材料物理导论 试卷及参考答案-试卷及参考答案-Test4 B

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材料物理导论答案

材料物理导论答案

= ih ψ∇ψ ∗ −ψ ∗∇ψ 2m
=
ih 2m
ir
(−2ikr ) r3
=
hk mr 2
i r
16. 一粒子在一维势阱中运动,势阱为
U (x)
=
⎪⎧U ⎨
o
> 0,
x
>
a
求束缚态(0
<
E
<
U0)的能级所满足的方程。
⎪⎩0, x ≤ a
解:粒子满足波函数:
⎧ ⎪− ⎪
h2 2m
d
2ϕ1 (x0 dx 2
第一章 材料的力学
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:根据题意可得下表
拉伸前后圆杆相关参数表
体积 V/mm3 直径 d/mm 圆面积 S/mm2
解:据题即求如图 E1,E2,η2 和η3 四参数。如图所示有
ε
= ε1
+ε2
+ε3
=
σ0 E1
+
σ0 E2
(1 − e−t /τ
)+
σ0 η3
t
其中ε1 立即回复,ε2 逐渐回复,ε3 不能回复。

⎪⎧ε1 ⎪ ⎪ ⎨ε 3 ⎪
= =
σ0 E1
σ0 η3
= 0.05 − (3 + e10−10 ) /100 = t = 1.0 ×104 ⋅ 36000 = (3 +
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

材料科学导论试题答案

材料科学导论试题答案

材料科学导论试题一、必作题(每题10分,共50分)1)分析材料强化的主要方法及原理。

材料强化的原理:一是提高合金的原子间结合力,提高其理论强度,另一强化途径是向晶体内引入大量晶体缺陷,如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性(如偏聚)等,这些缺陷阻碍位错运动,也会明显地提高材料强度。

材料强化方法主要有:结晶强化、形变强化、固溶强化、相变强化、晶界强化等。

其中结晶强化通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织,从而提高金属材料的性能,包括细化晶粒、提纯强化。

形变强化是指金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。

这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。

固溶强化是指通过合金化(加入合金元素)组成固溶体,使金属材料得到强化。

相变强化是指合金化的金属材料,通过热处理等手段发生固态相变,获得需要的组织结构,使金属材料得到强化,分为沉淀强化、马氏体强化。

在实际生产上,强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化,以充分发挥强化能力。

2)纯铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、铸铁在碳含量上有什么不同。

通常碳含量小于0.02%的为纯铁或熟铁,在0.02-2.1%之间的为钢,钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢:在0.02-0.25%之间的叫低碳钢,强度较低、塑性和可焊性较好;在0.25~0.60%之间的叫中碳钢,有较高的强度,但塑性和可焊性较差;在0.60%-2.1%之间的叫高碳钢,塑性和可焊性很差,但热处理后会有很高的强度和硬度。

而碳含量大于2.1%的为铸铁或生铁。

3)晶体中的缺陷有什么?晶体缺陷是指由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响,使得原子的排列往往存在偏离理想晶体结构的区域。

这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷。

晶体中存在的缺陷种类很多,根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。

点缺陷是指三维尺寸都很小,不超过几个原子直径的缺陷。

(完整)材料物理性能答案

(完整)材料物理性能答案

)(E k →第一章:材料电学性能1 如何评价材料的导电能力?如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料?用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力(电阻率),人们通常将材料划分为:)()超导体()()导体()()半导体()()绝缘体(m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么?它如何解释欧姆定律?它有哪些局限性?金属导体中,其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子,而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。

所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场,自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动,形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射,此时定域的离子实不能定向运动,方向随机的自由电子也不能形成电流。

施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量,形成定向漂移,形成电流。

自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射,从而产生电阻。

E J →→=σ,电导率σ= (其中μ= ,为电子的漂移迁移率,表示单位场强下电子的漂移速度),它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值,实际上并不是所有价电子都参与了导电。

(?把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中,并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为?自由电子近似下,电子的本证波函数是一种等幅平面行波,即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释:准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定,并且其能量值也是不连续的,能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大,其能级差越小,作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零,电子能量可以看成是准连续的。

