生與消除需要一定的時間，這種與時間有關的彈性稱為滯彈性。
格波：處於格點上的原子的熱振動可描述成類似於機械波傳播的結果，這種波稱為格波，格波的乙個特點是，其傳播介質並非連線介質，而是由原子、離子等形成的晶格。
電介質：指在電場作用下能建立極化的一切物質。
電偶極子：是指相距很近但有一距離的兩個符號相反而量值相等的電荷。
蠕變（creep）(緩慢變形)：固體材料在保持應力不變的條件下，應變隨時間延長而增加的現象。它與塑性變形不同，塑性變形通常在應力超過彈性極限之後才出現，而蠕變只要應力的作用時間相當長，它在應力小於彈性極限時也能出現。
突發性斷裂：斷裂源處的裂紋尖端所受的橫向拉應力正好等於結合強度時，裂紋產生突發性擴充套件。一旦擴充套件，引起周圍應力的再分配，導致裂紋的加速擴充套件，這種斷裂稱為突發性斷裂。
壓電效應：不具有對稱中心的晶體在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉後，它又會恢復到不帶電的狀態，這種現象稱為正壓電效應。
當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當對不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場，晶體也會發生變形，電場去掉後，晶體的變形隨之消失，這種現象稱為逆壓電效應，或稱為電致伸縮現象。
電致伸縮：當在不具有對稱中心晶體的極化方向上施加電場時，晶體會發生變形，電場去掉後，晶體的變形隨之消失，這種現象稱為電致伸縮現象，或稱為逆壓電效應。
鐵電體：具有自發極化且在外電場作用下具有電滯迴線的晶體。
三、問答題（每題5分，共20分）
1．簡述ki和kic的區別。
答：ki應力場強度因子：反映裂紋尖端應力場強度的參量。
kic斷裂韌度：當應力場強度因子增大到一臨界值時，帶裂紋的材料發生斷裂，該臨界值稱為斷裂韌性。
ki是力學度量，它不僅隨外加應力和裂紋長度的變化而變化，也和裂紋的形狀型別，以及載入方式有關，但它和材料本身的固有效能無關。而斷裂韌性kic則是反映材料阻止裂紋擴充套件的能力，因此是材料的固有性質。
2.簡述位移極化和鬆馳極化的特點。
答：位移式極化是一種彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量；鬆弛極化與熱運動有關，完成這種極化需要一定的時間，並且是非彈性的，因而消耗一定的能量。
3.鐵磁性與鐵電性的本質差別是什麼？
答：⑴ 鐵電性由離子位移引起，鐵磁性由原子取向引起。
⑵ 鐵電性在非對稱性的晶體中發生，鐵磁性發生在次價電子的非平衡自旋中。
⑶ 鐵電體的居里點是由於晶體相變引起的，鐵磁性的居里點是原子的無規則振動破壞了原子間的「交換」作用，從而使自發磁化消失引起的。
4.為什麼金屬材料有較大的熱導率，而非金屬材料的導熱不如金屬材料好？
答：固體中導熱主要是由晶格振動的格波和自由電子運動來實現的。在金屬中由於有大量的自由電子，而且電子的質量很輕，所以能迅速地實現熱量的傳遞。
雖然晶格振動對金屬導熱也有貢獻，但只是很次要的。在非金屬晶體，如一般離子晶體的晶格中，自由電子是很少的，晶格振動是它們的主要導熱機構。因此，金屬一般都具有較非金屬材料更大的熱導率。
5．說明圖中三條應力-應變曲線的特點，並舉例說明其對應的材料。
答：受力情況下，絕大多數無機材料的變形行為如圖中曲線(a)所示，即在彈性變形後沒有塑性形變(或塑性形變很小)，接著就是斷裂，總彈性應變能非常小，這是所有脆性材料的特徵，包括離子晶體和共價晶體等。在短期承受逐漸增加的外力時，有些固體的變形分為兩個階段，在屈服點以前是彈性變形階段，在屈服點後是塑性變形階段。
包括大多數金屬結構材料如圖中曲線(b)所示。橡皮這類高分子材料具有極大的彈性形變，如圖中曲線(c)所示，是沒有殘餘形變的材料，稱為彈性材料。
6．如果要減少由多塊玻璃組成的透鏡系統的光反射損失，通常可以採取什麼方法？為什麼？
答：有多塊玻璃組成的透鏡系統，常常用折射率和玻璃相近的膠粘起來，這樣除了最外和最內的兩個表面是玻璃和空氣的相對折射率外，內部各界面均是玻璃和膠的較小的相對折射率，從而大大減少了介面的反射損失。
7．闡述大多數無機晶態固體的熱容隨溫度的變化規律。
答：根據德拜熱容理論，在高於德拜溫度θd時，熱容趨於常數(25j／(k·mo1)，低於θd時與t3成正比。因此，不同材料的θd是不同的。
