无机材料物理性能习题库
无机材料物理性能考试复习题
无机材料物理性能考试复习题（含答案）一、名词解释（选做5个，每个3分，共15分）1. K IC ：平面应变断裂韧度，表示材料在平面应变条件下抵抗裂纹失稳扩展的能力。
2.偶极子（电偶极子）：正负电荷的平均中心不相重合的带电系统。
3.电偶极矩：偶极子的电荷量与位移矢量的乘积，ql =μ。
（P288）4.格波：原子热振动的一种描述。
从整体上看，处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波。
格波的一个特点是，其传播介质并非连续介质，而是由原子、离子等形成的晶格，即晶格的振动模。
晶格具有周期性，因而，晶格的振动模具有波的形式。
格波和一般连续介质波有共同的波的特性，但也有它不同的特点。
5.光频支：格波中频率很高的振动波，质点间的相位差很大，邻近的质点运动几乎相反时，频率往往在红外光区，称为“光频支振动”。
（P109）6.声频支：如果振动着的质点中包含频率很低的格波，质点之间的相位差不大，则格波类似于弹性体中的应变波，称为“.声频支振动”。
（P109）7.色散：材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增加）而减小的性质，称为折射率的色散。
8.光的散射：物质中存在的不均匀团块使进入物质的光偏离入射方向而向四面八方散开，这种现象称为光的散射，向四面八方散开的光，就是散射光。
与光的吸收一样，光的散射也会使通过物质的光的强度减弱。
9.双折射：光进入非均匀介质时，一般要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波，它们分别构成两条折射光线，这个现象就称为双折射。
（P172）10.本征半导体（intrinsic semiconductor)：完全不含杂质且无晶格缺陷的、导电能力主要由材料的本征激发决定的纯净半导体称为本征半导体。
N 型半导体：在半导体中掺入施主杂质，就得到N 型半导体；在半导体中掺入受主杂质，就得到P 型半导体。
12.超导体：超导材料（superconductor ），又称为超导体，指可以在特定温度以下，呈现电阻为零的导体。
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。
无机材料物理性能-习题讲解
2. 已知金刚石的相对介电常数r=5.5，磁化 率=-2.17×10-5，试计算光在金刚石中的传 播速度
c c c v n rr r (1 ) 3 108 5.5 (1 2.17 105 ) 1.28108 m / s
引起散射的其它原因还有：缺陷、杂质、晶粒界 面等。
7. 影响热导率的因素有哪些？
温度的影响:
低温：主要是声子传导。自由程则有随温度的升高而迅速降低的特点，低温时，上限为晶粒的距离， 在高温时，下限为晶格的间距。
高温下热辐射显著，光子传导占优势；
在低温时，热导率λ与T3成比例。高温时,λ则迅速降低。 结晶构造的影响 ：声子传导与晶格振动的非谐和有关。晶体结构越复杂，晶格振动的非谐和越大， 自由行程则趋于变小，从而声子的散射大， λ 低。
9.证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀 分散的气孔而改变
对于内含均匀分散气孔的固体材料，可视为固相 与气相组成的复合材料，其热膨胀系数为：
V KW / K W /
i i i i i i i
由于空气组分的质量分数Wi≈0，所以气孔对热膨 胀系数没有贡献。
10. 影响材料散热的因素有哪些？
第三章
材料的光学性能
---习题讲解
1. 试述光与固体材料的作用机理
在固体材料中出现的光学现象是电磁辐射与固体材料中的 原子、离子或电子之间相互作用的结果。一般存在两种作 用机理： 一是电子极化，即在可见光范围内，电场分量与传播过程 中遇到的每一个原子都发生相互作用，引起电子极化，即 造成电子云和原子核的电荷中心发生相互位移，所以当光 通过介质时，一部分能量被吸收同时光速减小，后者导致 折射。 二是电子能态转变：即电磁波的吸收和发射包含电子从一 种能态向另一种能态转变的过程。材料的原子吸收了光子 的能量之后可将较低能级的电子激发到较高能级上去，电 子发生的能级变化与电磁波频率有关。
《无机材料物理性能》课后习题答案
《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
材料物理性能 参考试题
1、低碳钢拉伸和压缩时应力应变曲线的异同点？（1）塑性材料（低碳钢）在拉伸时应力-应变曲线一般包括四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部颈缩阶段。
脆性材料（灰口铸铁）在拉伸时应力-应变曲线无直线部分，但是，应力较小时的一段曲线很接近于直线，故虎克定律还可以适用。
铸铁拉伸时无明显的弹性阶段和屈服阶段，也无颈缩现象，试件在断裂时无明显的塑性变形。
低碳钢在压缩时与拉伸有相同的弹性阶段，屈服阶段和强化阶段，但是强化后期压缩曲线上偏，不会断裂。
灰铸铁的在压缩时依然没有直线部分和屈服阶段，它是在很小的变形下出现断裂的，强度极限是拉伸时的3~4倍。
（2）材料在拉伸和压缩时的弹性极限和屈服强度几乎无太大差别，不同点为强度极限在压缩时会有大幅度提高。
（3）断裂方式不同：塑性材料在拉伸条件下的呈韧性断裂，宏观断口呈杯锥状，由纤维区、放射区和剪切唇三部分组成；脆性材料在拉伸时呈现脆性断裂，其端口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。
拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不断裂；脆性材料在压缩时相对拉伸时除能产生一定的塑性变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂，其主要原因是由剪应力引起的，具有切断特征。
（超过屈服之后，低碳钢试样由原来的圆柱形逐渐被压成鼓形。
继续不断加压，试样将愈压愈扁，横截面面积不断增大，试样抗压能力也不断增大，故总不被破坏。
所以，低碳钢不具有抗压强度极限（也可将它的抗压强度极限理解为无限大）。
）2、屈服的本质及构成？（1）屈服：当应力达到一定值时，应力虽不增加（或者在小范围内波动），而变形却急剧增长的现象，称为屈服现象，标志着材料的力学影响由弹性变形阶段进入塑性变形阶段。
屈服现象在退火、正火的中、低碳钢和低合金钢中最为常见。
