合肥學(xué)院材料物理性能及測(cè)試必備點(diǎn)

1、第一章 無機(jī)材料的受力形變簡述正應(yīng)力與剪切應(yīng)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(dǎo)復(fù)相材料彈性模量的上限與下限值。什么是應(yīng)力松弛與應(yīng)變松弛？應(yīng)力松弛時(shí)間與應(yīng)變松弛時(shí)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(jī)理是什么？試從晶體的勢(shì)能曲線分析在外力作用下塑性形變的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)理 論。影響晶體應(yīng)變速率的因素有哪些？玻璃是無序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不可能有滑移系統(tǒng)，呈脆性，但在高溫時(shí) 又能變形，為什么？影響塑性形變的因素有哪些？并對(duì)其進(jìn)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(jī)理有哪些？影響蠕變的因素有哪些？為什么？粘滯流動(dòng)的模型有幾種？影響粘度的因素有哪些？第二章 無機(jī)材料的脆性斷裂與強(qiáng)度試比較材料的理論強(qiáng)度、從應(yīng)力集中觀點(diǎn)出發(fā)和能量觀點(diǎn)出發(fā)的 微裂紋強(qiáng)度。斷裂能包括哪些內(nèi)容？舉例說明裂紋的形成？位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)材料有哪兩方面的作用？影響強(qiáng)度的因素有哪些？6 Griffith 關(guān)于裂紋擴(kuò)展的能量判據(jù)是什么？7 試比較應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度因子。8有一構(gòu)件，實(shí)際使用應(yīng)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(qiáng)度理論與

3、斷裂強(qiáng)度理論進(jìn)行選擇，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行說明。結(jié)構(gòu)不連續(xù)區(qū)域有哪些特點(diǎn)？什么是亞臨界裂紋擴(kuò)展？其機(jī)理有哪幾種？介質(zhì)的作用 （應(yīng)力腐蝕）引起裂紋的擴(kuò)展、塑性效應(yīng)引起裂紋的擴(kuò) 展、擴(kuò)散過程、熱激活鍵撕裂作用引起裂紋擴(kuò)展。什么是裂紋的快速擴(kuò)展？影響斷裂韌性的因素有哪些？材料的脆性有哪些特點(diǎn)？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(qiáng)度的關(guān)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(duì)增韌材料有哪些影響？比較測(cè)定靜抗折強(qiáng)度的三點(diǎn)彎曲法和四點(diǎn)彎曲法，哪一種方法更可靠，為什么？有下列一組抗折強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果，計(jì)算它的 weibull 模數(shù)，并對(duì)該 測(cè)定數(shù)據(jù)的精

4、度做出評(píng)價(jià)。何謂斷裂韌性？何謂應(yīng)力強(qiáng)度因子？二者區(qū)別與聯(lián)系是什么？A陶瓷材料的強(qiáng)度為450MPa, B陶瓷材料的強(qiáng)度為320MPa，可否據(jù)此判斷兩陶瓷材料哪種具有相對(duì)較高的斷裂韌性？為什么？為什么復(fù)合材料內(nèi)部總存在微應(yīng)力？熱壓A12O3 （晶粒尺寸小于lym，氣孔率約為0）、燒結(jié)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(qiáng)度最高？哪一種強(qiáng)度最低？為什么？某陶瓷試樣進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試時(shí)采用三點(diǎn)彎曲法，已知試樣斷裂時(shí)的力 P=50kg，試樣尺寸為 bxhxL=2.5x5x25mm3，跨距 l=20mm，求強(qiáng) 度為多少M(fèi)Pa？（見材料工藝實(shí)驗(yàn)

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(jì)算上限和下限彈性模 量：如果該瓷含有 5%氣孔（體積比），估計(jì)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(kuò)展的原因是什么？有哪些防止裂 紋擴(kuò)展的措施？如何提高陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性？陶瓷材料的彈性模量與化學(xué)鍵的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、溫度變化、相 組成等有何關(guān)系，為什么？裂紋擴(kuò)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(kuò)展的主要因素是什么？顯微結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷材料的脆性斷裂有何影響？第三章 無機(jī)材

