材料物理性能及测试-作业

第一章无机材料的受力形变

1 简述正应力与剪切应力的定义

2 各向异性虎克定律的物理意义

3 影响弹性模量的因素有哪些？

4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。

5 什么是应力松弛与应变松弛？

6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么？

7 产生晶面滑移的条件是什么？并简述其原因。

8 什么是滑移系统？并举例说明。

9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。

10 晶体塑性形变的机理是什么？

11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。

12 影响晶体应变速率的因素有哪些？

13 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？

14 影响塑性形变的因素有哪些？并对其进行说明。

15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂？

16 高温蠕变的机理有哪些？

17 影响蠕变的因素有哪些？为什么？

18 粘滞流动的模型有几种？

19 影响粘度的因素有哪些？

第二章无机材料的脆性断裂与强度

1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。

2 断裂能包括哪些内容？

3 举例说明裂纹的形成？

4 位错运动对材料有哪两方面的作用？

5 影响强度的因素有哪些？

6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么？

7 试比较应力与应力强度因子。

8 有一构件，实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选：

甲钢：sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\2

乙钢：sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\2

试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择，并对结果进行说明。

9 结构不连续区域有哪些特点？

10 什么是亚临界裂纹扩展？其机理有哪几种？

11 介质的作用(应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。

12 什么是裂纹的快速扩展？

13 影响断裂韧性的因素有哪些？

14 材料的脆性有哪些特点？通过哪些数据可以判断材料的脆性？

15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么？

16 克服材料的脆性途径有哪些？

17 影响氧化锆相变的因素有哪些？

18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响？

19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法，哪一种方法更

可靠，为什么？

20. 有下列一组抗折强度测定结果，计算它的weibull模数，并对该测定数据的精度做出评价。

21. 何谓断裂韧性？何谓应力强度因子？二者区别与联系是什么？

22. A陶瓷材料的强度为450MPa，B陶瓷材料的强度为320MPa，可否据此判断两陶瓷材料哪种具有相对较高的断裂韧性？为什么？

23. 为什么复合材料内部总存在微应力？

24. 热压Al2O3（晶粒尺寸小于1μm，气孔率约为0）、烧结Al2O3（晶粒尺寸约15μm，气孔率约为1.3%）以及Al2O3单晶（气孔率为0）等三种材料中，哪一种强度最高？哪一种强度最低？为什么？25. 某陶瓷试样进行强度测试时采用三点弯曲法，已知试样断裂时的力P=50kg，试样尺寸为b⨯h⨯L=2.5⨯5⨯25mm3，跨距l=20mm，求强度为多少MPa？（见材料工艺实验）

26. 某种Al2O3瓷晶相体积比为95%（弹性模量为E=380GPa），玻璃相为5%，（E=84GPa），两相泊松比相同，计算上限和下限弹性模量：如果该瓷含有5%气孔（体积比），估计其上限和下限的弹性模量。

27. 为什么大多数陶瓷材料室温下不能产生塑性形变？（见陶瓷材料在室温下为脆性）

28. 陶瓷材料中裂纹产生和快速扩展的原因是什么？有哪些防止裂纹扩展的措施？

29. 如何提高陶瓷材料的强度和韧性？

30. 陶瓷材料的弹性模量与化学键的性质、应力状态、温度变化、相组成等有何关系，为什么？

31. 裂纹扩展有几种类型，哪种类型是材料断裂的主要原因？影响裂纹扩展的主要因素是什么？

32. 显微结构对陶瓷材料的脆性断裂有何影响？

第三章无机材料的热学性能

1 热容的本质是什么？

2 影响德拜温度的因素是什么？

3 影响热容的因素有哪些？

4 什么是非简谐振动？由于非简谐振动，引起声子发生怎样的变化？

5 声子产生热阻的本质是什么？

6 影响热导率的因素有哪些？

7 解释热膨胀的机理。

8 影响热膨胀的因素有哪些？

9 影响材料散热的因素有哪些？

10 比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率。

11. 固体材料声子热导机理及其对晶体结构影响热导的解释。

12. 简述影响抗热震损伤性的因素。

13. 热应力裂纹安定因子R st=[λ2G/(α2E0)]。请分别给出式中的物理量λ、α、G及E0的定义及其常用计量单位，并导出Rst的常用计量单位。什么叫抗热震性？陶瓷材料在热冲击下的损坏有哪几种类型？

14. 举例说明如何提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能？

15. 如何表示陶瓷材料的抗热震性，影响其抗热震性的因素是什么？

第四章无机材料的光学性能

1. CO2激光器（10.6微米）及CO激光器（5微米）的窗口材料要求

低吸收值但高强度并易于制造。试对比氧化物和卤化物的性能及要求。

2. 试解释为什么碳化硅的介电常数和其折射率的平方相同。对KBr，你会预期有 =n2吗？为什么？所有物质在足够高的频率下，折射率等于1。试解释之。

3. 红外传输光学愈益重要。三硫化砷玻璃适用于此目的。试根据它们的吸收特性结实为什么不用硅酸盐玻璃。你认为在As2S3中何种常见的杂质是有害的？为什么？

4. 你预料在LiF及PbS之间的折射率及色散有什么不同？说出理由。

5. 在瓷器生产上希望有高的半透明性，但这常常做不到。做为一种可测量的特性，你如何定义半透明性？讨论对瓷器的半透明性起作用的因素，并解释在组成选择；制造方法；烧成制度上所采用的增强半透明性的技术。

6. 硫化锌是一种重要的荧光物质，对于立方结构（闪锌矿）其禁带宽度是3.64eV。在适当的激发下，掺杂Cu2+（0.01原子%）的闪锌矿发射6700Å的辐射。在闪锌矿晶格中由于掺入Cl-离子而产生锌空位时，所发射的辐射中心在4400Å左右。假设激发与杂质能级无关，计算能够产生荧光的最长波长；确定在禁带中杂质能级相对于价带的位置（用图说明）。

7、论文：举例说明材料的组成、结构和性能对材料应用的影响？（注：按合肥学院学报形式）

第五章无机材料的电导

1. 用图说明表面电流和体积电流。