（2）本质：屈服现象的产生与下列三个因素有关：①材料变形前可动位错密度很小（或虽有大量位错但被钉扎住，如钢中的位错为杂质原子或者第二相质点所钉扎）②随塑性变形发生，位错能快速增殖③位错运动速率与外加应力有强烈依存关系变形前可动位错少，为了增大应变速率，必须加大位错运动速度，位错运动速度取决于应力大小，就需要较高的应力即上屈服点。
无机材料物理性能题库(1)
名词解释1、包申格效应——金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），而后再同向加载，规定残余伸长应为增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
2、塑性——材料的微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。
3、硬度——材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力，是材料的一种重要力学性能。
4、应变硬化——材料在应力作用下进入塑性变形阶段后，随着变形量的增大，形变应力不断提高的现象。
5、弛豫——施加恒定应变，则应力将随时间而减小，弹性模量也随时间而降低。
6、蠕变——当对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加，弹性模量也随时间而减小。
6、滞弹性——当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。
7、压电性——某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。
8、电解效应——离子的迁移伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质。
9、逆压电效应——某些晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。
10、压敏效应——指对电压变化敏感的非线性电阻效应，即在某一临界电压以下，电阻值非常高，几乎无电流通过；超过该临界电压(敏压电压)，电阻迅速降低，让电流通过。
11、热释电效应——晶体因温度均匀变化而发生极化强度改变的现象。
12、光电导——光的照射使材料的电阻率下降的现象。
13、磁阻效应——半导体中，在与电流垂直的方向施加磁场后，使电流密度降低，即由于磁场的存在使半导体的电阻增大的现象。
14、光伏效应——指光照使不均匀半导体或半导体与金属组合的不同部位之间产生电位差的现象。
15、电介质——在外电场作用下，能产生极化的物质。
16、极化——介质在电场作用下产生感应电荷的现象。
16、自发极化——极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。
无机材料物理性能习题库
i KiWi / i KiWi / i
由于空气组分的质量分数Wi
0，所以气孔不影响V，也不影响
。
l
2-8 试计算一条合成刚玉晶体 Al2O3 棒在 1K 的热导率，它的分子量为 102，直径为 3mm，声速 500m/s，密度为 4000kg/m3，德拜温度为 1000K。
解
一个Al2O3分子的体积为V
6
（4）添加 Al2O3 对 NiO：
Al2O3 2AlN i • VN i 3Oo
添加 Al2O3 对 NiO 后形成阳离子空位多，提高了电导率。
4-3 本征半导体中，从价带激发至导带的电子和价带产生的空穴参与电导。激发的 电子数 n 可近似表示为：
n N exp( Eg / 2kT)
式中 N 为状态密度，k 为波尔兹曼常数，T 为绝对温度。试回答以下问题： （1）设 N=1023cm-3，k=8.6”*10-5eV.K-1 时，Si(Eg=1.1eV)，TiO2(Eg=3.0eV)在室 温（20℃）和 500℃时所激发的电子数（cm-3）各是多少： （2）半导体的电导率 σ（Ω-1.cm-1）可表示为
解:
I I 0e ( s) x I e( s)x 0.85 e( s)0.1
I0 s 10ln 0.85 1.625cm1
3-3 有一材料的吸收系数 α=0.32cm-1，透明光强分别为入射的 10%，20%，50%及 80%时，材料的厚度各为多少？
解:
I
I 0ex
ex
I I0
xx ln I I0
sin i sin r
W = W' + W''
2
W' W
n21 n21
无机材料物理性能试题及答案
无机材料物理性能试题及答案无机材料物理性能试题及答案一、填空题（每题2分，共36分）1、电子电导时，载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。
2、无机材料的热容与材料结构的关系不大，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3的热容-温度曲线基本一致。
3、离子晶体中的电导主要为离子电导。
可以分为两类：固有离子电导（本征电导）和杂质电导。
在高温下本征电导特别显着，在低温下杂质电导最为显着。
4、固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。
5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。
电子电导为主的陶瓷材料，因电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。
6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。
7. 电子电导具有霍尔效应，离子电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料中载流子的类型。
8. 非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的小。
在高温下，二者的导热率比较接近。
9. 固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大。
10. 电导率的一般表达式为∑=∑=iiiiiqnμσσ。
其各参数ni、qi和?i的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。
11. 晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈大。
格波受到的散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。
12、波矢和频率之间的关系为色散关系。