6、料的熱學(xué)性能熱容的本質(zhì)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(dòng)？由于非簡諧振動(dòng)，引起聲子發(fā)生怎樣的變 化？聲子產(chǎn)生熱阻的本質(zhì)是什么？影響熱導(dǎo)率的因素有哪些？解釋熱膨脹的機(jī)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(zhì)的熱導(dǎo)率。固體材料聲子熱導(dǎo)機(jī)理及其對(duì)晶體結(jié)構(gòu)影響熱導(dǎo)的解釋。簡述影響抗熱震損傷性的因素。熱應(yīng)力裂紋安定因子R =*2G/2E0）。請(qǐng)分別給出式中的物理量st0九、a. G及E的定義及其常用計(jì)量單位，并導(dǎo)出Rst的常用計(jì)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(jī)材料的光學(xué)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(qiáng)度并易于制造。試對(duì)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(duì) KBr， 你會(huì)預(yù)期有 =n2 嗎？為什么？所有物質(zhì)在足夠高的頻率下，折射率 等于 1。試解釋之。紅外傳輸光學(xué)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(jié)實(shí)為什么不用硅酸鹽玻璃。你認(rèn)為在 As2S3 中何種 常見的雜質(zhì)是有害的？為什么？你預(yù)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(cè)量的特性，你如何定義半透明性？討論對(duì)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(qiáng)半 透明性的技術(shù)。硫化鋅是一種重要的熒光物質(zhì)，對(duì)于立方結(jié)構(gòu)（閃鋅礦）其禁帶寬度是3.64eV。在適當(dāng)?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(shí)，所發(fā)射的輻射中心在4400A左右。假設(shè)激發(fā)與雜質(zhì)能級(jí)無關(guān)， 計(jì)算能夠產(chǎn)生熒光的最長波長；確定在禁帶中雜質(zhì)能級(jí)相對(duì)于價(jià)帶的 位置（用圖說明）。論文：舉例說明材料的組成、結(jié)構(gòu)和性能對(duì)材料應(yīng)用的影響？ （注

9、：按合肥學(xué)院學(xué)報(bào)形式）第五章 無機(jī)材料的電導(dǎo)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(dǎo)率的微觀本質(zhì)是什么？什么叫晶體的熱缺陷？有幾種類型？寫出其濃度表達(dá)式？晶體中 離子電導(dǎo)分為哪幾類？晶體的缺陷有幾種？寫出各缺陷的濃度表達(dá)式及式中各量的物理 意義？什么是快離子相？快離子導(dǎo)體的判據(jù)是什么？固體電解質(zhì)有哪些特性？舉例說明固體電解質(zhì)的應(yīng)用。載流子的散射有哪幾種機(jī)構(gòu)？舉例說明陶瓷半導(dǎo)化的機(jī)理簡述p -n結(jié)能帶圖的形成過程外加電壓如何影響p -n結(jié)的能帶圖？舉例說明陶瓷的表面效應(yīng)和晶界效應(yīng)。第六章 無機(jī)材料的介電性能電極化、偶極子、電偶極矩、質(zhì)點(diǎn)的極化率、局部電場(chǎng)、極化強(qiáng) 度等的概

10、念。電介質(zhì)提高電容量的原因是什么？電介質(zhì)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(shè)計(jì)高介電常數(shù)材 料電介質(zhì)的極化機(jī)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(fù)電導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)、損耗角、損耗因子的定義是什么？比較應(yīng)力松弛與介電松弛或弛豫。有關(guān)介質(zhì)損耗描述方法有哪些？其本質(zhì)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(zhì) tg 的 方法？什么是晶體的介電性：正壓電效應(yīng)：逆壓電效應(yīng)：電致伸縮效應(yīng) 熱釋電效應(yīng)：鐵電性：熱運(yùn)動(dòng)引起自發(fā)極化的機(jī)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(yīng)用比較各種極化機(jī)制、并畫出模型。你如何理解局部電場(chǎng)。比較兩種自發(fā)極化的機(jī)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(guān)的表達(dá)式。舉例說明駐波在材料中的作用24 簡述彎曲振動(dòng)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(zhì)相對(duì)介電常數(shù)為 2000，計(jì)算相應(yīng)的電容。若在平板上外加 200V 電壓，計(jì)算（1） 電介質(zhì)中的電場(chǎng)（2）每個(gè)平板上的總電量（3）電介質(zhì)的極化強(qiáng)度。28 示意畫出測(cè)量陶瓷介質(zhì)絕緣電阻試樣的結(jié)構(gòu)，并標(biāo)明各部分的名 稱，實(shí)驗(yàn)測(cè)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(zhì)試樣在 1100Hz 時(shí)，測(cè)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(zhì)材料的和tgSo示意畫出陶瓷介質(zhì)在直流電場(chǎng)作用下電流與時(shí)間的關(guān)系，并注明 各部分電流的名稱及形成的原因？寫出交流電場(chǎng)作用時(shí)，通過陶瓷介 質(zhì)的全電流表達(dá)式，并說明個(gè)部分的物理意義。金紅石陶瓷介質(zhì)在燒成時(shí)應(yīng)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(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)與厚度的關(guān)系。33已知TiO2陶瓷介質(zhì)的體積密度為4.24g/cm3，分子量為79.9，該 介質(zhì)的化學(xué)分子式表