無機材料的熱容與材料結構的關係是不大的，絕大多數氧化物、碳化物，熱容都是從低溫時的乙個低的數值增加到1273k左右的近似於25j／k·mol的數值。溫度進一步增加，熱容基本上沒有什麼變化。
8.有關介質損耗描述的方法有哪些？其本質是否一致？
答：損耗角正切、損耗因子、損耗角正切倒數、損耗功率、等效電導率、復介電常數的復項。多種方法對材料來說都涉及同一現象。
即實際電介質的電流位相滯後理想電介質的電流位相。因此它們的本質是一致的。
9.簡述提高陶瓷材料抗熱衝擊斷裂效能的措施。
答：(1) 提高材料的強度 f，減小彈性模量e。(2) 提高材料的熱導率。
(3) 減小材料的熱膨脹係數。(4) 減小表面熱傳遞係數h。(5) 減小產品的有效厚度rm。
10.為什麼含有未滿殼層的原子組成的物質中只有一部分具有鐵磁性？
含有未滿殼層原子組成的物質包括順磁性物質和有序磁性物質。由於順磁性物質中原子做無規則熱振動，原子磁矩排列雜亂無章，巨集觀上不表現磁性；有序磁性物質包括反鐵磁性、亞鐵磁性和鐵磁性物質，由於在反鐵磁性或亞鐵磁性物質中磁性有序的原子排列形成的磁矩平行和反平行相間排列，其磁矩完全或部分抵消，故只有部分磁矩（或自旋電子）方向相同的有序磁性物質具有鐵磁性。
四、論述題：（本題共兩題，共20分）
1．何為相變增韌？論述氧化鋯增韌陶瓷的機理。
答：利用多晶多相陶瓷中某些成分在不同溫度的相變，從而增韌的效果，這統稱為相變增韌。
第二相顆粒相變韌化（transformation toughening）是指將亞穩的四方zro2顆粒引入到陶瓷基體中，當裂紋擴充套件進入含有t-zro2晶粒的區域時，在裂紋尖端應力場的作用下，將會導致t-zro2發生t m相變，因而除了產生新的斷裂表面而吸收能量外，還因相變時的體積效應（膨脹）而吸收能量，可見，應力誘發的這種組織轉變消耗了外加應力。同時由於相變粒子的體積膨脹而對裂紋產生壓應力，阻礙裂紋擴充套件。結果這種相變韌化作用使在該應力水平下在無相變粒子的基體中可以擴充套件的裂紋在含有氧化鋯 t m相變粒子的複合材料中停止擴充套件，如要使其繼續擴充套件，必須提高外加應力水平，具體體現在提高了材料的斷裂韌性。
2．說明下圖中各個參量，數字及曲線所代表的含義。
答：bs——飽和磁感應強度，當外加磁場h增加到一定程度時，b值就不再上公升，也就是這塊材料磁化的極限。
br——剩餘磁感應強度，當外加磁場降為0時，材料依然保留著磁性，其強度為br。
hc——矯頑力（矯頑磁場強度），表示材料保持磁化、反抗退磁的能力。據此大小可以區分軟磁和硬磁。
——磁導率（=b/h），表示材料能夠傳導和通過磁力線的能力。
oabc段表示材料從巨集觀無磁性到有磁性的磁化過程；cdefghc段表示物質在外加磁場中磁化、退磁再磁化的過程，因為退磁的過程滯後於磁化曲線，故又稱此曲線為磁滯迴線。由該曲線圍成的空間有明確的物理意義，即曲線圍起的面積越大，矯頑力（hc）越大，要求的矯頑場強越大，磁化所需的能量越大，磁性材料就越「硬」；反之，曲線圍起的面積越小，磁性材料就越「軟」。
材料物理效能期末複習題
19 電滯迴線的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據。20 原子磁矩的 是電子的軌道磁矩 自旋磁矩和原子核的磁矩。而物質的磁性主要由電子的自旋磁矩引起。21.按照格里菲斯微裂紋理論，材料的斷裂強度不是取決於裂紋的數量 而是決定於裂紋的大小 即是由最危險的裂紋尺寸或臨界裂紋尺寸決定材料的斷裂強度。22.複...
無機材料物理效能期末複習題
期末複習題參 一 填空 1.一長30cm的圓杆，直徑4mm，承受5000n的軸向拉力。如直徑拉成3.8 mm，且體積保持不變，在此拉力下名義應力值為名義應變值為 2.克勞修斯 莫索蒂方程建立了巨集觀量介電常數與微觀量極化率之間的關係。3 固體材料的熱膨脹本質是點陣結構中質點間平均距離隨溫度公升高而增...
材料物理效能複習題2019
第一章1 cv cp和c的定義。cpm和cvm的關係，實際測量得到的是何種量？cvm與溫度 包括 d 的關係。自由電子對金屬熱容的貢獻。合金熱容的計算。2 哪些相變屬於一級相變和二級相變？其熱容等的變化有何特點？3 撒克斯法測量熱容的原理。何謂dta和dsc？dta測量對標樣有何要求？如何根據dta...