13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。
14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显着地降低射线的传播，导致光子自由程显着减小。
15、当光照射到光滑材料表面时，发生镜面反射；当光照射到粗糙的材料表面时，发生漫反射。
16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显着不同的折射率，能够形成小颗粒。
无机材料物理性能复习题
1.影响无机材料强度的因素有哪些？答：在晶体结构既定的情况下,影响材料强度的主要因素有三个:弹性模量E,断裂功γ和裂纹尺寸C。
还与其他因素有关，如：内在因素：材料的物性，如：弹性模量、热膨胀系数、导热性、断裂能；显微结构：相组成、气孔、晶界（晶相、玻璃相、微晶相）、微裂纹（长度、尖端的曲率大小）；外界因素：温度、应力、气氛环境、式样的形状大小、表面；工艺因素：原料的纯度、降温速率。
2.请对氧化铝单晶的λ-T曲线分析说明。
答：在很低温度时，主要是热容Cv对热导率λ的贡献，Cv与T^3成正比，因而λ也近似随T^3而变化。
随温度升高热导率迅速增大，然而温度继续升高，平均自由程l要减小，这时热导率随温度T升高而缓慢增大，并在德拜温度θd左右趋于一定值，这时平均自由程l成了影响热容的主要因素，因而，热导率λ随温度T升高而迅速减小。
在低温（40K），热导率出现极大值，在高温区，变化趋于缓和，在1600K，由于光子热导的贡献是热导率有所回升。
3.试比较石英玻璃、石英多晶体和石英单晶热导率的大小，并解释产生差异的原因。
答：石英单晶体热导率最大，其次是石英多晶体，最后是石英玻璃。
原因：多晶体中晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，晶界处杂质也多，声子更易受到散射，因而它的平均自由程度小的多，所以多晶体的热导率比单晶体小。
玻璃属于非晶体，在不考虑光子导热的温度下，非晶体声子的平均自由程度比晶体的平均自由程度小的多，所以非晶体的热导率小于晶体的热导率。
4..裂纹形成原因有哪些？裂纹扩展的方式有哪些？哪些措施可防止裂纹扩展？答：裂纹形成的原因：1晶体微观结构中的缺陷受外力引起应力集中会形成裂纹2.材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹3.热应力形成裂纹4.由于晶体的各向异性引起扩展方式：张开型，划开型，撕开型阻止裂纹的扩展：1.作用力不超过临界应力2.加入吸收能量的机构3.在材料中造成大量极细微的裂纹。
5.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？答：强度最高的是Al2O3单晶，强度最低的是烧结Al2O3。
材料物理考试试题
材料物理考试试题
第一部分：选择题
1. 下列哪种材料具有最好的导热性能？
A. 陶瓷
B. 塑料
C. 金属
D. 纤维素
2. 以下哪种材料属于导电性能最差的？
A. 铝
B. 铜
C. 木材
D. 锑
3. 在材料物理中，杨氏模量是用来衡量材料的哪种性质？
A. 导热性
B. 弹性
C. 导电性
D. 光学性
4. 哪种材料能够最有效地隔离声音？
A. 金属
B. 塑料
C. 窗户玻璃
D. 泡沫塑料
5. 哪种材料适合用来制作高强度的结构件？
A. 纸张
B. 玻璃
C. 钢铁
D. 聚乙烯
第二部分：填空题
6. 金属的熔点通常比陶瓷________。
（填一种材料）
7. 聚合物的耐磨性较________。
（填一种材料）
8. 塑料的弹性模量较________。
（填一种材料）
9. 陶瓷的导热性常常比________差。
（填一种材料）
10. 纤维素通常被用作________材料。
（填一种材料）第三部分：简答题
11. 解释一下杨氏模量的概念以及它在材料物理中的作用。
12. 请列举三种常见材料的优缺点，并举例说明其具体应用场景。
13. 为什么金属材料可以导电导热？请简要解释其原因。
14. 什么是断裂韧性？请说明断裂韧性和强度的区别。
15. 请简要介绍一种新型材料，并说明其在未来的应用前景。
以上就是材料物理考试试题的所有内容，请同学们按要求认真作答。
祝大家考试顺利！。
07春A《材料物理性能》A试卷.doc
材料物理性能课程结束A 试卷考试形式闭卷考试用时120分钟一、是非题（1分×10=10分）1、非等轴晶系晶体基本都是在膨胀系数高的方向热导率最大。
( )2、只有离子晶体才能成为固体电解质。
( )3、结构紧密的多晶二元化合物都具有比玻璃大的膨胀系数。
( )4、同一种物质，多晶体的热导率总是比单晶的小。
( )5、在不考虑光子导热的贡献的任何温度下，非晶体的热导率总是大于晶体的热导率。
（）6、断裂应力受现有裂纹长度制约，裂纹长度愈小，断裂应力愈小。
( )7、蠕变断裂过程中裂纹的扩展是一种高温下较低应力水平的亚临界扩展。
( )8、含玻璃相的陶瓷，其电导很大程度上决定于玻璃相。
( )9、一般玻璃相的电导率比晶体材料的低。
( )10、第一热应力因子R是材料允许承受的最大温度差。
( )二、名词解释（2分×10=20分）1、蠕变：2、弛豫：3、声频支振动：4、光频支振动：5、柯普定律：6、导热系数：7、本征电导：8、杂质电导：9、双碱效应10、压碱效应三、简答题（5分×4=20分）1、弹性模量的物理意义？2、何为离子电导、电子电导？各自的特征？3、常测得部分多晶体或复合材料的热膨胀系数滞后现象，试解释。
4、K I及其K IC的含义。
四、问答题（9分×4=36分）1、根据位错运动理论说明无机材料不易产生塑性形变。
2、画图说明并解释晶体和非晶体导热系数λ随温度T变化规律的不同。
3、画图并说明掺杂固溶体瓷与两相陶瓷的热导率随成分体积分数而变化的规律有何不同。
4、何为压敏效应？画出其V-I特性曲线。
五、计算分析题（14分）1、一热机部件由烧结氮化硅制成，其第一热应力因子R=547 ℃，热导率λ=0.184 J·cm-1·S-1·K-1最大厚度为120 mm。
如果表面热传送系数h=0.05 J·cm-2·S-1·K-1，假设形状因子S=1，估算可应用的热冲击最大温差（6分）。
无机材料物理化学(贺蕴秋)考试题