13、達(dá)為 AB2， aeA=0.272x10-24cm3， aeB=2.76x 10-24cm3，試用克莫方程計(jì)算該介質(zhì)在可見光頻率下的介電系數(shù)，實(shí)測(cè)&=7.1，請(qǐng)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(zhì)的tgS 方法。何謂陶瓷介質(zhì)的內(nèi)電離？如何判斷陶瓷介質(zhì)是否發(fā)生了電離擊 穿？可謂漏導(dǎo)電流？示意畫出介質(zhì)在電場(chǎng)作用下全電流與時(shí)間的關(guān)系 圖，并標(biāo)明該曲線各部分電流的名稱？38已知金紅石瓷介質(zhì)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(jì)算該介質(zhì)在光頻下的介電系數(shù)，實(shí)測(cè) =7.3,請(qǐng)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討 00論。39某鐵電陶瓷試樣需測(cè)量及tgS，應(yīng)采用何類原理的儀器測(cè)量？測(cè) 量頻率及范圍應(yīng)多大？測(cè)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(qiáng)度？寫出它的幾種表達(dá)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(shí)，擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度與試樣厚度的關(guān)系？什么 條件下發(fā)生本征擊穿？介質(zhì)擊穿電壓的嚴(yán)格定義是什么？擊穿時(shí)常伴隨什么現(xiàn)象發(fā)生

15、？為什么說“凡是具有對(duì)稱中心的晶體都不具有壓電效應(yīng)”？如何 測(cè)量陶瓷介質(zhì)的體積電阻率和表面電阻率？取哪些數(shù)據(jù)，寫出相應(yīng)的 計(jì)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(shí)的克莫方程表達(dá)式？并說明該式的應(yīng)用范圍？寫出交流電場(chǎng)作用下通過介質(zhì)的全電流密度表達(dá)式，并說明各部 分的物理意義？48實(shí)驗(yàn)測(cè)出某鐵電陶瓷介質(zhì)試樣的電容量為2600PF，損耗因數(shù)為 0.0041,求該介質(zhì)的和tgSo （試樣的直徑為26mm，電極直徑為 20mm，高3mm，測(cè)試頻率為10kHz）49 什么叫介質(zhì)的擊穿？示意畫出熱擊穿與本征擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度與溫 度、厚度、時(shí)間的關(guān)系？50 寫出電導(dǎo)率分別為 r1

16、與 r2 的雙層介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，電場(chǎng)強(qiáng)度的 分配規(guī)律？并說明可能由此造成陶瓷介質(zhì)擊穿電壓下降的原因？(該 雙層介質(zhì)的厚度分別為di與d2,面積分別為S與S2)51測(cè)量高頻陶瓷介質(zhì)的s及tgS的原理及條件是什么？測(cè)量哪些數(shù) 據(jù)，寫出計(jì)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(duì)金紅石陶瓷介質(zhì)性能的影響？53已知某金紅石陶瓷介質(zhì)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(zhì)在可見光頻率作用下的介電系 數(shù)，實(shí)測(cè)該介電常數(shù)為 7.1，試對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。

17、介質(zhì)損耗的基本形式是什么？試舉出 5 種降低陶瓷材料介質(zhì)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(zhì)發(fā)生電擊穿與熱擊穿時(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度與試樣厚度的關(guān) 系？什么條件下發(fā)生本征擊穿？第七章 無機(jī)材料的磁學(xué)性能列出確定下列各項(xiàng)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(jié)構(gòu)和很高的磁各向異性，其磁化軸與基面垂直。列出燒結(jié)的鋇鐵氧體，獲得高磁能積(BxH)的兩種不同方法。并闡明有關(guān)過程中應(yīng)控制哪些因 素。當(dāng)正型尖晶石CdFe2O4摻入反型尖晶

18、石如磁鐵礦Fe3O4時(shí)，Cd離子 仍保 持正 型 分布 。 試 計(jì) 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(duì) 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(jié)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(jié)構(gòu)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(shí)汕識(shí)如各組成物在1200C淬火急冷，對(duì)yB有什么影響？磁疇的研究對(duì)理解磁性有興趣的人們是極其有益的。即使在運(yùn)動(dòng)中也可觀察到的布洛赫疇壁的本質(zhì)是什么？雜質(zhì)，特別是氣孔是如何改變布洛赫壁運(yùn)動(dòng)？已知測(cè)得Li05Fe25O4鐵氧體的磁矩為每個(gè)化學(xué)式單元2.6玻爾磁子 數(shù)。如何從有關(guān)離子的已知凈自旋磁矩證明這一結(jié)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。