材料导论复习题与答案

材料导论复习题与答案

材料科学基础复习题2014.12.15 1.结合键根据其结合力的强弱可分为哪两大类?各自分别包括哪些细类?P2一类是结合力较强的主价键(一次键),包括离子键,共价键,金属键;另一类是结合力较弱的次价键(二次键),包括范德华力和氢键。

2.国际上通常用什么来统一标定晶向指数和晶面指数?P9分别以什么表示?国际上用密勒指数(Miller)来标定。

分别以方括号和圆括号表示,即[uvw]和(hkl)。

3.什么叫点阵、晶胞、晶带、配位数、固溶体、孪晶、蠕变、应力松弛、合金、致密度、聚合度、近程结构、远程结构、复合材料、界面。

点阵(空间点阵):为了便于分析研究晶体中质点的排列情况,把它们抽象成规则排列于空间的无数个几何点,这些点可以是原子或分子的中心,也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心,但各个点的周围环境必须相同。

这种点的空间排列就称为空间点阵。

P5晶胞:为了说明点阵排列的规律和特点,在点阵中取出一个具有代表性的单元作为点阵的组成单元,称为晶胞。

P5晶带:相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带。

(晶带面、晶带轴)P12配位数:晶体结构中任一原子周围最相邻且等距离的原子数。

P21固溶体:固溶体是固体溶液,是溶质原子溶入溶剂中所形成的均匀混合的物质。

P25孪晶:孪生形变后,变形与未变形两部分晶体合称为孪晶。

P84蠕变:蠕变是指在恒温下对高分子材料快速施加较小的恒定外力时,材料的变形随时间而逐渐增大的力学松弛现象。

P279应力松弛:应力松弛是指在恒定温度和形变保持不变的情况下,高分子材料内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。