一、填空硅酸盐结构：岛状结构层状结构组群状结构链状结构架状结构晶格能影响因素：离子半径离子电荷电子层构型固溶体种类:填隙型置换型决定离子晶体结构的基本因素:球体最紧密堆积配位数离子的极化电负性固溶体影响因素：离子尺寸晶体的结构类型电负性非化学计量化合物：阴离子空位型阳离子填隙型阴离子填隙型阴离子空位型位错类型:刃位错螺型位错熔融三种冷却过程：结晶化玻璃化分相玻璃冷却速率的影响因素：过冷度熔体黏度晶核形成速率晶核成长速率玻璃在熔点的黏度越高越易形成玻璃，Tg/Tm〉2/3时易形成玻璃3T图中3T：时间温度转变分子引力：定向力色散力诱导力热缺陷:弗伦克尔缺陷肖特基缺陷固体表面影响因素：表面粗糙度表面微裂纹晶界：小角度晶界大角度晶界润湿现象：附着润湿铺展润湿浸渍润湿润湿的影响因素：粗糙度吸附膜熔体黏度的影响因素:温度熔体组成扩散机制：直接易位环形易位间隙扩散准间隙扩散空位扩散由点缺陷（肖特基和弗兰克尔缺陷）引起的扩散为本征扩散，空位来源于掺杂而引起的扩散为非本征扩散。
黏附的影响因素：润湿性黏附功黏附面的张力相容性和亲和性固相反应速率：化学反应速率扩散速率烧结气氛:还原性氧化性中性固态相变：一级相变二级相变从熔体中析晶的过程分二步完成，首先是成核，然后就是晶体生长过程。
均匀成核的成核速率由受核化位垒影响的成核率因子和受原子扩散影响的成核率因子所决定的。
固体质点扩散的推动力:化学位梯度液－固相变过程的推动力：过冷度烧结过程的推动力：粉料表面能的降低二、名词解释晶格能:在0K时1mol离子化合物的各离子拆散成气体所需的能量配位数：与一个原子或离子直接相邻的原子或离子数离子极化：离子正负电荷的重心发生偏离产生偶极矩的现象同质多晶：物质在不同温度、压力等热力学条件下呈现不同的晶体结构点缺陷：在空间各方向上的尺度远小于晶体、晶粒尺度的缺陷热缺陷：由晶体内部质点热运动而形成的缺陷肖特基缺陷：原子离开平衡位置迁移至晶体表面格点位置,晶体内仅留有空隙的缺陷弗伦克尔缺陷：原子离开平衡位置进入晶格间隙形成的缺陷杂质缺陷:杂质原子进入晶格形成的结构缺陷固溶体：固体作为溶剂溶有其他数量可变的杂质原子，并形成的单一均匀的晶态固体位错：晶体的一维晶格缺陷刃位错：滑移方向与位错线垂直的位错螺位错：滑移方向与位错线平行的位错非化学计量化合物：化合物中不遵循整数比,同种物质组成在一定范围内变动的化合物晶子学说：玻璃中有大量微晶的存在，晶子仅在内部有晶体结构，晶子分散在无定形介质中，向无定形介质过渡中无明显界限无规则网络学说：原子在玻璃和晶体中都形成了连续、三维空间网络结构,它们结构单元为三面体或四面体，但玻璃中的网络无周期性和规则性单键强度：化合物解离能比化合物的配位数的商网络形成剂：单键强度〉335KJ/mol的可形成玻璃的氧化物网络变性剂：单键强度〈250KJ/mol，不能单独形成玻璃的氧化物固体表面能：产生单位新表面所消耗的等温可逆功松弛：表面表面质点通过电子云极化变形来降低表面能的过程晶界应力:在晶界上由于质点排列不规则使质点距离不均匀而形成的微观机械应力气体在固体表面的吸附：气体分子在固体表面上发生的浓集现象，物理吸附无电子转移,化学吸附有电子转移，形成化学键表面张力:由表面层分子引力不均引起的作用于物质表面使表面积缩小的力接触角：固固之间或固液之间接触时产生的夹角晶界结构：不同生长方向的晶粒在相遇时形成的具有一定特征的边界结构润湿角：固液接触时，固相水平线与液相的切线相交的夹角孪晶界：两个晶体沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系扩散通量:单位时间内垂直通过扩散方向x的单位面积的物质流量无序扩散：原子或离子的无规则扩散迁移运动晶界扩散：沿边界或界面发生的扩散表面扩散:在晶体表面发生的本征扩散：仅仅由本身的点缺陷作为迁移载体的扩散非本征扩散：由杂质引起的缺陷进行的扩散自扩散：纯组分晶体中，不依赖浓度梯度的扩散互扩散：两种组分扩散通量大小相等,方向相反的扩散方式稳定扩散：扩散物质的浓度不随时间变化的扩散过程不稳定扩散：扩散物质的浓度随时间变化的扩散过程扩散活化能:一级相变:临界温度下自由能关于温度、压力的一次导数不连续的一类相变二级相变：临界温度下自由能一次导数连续而二次导数不连续的一类相变玻璃析晶：当玻璃熔体冷却在析晶温度范围时，由于晶核形成速率和晶体生长速率较大而导致玻璃析出晶体的过程。
无机材料物理性能考试试题及答案
无机材料物理性能考试试题及答案一、填空（18)1。
声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒.2. 在外加电场E的作用下,一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E,该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高.3。
TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动.4。
钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子5。
弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。
6。
按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。
7。
制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。
8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。
9。
复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。
10。
裂纹有三种扩展方式:张开型、滑开型、撕开型11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波二、名词解释(12)自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。
断裂能：是一种织构敏感参数，起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构,在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。
包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。
电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。
无机材料物理化学选择题
多项选择1. 氯化钠型结构晶体易产生何种热缺陷氯化钠型结构晶体易产生何种热缺陷氯化钠型结构晶体易产生何种热缺陷? ?肖特基缺陷肖特基缺陷佛伦克尔缺陷佛伦克尔缺陷2. TiO2-x 属于非化学计量化合物中的属于非化学计量化合物中的负离子缺位，金属离子过剩负离子缺位，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙负离子，负离子过剩间隙负离子，负离子过剩正离子空位，负离子过剩正离子空位，负离子过剩3. Zn1+xO 属于非化学计量化合物中的属于非化学计量化合物中的负离子缺位，金属离子过剩负离子缺位，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙负离子，负离子过剩间隙负离子，负离子过剩正离子空位，负离子过剩正离子空位，负离子过剩4. 不能形成连续固溶体的是不能形成连续固溶体的是不能形成连续固溶体的是MgO MgO——————NiO NiOMgO MgO——————CaO CaOCr2O3Cr2O3——————Al2O3 Al2O3PbTiO3PbTiO3——————PbZrO3 PbZrO35. 能形成连续固溶体的是能形成连续固溶体的是能形成连续固溶体的是ZrOZrO——————CaOCaOMgOMgO——————Al2O3Al2O3Al2O3Al2O3——————TiO2TiO2PbTiO3PbTiO3——————PbZrO3PbZrO36. 只能降低熔体粘度的物质是只能降低熔体粘度的物质是只能降低熔体粘度的物质是SiO2B2O3Al2O3CaF27. 易形成弗伦克尔缺陷的晶体是易形成弗伦克尔缺陷的晶体是易形成弗伦克尔缺陷的晶体是NaClMgOAl2O3CaF28. 熔体内原子（离子或分子）的化学键对其表面张力有很大影响，熔体表面熔体内原子（离子或分子）的化学键对其表面张力有很大影响，熔体表面张力大小顺序规律是张力大小顺序规律是金属键＞共价键＞离子键＞分子键金属键＞共价键＞离子键＞分子键共价键＞金属键＞离子键＞分子键共价键＞金属键＞离子键＞分子键离子键＞金属键＞共价键＞分子键离子键＞金属键＞共价键＞分子键离子键＞共价键＞金属键＞分子键离子键＞共价键＞金属键＞分子键9. 泥浆的流动类型是泥浆的流动类型是泥浆的流动类型是理想流体理想流体塑性流动塑性流动宾汉流动宾汉流动假塑性流动假塑性流动10.氧化铝料浆属于氧化铝料浆属于膨胀流动膨胀流动塑性流体塑性流体宾汉流动宾汉流动假塑性流动假塑性流动11.能使泥浆粘度降低的粘土聚集方式是能使泥浆粘度降低的粘土聚集方式是面-面结合面结合边-面结合面结合边-边结合边结合12.较易产生触变性的矿物是较易产生触变性的矿物是蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石伊利石伊利石13.粘土对不同价阳离子的吸附能力次序为H+H+＞＞M3+M3+＞＞M2+M2+＞＞M+H+H+＞＞M2+M2+＞＞M3+M3+＞＞M+M+M+＞＞M3+M3+＞＞M2+M2+＞＞H+H+H+＞＞M+M+＞＞M2+M2+＞＞M3+14.石英的二级变体间的转变，体积变化最大的是β-石英→α-石英石英γ-鳞石英→β-鳞石英鳞石英β-鳞石英→α-鳞石英鳞石英β-方石英→α-方石英方石英15.二元系统平衡共存的相数最多为二元系统平衡共存的相数最多为123416.三元系统的最大自由度为三元系统的最大自由度为123417.判断界线的性质应使用的规则是判断界线的性质应使用的规则是连线规则连线规则切线规则切线规则重心规则重心规则三角形规则三角形规则18.无变点为低共熔点时，无变量点应处于相应副三角形的（）位）位重心重心交叉交叉共轭共轭任意任意19.无变点为双转熔点时，无变量点应处于相应副三角形的（）位）位重心重心交叉交叉共轭共轭任意任意20.正常扩散的是正常扩散的是玻璃分相的旋节分解玻璃分相的旋节分解晶界的内吸附晶界的内吸附固溶体中某些元素的偏聚固溶体中某些元素的偏聚陶瓷材料的封接陶瓷材料的封接21.加入什么可得稳定性最高的泥浆体加入什么可得稳定性最高的泥浆体丹宁酸钠盐丹宁酸钠盐NaClNa2SiO3NaOH22.按间隙机制进行扩散的是按间隙机制进行扩散的是萤石中阴离子的扩散萤石中阴离子的扩散石盐中阳离子的扩散石盐中阳离子的扩散MgO中阳离子的扩散中阳离子的扩散FeO中阳离子的扩散中阳离子的扩散23.空位浓度最大的是空位浓度最大的是球体内部球体内部球体接触部位球体接触部位颈部颈部任意部位任意部位24.在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传质方式是晶格扩散晶格扩散蒸发－凝聚蒸发－凝聚晶界扩散晶界扩散流动传质流动传质25.片状粘土颗粒在水中的聚集方式对降低泥浆粘度最有利的是边面结合边面结合面面结合面面结合边边结合边边结合26.对泥浆流动性最有利的是对泥浆流动性最有利的是吸附三价阳离子的粘土吸附三价阳离子的粘土吸附二价阳离子的粘土吸附二价阳离子的粘土吸附一价阳离子的粘土吸附一价阳离子的粘土27.易形成触变结构的粘土形状是易形成触变结构的粘土形状是片状片状粒状粒状28.可塑性高的矿物是可塑性高的矿物是蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石29.高可塑性的粘土形状是高可塑性的粘土形状是片状片状粒状粒状30.粘土边棱在碱性介质中的带电性为粘土边棱在碱性介质中的带电性为不带电不带电带负电带负电带正电带正电31.通过烧结得到的多晶体通过烧结得到的多晶体,,绝大多数是什么晶界绝大多数是什么晶界..连贯晶界连贯晶界非连贯晶界非连贯晶界半连贯晶界半连贯晶界32.润湿的最高标准是润湿的最高标准是铺展铺展附着附着浸渍浸渍33.表面能最小的是表面能最小的是PbFPbICaF234.易形成玻璃的物质是易形成玻璃的物质是钾长石钾长石镁橄榄石镁橄榄石35.不易形成玻璃的是不易形成玻璃的是Na2O.2SiO2Na2O.SiO22Na2O.SiO236.玻璃结构参数Y最大的是最大的是Na2O ·Al2O3 ·2SiO2Na2O ·Al2O3 ·2SiO2Na2O·2SiO2Na2O·2SiO2Na2O·SiO2Na2O·SiO237.固体中的扩散具有固体中的扩散具有各向同性各向同性各向异性各向异性38.过渡金属非化学计量氧化物中，扩散系数随氧分压的升高而增大的是金属离子金属离子氧离子氧离子39.膨胀系数大的是膨胀系数大的是Na2O.2SiO2Na2O.SiO240.Al2O3是网络形成体网络形成体网络中间体网络中间体网络变性体网络变性体41.二元相图中，随温度升高，液相量升高较快的液相线特点是比较陡峭比较陡峭比较平坦比较平坦42.( )( )转变虽然体积变化大，但由于转变速度慢，时间长，体积效应的矛盾转变虽然体积变化大，但由于转变速度慢，时间长，体积效应的矛盾不突出，对工业生产的影响不大。
2015无机材料物理性能复习提纲
无机材料物理性能复习题一、填空题1、晶体中的塑性变形有两种基本方式：滑移和孪晶。
2、一各向异性材料，弹性模量E=109pa，泊松比u=0.2，则其剪切模量G=45.4 pa。
3、影响弹性模量的因素有晶体结构、温度、复相。
4、弹性模量E是一个只依赖于材料基本成份的参量，是原子间结合强度的一个标志，在工程中表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度。
5、无机材料的热冲击损坏有两种类型：抗热冲击断裂性和抗热冲击损伤性。
6、根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点,弹性可以分为理想弹性和非理想弹性两类。
7、裂纹有三种扩展方式或类型：掰开型，错开型和撕开型。
其中掰开型是低应力断裂的主要原因。
8、从对材料的形变及断裂的分析可知，在晶体结构稳定的情况下，控制强度的主要参数有三个：弹性模量，裂纹尺寸和表面能。
9、Griffith微裂纹理论从能量的角度来研究裂纹扩展的条件, 这个条件是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。
10、按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。
11、广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。
14、杜隆—伯替定律的内容是：恒压下元素的原子热容为25J/Kmol 。
15、热量是依晶格振动的格波来传递的, 格波分为声频支和光频支两类。
16、固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。
17、金属材料电导的载流子是自由电子，而无机非金属材料电导的载流子可以是电子、电子空穴，或离子、离子空位。
18、晶体的离子电导可以分为离子固有电导／或本征电导和杂质电导两大类。
19、电导率的一般表达式为，其各参数n i 、q i 和μi 的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。
20、下两图(a)与(b)中，(a)图是 n 型半导体的能带结构图，(b)图是p 型半导体的能带结构图。
无机材料物理性能(新)
一、计算( 每题参考分值5分)1、一陶瓷零件上有一垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：（1）2mm;(2)0.049mm;(3)2 um, 分别求上述三种情况下的临界应力。
设此材料的断裂韧性为1.62MPa.m2。
讨论讲结果。
解： Y=1.12=1.98=c=2mm,c=0.049mm,c=2um,2、某一电解质材料的透光率曲线如下图所示，请分析曲线峰谷形成的原因，并计算该电解质的禁带宽度。
（8分）（普朗克常数h=4.13×10-15eV.s=6.63×10-34J.s; 光速c=3×108m/s）答：当光子的能量达到或超过晶体的禁带宽度时，光子将被强烈吸收。
因此，吸收峰对应晶体的禁带能级。
Eg=hc/λ=(4.13×10-15×3×108)/0.4×10-6=3.0975eV该电解质的禁带宽度为3.0975eV。
3、有一材料，，试计算在的拉应力作用下，该材料的临界裂纹长度。
答：则该临界裂纹长度为0.416mm.4、光通过一块厚度为1mm的透明Al2O3板后强度降低了15%，试计算其吸收和散射系数的总和。
5、有一构件，实际使用应力σ为1.30Gpa，有以下两种钢待选：甲钢：σys=1.95GPa，K IC=45MPa m1/2乙钢：σys=1.56GPa，K IC=75MPa m1/2试根据传统设计及断裂力学观点分析哪种钢更安全, 并说明原因.(已知: Y=1.5, 最大裂纹尺寸为1mm)。
答：根据传统设计观点：σ*安全系数≤屈服强度甲钢的安全系数：n=σys/σ=1.95/1.30=1.5乙钢的安全系数：n=σys/σ=1.56/1.30=1.2可见，选择甲钢比乙钢安全。
（2分）但是，根据，构件的脆性断裂是裂纹扩展的结果，所以应该计算KI是否超过KIC。
据计算，Y=1.5，设最大裂纹尺寸为1mm，则由算出：甲钢的断裂应力：σc=乙钢的断裂应力：σc=可见，甲钢不安全，会导致低应力脆性断裂；乙钢安全可靠。
无机材料物理性能题库
无机材料物理性能题库一、填空题1、晶体中的塑性变形有两种基本方式：滑移和孪晶。
2、影响弹性模量的因素有晶体结构、温度、复相。
3、一各向异性材料，弹性模量E=109pa,泊松比u=0。
2，则其剪切模量G=（)。
4、裂纹有三种扩展方式或类型：掰开型，错开型和撕开型。
其中掰开型是低应力断裂的主要原因。
5、弹性模量E是一个只依赖于材料基本成份的参量，是原子间结合强度的一个标志，在工程中表征材料对弹性变形的抗力,即材料的刚度。
.6、无机材料的热冲击损坏有两种类型:抗热冲击断裂性和抗热冲击损伤性。
7、从对材料的形变及断裂的分析可知，在晶体结构稳定的情况下，控制强度的主要参数有三个：弹性模量,裂纹尺寸和表面能。
8、根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点，弹性可以分为理想弹性和非理想弹性两类。
9、Griffith微裂纹理论从能量的角度来研究裂纹扩展的条件，这个条件是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。
（2分）10、在低碳钢的单向静拉伸试验中，整个拉伸过程中的变形可分为弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形以及不均匀集中塑性变形4个阶段。
11、一25cm长的圆杆,直径2。
5mm，承受4500N的轴向拉力。
如直径拉伸成2.4mm，问:设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，拉伸后的长度为27.13 cm；在此拉力下的真应力为9.95×108 Pa、真应变为0。
082；在此拉力下的名义应力为9。
16×108 Pa、名义应变为0.085.12、热量是依晶格振动的格波来传递的,格波分为声频支和光频支两类。
13．激光的辐射3个条件：(1）形成分布反转，使受激辐射占优势；(2）具有共振腔，以实现光量子放大；（3）至少达到阀值电流密度,使增益至少等于损耗。
14、杜隆-伯替定律的内容是：恒压下元素的原子热容为25J/Kmol.15、在垂直入射的情况下，光在界面上的反射的多少取决于两种介质的相对折射率.18、导电材料中载流子是离子、电子和空位.19、金属材料电导的载流子是自由电子，而无机非金属材料电导的载流子可以是电子、电子空穴，或离子、离子空位。
材料物理性能复习题
材料物理性能复习题⼀、名词解释光⽮量：即是光波的电场强度⽮量。
双折射：当光束通过各向异性介质表⾯时，折射光会分成两束沿着不同的⽅向传播，这种由⼀束⼊射光折射后分成两束光的现象。
光轴：通过改变⼊射光的⽅向，可以发现，在晶体中存在⼀些特殊的⽅向，沿着这些⽅向传播的光不会发⽣双折射，这些特殊的⽅向称为晶体的光轴。
热膨胀：物质在加热或冷却时的热胀冷缩现象称为热膨胀。
朗伯特定律：l e I I α-=0，在介质中光强随传播距离呈指数形式衰减的规律即称为朗伯特定律。
热稳定性：指材料承受⾼温的急剧变化⽽不致破坏的能⼒，也称为抗热震性。
滞弹性：指材料在交变载荷的情况下表现为应变对应⼒的滞后特性即称为滞弹性。
应⼒感⽣有序：溶解在固溶体中孤⽴的间隙原⼦，置换原⼦，在外加应⼒时，这些原⼦所处的位置的能量即出现差异，因⽽原⼦要发⽣重新分布，即产⽣有序排列，这种由于应⼒引起的原⼦偏离⽆序状态分布叫应⼒感⽣有序。
穆斯堡⽿效应：固体中的⽆反冲核共振吸收即为穆斯堡尔效应。
⾼分⼦的分⼦结构：指除具有低分⼦化合物所具有的，如同分异构、⼏何异构、旋光异构等结构特征之外，还有⾼分⼦量，通常由103~105个结构单元组成的众多结构特点。
⾼分⼦的聚集态结构：是指⼤分⼦堆砌、排列的形式和结构。
均⽅末端距：是描述⾼分⼦链的形状和⼤⼩时采⽤末端距的2次⽅的平均值，⽤r 2表⽰，称为均⽅末端距。
⼆、填空题1、下图为聚合物的蠕变和回复曲线，可见⼀个聚合物材料的总形变是三种形变之和，其中ε1为普弹形变、ε2为⾼弹形变、ε3为粘性流动。
2、从微观上分析，光⼦与固体材料相互作⽤的两种重要结果是：电⼦极化和电⼦能态转变3、在光的⾮弹性散射光谱中，出现在瑞利线低频侧的散射线统称为斯托克斯线，⽽在瑞利线⾼频侧的散射线统称为反斯托克斯线。
4、掺杂在各种基质中的三价稀⼟离⼦，它们产⽣光学跃迁的是4f 电⼦。
5、红宝⽯是历史上⾸先获得的激光材料，它的发光中⼼是C r 3+ 离⼦。
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2、材料的热学性能2-1 计算室温（298K ）及高温（1273K ）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和按杜龙-伯蒂规律计算的结果比较。
（1） 当T=298K ，Cp=a+bT+cT -2=87.55+14.9610-3298-26.68105/2982=87.55+4.46-30.04 =61.974.18 J/molK=259.0346 J/molK（2） 当T=1273K ，Cp=a+bT+cT -2=87.55+14.9610-31273-26.68105/12732=87.55+19.04-1.65 =104.944.18 J/molK=438.65 J/mol K据杜隆-珀替定律：(3Al 2O 32SiO 4) Cp=21*24.94=523.74 J/molK2-2 康宁玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：λ=0.021J/(cm s ℃); α=4.610−6/℃;σp =7.0Kg/mm 2，E=6700Kg/mm 2，μ=0.25。
求其第一及第二热冲击断裂抵抗因子。
第一冲击断裂抵抗因子：E R f αμσ)1(-==66679.8100.754.61067009.810-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=170℃第二冲击断裂抵抗因子：ER f αμλσ)1(-='=1700.021=3.57 J/(cm s)2-3 一陶瓷件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J/(cm s ℃)，最大厚度=120mm 。
如果表面热传递系数h=0.05 J/(cm 2s ℃)，假定形状因子S=1，估算可安全应用的热冲击最大允许温差。
h r S R T m m 31.01⨯'=∆=226*0.18405.0*6*31.01=447℃2-4、系统自由能的增加量TS E F -∆=∆，又有!ln ln()!!N N N n n =-，若在肖特基缺定律所得的计算值。
趋近按，可见，随着温度的升高Petit Dulong C m P -,陷中将一个原子从晶格内移到晶体表面的能量0.48s E eV =，求在0℃产生的缺陷比例（即Nn ）是多少？,!ln ln[]()!![ln !ln()!ln !]ln !ln ,[ln ()ln()ln ]()0ln0exp(),T P S N S K W K N n n F E T S E KT N N n n N N N N N F E KT N N N n N n n n Fn nN n n EE KT n N n KTn n N n N ∆==-⋅∆=∆-∆=∆----=-∆=∆-----∂∆=∂-⇒-=⇒=---≈解：当很大时，将上式整理得平衡时，自由能具有最小值，由于热缺陷引起的自由焓的变化当不大时，则199230.48 1.610exp() 1.42101.3810273.15N ---⨯⨯=-=⨯⨯⨯2-5在室温中kT=0.024 eV ，有一比费米能级高0.24 eV 的状态，采用玻尔兹曼统计分布函数计算时，相对于费米-狄拉克统计分布函数计算的误差有多少？2-6 NaCl 和KCl 具有相同的晶体结构，它们在低温下的Debye 温度θD 分别为310K 和230K ，KCl 在5K 的定容摩尔热容为3.810-2J/(K mol)，试计算NaCl 在5K 和KCl 在2K 时的定容摩尔热容。
43323113322113012()522 3.810 2.431052305 3.810 1.5510310h V DhVhV T TC Nk KCl C K J mol KNaCl C K J mol K πθ--------→≈=⨯⨯=⨯⋅⋅=⨯⨯=⨯⋅⋅根据德拜模型的热容量理论，当温度很低（）时有:对于有，（）对于有，（）/()/()/()/()/()/333111111116.73810 6.693100.00670.67%6.69310F F F F F E kT E E kTE E kT E E kTE E kT E E kT Boltzman f A e e f e e e e ---------=⋅=-=+-++⨯-⨯===⨯根据分布有同时费米狄拉克统计分布函数为因而相对误差为2-7 证明固体材料的热膨胀系数不因为含均匀分散的气孔而改变。
//0iii iV iiii V l K W K W W αραραα=≈∑∑对于复合材料有由于空气组分的质量分数，所以气孔不影响，也不影响。
2-8 试计算一条合成刚玉晶体Al 2O 3棒在1K 的热导率，它的分子量为102，直径为3mm ，声速500m/s ，密度为4000kg/m 3，德拜温度为1000K 。
3292323329102332821143102/400010 4.24106.02104() 4.2410 4.3310326.021******* 2.3610105.091012()9.7/(5)51133s h v A D h h t v s s Al O V dd mn m TC Nk J K mol N N k C V πλπθλ----⨯==⨯⨯=⨯∴=⨯⨯⨯⨯==⨯==⨯==⋅===解一个分子的体积为假设分子为球形，则分子数密度1189.7500 5.09108.2310/..J m s k--⨯⨯⨯⨯=⨯3 材料的光学性能3-1．一入射光以较小的入射角i 和折射角r 通过一透明明玻璃板，若玻璃对光的衰减可忽略不计，试证明明透过后的光强为(1-m)2解：rin sin sin 21=W = W' + W'' m WW W W m n n W W -=-=∴=⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=1'1"11'22121其折射光又从玻璃与空气的另一界面射入空气 则()21'"1"'"m WW m W W -=∴-=3-2 光通过一块厚度为1mm 的透明Al 2O 3板后强度降低了15%，试计算其吸收和散射系数的总和。
解:11.0)()(0)(0625.185.0ln 1085.0-⨯+-+-+-=-=+∴=∴=∴=cm s e e I Ie I I s x s x s αααα3-3 有一材料的吸收系数α=0.32cm -1，透明光强分别为入射的10%，20%，50%及80%时，材料的厚度各为多少？解:cmX cm X cm X cm X I I xx I I e e I I x x 697.032.08.0ln 17.232.05.0ln ,03.532.02.0ln ,2.732.01.0ln ln 432100=-==-==-==-=∴=-∴=∴=--ααα3-4一玻璃对水银灯蓝、绿谱线λ=4358A 和5461A 的折射率分别为1.6525和1.6245，用此数据定出柯西Cauchy 近似经验公式2λB A n +=的常数A 和B ，然后计算对钠黄线λ=5893A 的折射率n 及色散率dn/dλ值。
解：53226622210431.12)'(:6176.158********.15754.158********.15754.154616245.143586525.1---⨯-=-===⨯+==⎩⎨⎧⨯==∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+=+=+=λλλλλB B d dn n B A B A B A BA n 色散率时3-5．摄影者知道用橙黄滤色镜拍摄天空时，可增加蓝天和白云的对比，若相机镜头和胶卷底片的灵敏度将光谱范围限制在3900-6200A 之间，并反太阳光谱在此范围内视成常数，当色镜把波长在5500A 以后的光全部吸收时，天空的散射光波被它去掉百分之几呢？[瑞利Rayleugh 定律认为：散射光强与λ4成反比]解：%3.1462001390016200155001113333620039004620055004=--=⎰⎰dx dxλλ3-6．设一个两能级系统的能级差eV E E 01.012=-（1）分别求出T=102K ，103K ，105K ，108K 时粒子数之比值N 2/N 1 （2）N 2=N 1的状态相当于多高的温度？ （3）粒子数发生反转的状态相当于臬的温度？解：1）999999884.0,9194.0,8905.0,3134.0:01.01201.012121212的值分别为代入即可求出分别将N N T eN Nev E E e N N kTev kTE E ---=∴=-=2）801.001.0121210,1→∴=∴==--T T eeN NN N kTev kTev 即为所求所得的时当度的状态相当于多高的温3） 已知当12N N >时粒子数会反转，所以当101.0>-kTev e 时，求得T<0K ， 所以无法通过改变温度来实现粒子反转3-7．一光纤的芯子折射率n 1=1.62，包层折射率n 2=1.52，试计算光发生全反射的临界角θc.解：8.69218.162.152.1sin sin 1121==⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛=--n n c θ4 材料的电导性能4-1 实验测出离子型电导体的电导率与温度的相关数据，经数学回归分析得出关系式为：TBA 1lg +=σ (1) 试求在测量温度范围内的电导活化能表达式。
(2) 若给定T 1=500K ，σ1=10-9（1).-ΩcmT 2=1000K ，σ2=10-6（1).-Ωcm计算电导活化能的值。
解：（1）)/(10T B A +=σ 10ln )/(ln T B A +=σ10ln )/(T B A e +=σ=)/.10(ln 10ln T B A e e =)/(1kT W e A - W=k B ..10ln -式中k=)/(10*84.04K eV -（2） 500/10lg 9B A +=- 1000/10lg 6B A +=-B=-3000W=-ln10.(-3)0.8610-4500=5.9410-4500=0.594eV4-2. 根据缺陷化学原理推导 （1）ZnO 电导率与氧分压的关系。
（2）在具有阴离子空位TiO 2-x 非化学计量化合物中，其电导率与氧分压的关系。
（3）在具有阳离子空位Fe 1-x O 非化学计量化合物中，其电导率与氧分压的关系。
（4）讨论添加Al 2O 3对NiO 电导率的影响。
解：（1）间隙离子型：2212O e Zn ZnO i +'+⇔•• []6/12-∝'O P e或221O e Zn ZnO i +'+⇔• []4/12-∝'O P e（2）阴离子空位TiO 2-x ： e Vo O Oo '++⇔••2212 []6/12-∝'O P e（3）具有阳离子空位Fe 1-x O ：•+"+⇔h V Oo O Fe 2212 []6/12O P h ∝•（4）添加Al 2O 3对NiO ：Oo V Al O Al i N i N 3232+"+→•添加Al 2O 3对NiO 后形成阳离子空位多，提高了电导率。