P279合金:是指由两种或两种以上的金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。

P25致密度:晶体结构中原子体积占总体积的分数。

P21聚合度:将高分子材料的结构单元总数称为聚合度。

P253近程结构:包括构造和构型。

P264远程结构:是指单个高分子链的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

物理学导论期末考试习题及答案

物理学导论期末考试习题及答案

一、单选题1、在本课程中,主讲教师把物理学的基本知识领域及相关学科按照其发展顺序整合成为A.一棵物理树B.一片物理森林C.一座物理山D.一片物理云正确答案:C2、光从太阳到达地球所需的时间大约为A.8秒钟B.不需要时间,瞬时到达C.8分钟D.8小时正确答案:C3、下列关于哥白尼日心说宇宙观的说法,正确的是A.日心说一经提出,立即得到全世界的认可B.哥白尼日心说是正确并且完善的宇宙理论C.用日心说描述星体运行,比地心说更简单D.哥白尼因为提出日心说而遭到教会的迫害正确答案:C4、伽利略得出惯性定律和落体定律的途径是A.设计斜面实验并进行数学计算B.在比萨斜塔上表演两球落地实验C.学习牛顿的著作D.用望远镜进行天文观测正确答案:A5、按照牛顿理论,苹果和卫星都受到地球的引力,但苹果从树上落地、卫星绕地球转动,是因为二者A.初始条件不同B.密度不同C.质量不同D.遵循的力学规律不同正确答案:A6、花样滑冰运动员在旋转时为了提高自己的角速度,会采用哪种方式A.收紧手臂使身体的质量向转轴集中B.尽量使自己的重心降低C.尽量保持原有姿势不变D.伸展手臂使身体的质量远离转轴正确答案:A7、自然界中,下列哪一现象不可能自动发生A.滴入清水中的墨水发生扩散B.热量从低温物体传向高温物体C.热量从高温物体传向低温物体D.在27℃的室内开口容器中的水的蒸发正确答案:B8、地球大气层的上层温度约为零下二十度,而地表温度约零上十五度,维持这一温度差的主要原因是大气中存在的A.水和二氧化碳B.氮气C.稀有气体D.氧气正确答案:A9、按照气体分子运动理论,气体的压强本质上是A.气体被压缩时才有压强,低于大气压就不会有压强B.气体被加热时才有压强,室温下平衡的气体没有压强C.气体分子之间的相互吸引力D.气体分子之间和分子与容器壁间的碰撞正确答案:D10、美国科学家富兰克林在1747年进行雷电实验的主要意义是A.促使人们发明了莱顿瓶B.使人们认识到电现象和磁现象是无关的C.使人们认识到雷电和地面电现象的性质相同D.促使人们发明了感应起电正确答案:C11、安培为了说明磁现象的本质,提出了A.磁场的概念B.静电、静磁公式C.磁荷的概念D.分子环流假说正确答案:D12、英国物理学家法拉第在1831年从实验中发现了A.电流的磁效应现象B.磁荷之间的相互作用力公式C.电荷之间的相互作用力公式D.电磁感应现象正确答案:D13、现代物理学对光的本性的认识是A.光是波,不是粒子B.光现象是难以理解的C.光是粒子,不是波D.光既具有波动性、也具有粒子性正确答案:D14、我国战国时期记载了研究光的传播、反射现象的著作是A.物理学B.诗经C.光学D.墨经正确答案:D15、雨后天空中出现彩色的虹霓,是因为A.地面有不同颜色的物质上升到空中B.阳光中不同波长成分通过水滴后折射角不同C.阳光通过不同高度的水滴形成不同的颜色D.阳光与水滴发生了化学反应正确答案:B16、立体电影能使观看的人感受到逼真的立体感,拍摄和再现立体电影时利用了光的哪一方面的特性?A.干涉B.直线传播C.折射D.偏振正确答案:D17、根据经典理论推导出的黑体辐射公式会导出能量在短波段趋于无穷大的错误,人们形象地称之为A.能量灾难B.紫外灾难C.紫外乌云D.迈克尔逊灾难正确答案:B18、量子力学诞生的标志是A.普朗克提出能量子假说B.爱因斯坦提出光量子假说C.光电效应现象的发现D.泡利不相容原理的提出正确答案:A19、当两个惯性参考系以接近光速作相对匀速直线运动时,用哪一理论处理最恰当?A.牛顿力学B.量子力学C.广义相对论D.狭义相对论正确答案:D20、根据2016年的报道,美国激光干涉引力波观测站(简称LIGO)于2015年9月探测并记录到了A.水星轨道进动现象B.引力波现象C.雷达回波延迟现象D.引力红移现象正确答案:B二、判断题1、打乒乓球时的上旋球、下旋球现象与空气的存在有关,在真空中不会出现2、高速行驶的自行车在通过弯道时,应使车身倾斜正确答案:√3、只要进行大量的计算,应用牛顿运动定律可以研究大量微观粒子组成的热学体系的运动规律正确答案:×4、在高山上食物不易煮熟,是因为高山上温度低,食物吸收的热量不够正确答案:×5、进行人工降雨时,实际上是增加使水蒸气凝结成液体的凝结核正确答案:√6、一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的正确答案:√7、实验发现,虽然电能够产生磁,但磁不能产生电正确答案:×8、物质发光是由于组成物质的粒子在不同能量状态间的跃迁正确答案:√9、电子显微镜是能够使我们直接观察到电子的设备正确答案:×10、光传播到两种介质的分界面时,既可能发生反射、也可能透射正确答案:√11、我们看到云是白色的,这是米氏散射的结果12、光纤通信主要利用了光在一定条件下的全反射特性正确答案:√13、海市蜃楼是人们的幻觉,不能用科学理论解释正确答案:×14、在原子、分子尺度的微观领域,能量总是连续变化的正确答案:×15、原子核衰变时发出的γ射线具有极强的穿透性正确答案:√16、放射性射线十分危险,毫无用处正确答案:×17、只有量子力学才是描述客观世界的准确理论,牛顿力学已经被推翻了,不需要去学习它正确答案:×18、按照狭义相对论理论,真空中的光速与观察者的运动无关正确答案:√19、在某参照系中用玩具枪发射子弹击中远处的气球,使气球破裂,按照洛伦兹变换,可能存在另一个参照系,观察到气球破裂发生在枪发射子弹之前正确答案:×20、自然界中任何真实物体在真空中的运动速度都不能大于c正确答案:√。

材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第四章习题参考解答

材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第四章习题参考解答

第四章材料的磁学 1. 垂直于板面方向磁化,则为垂直于磁场方向 J =μ0M = 1Wb/m 2 退磁场Hd = - NM大薄片材料,退磁因子Na = Nb = 0, Nc = 1所以Hd = - M = -0μJ =m H m Wb /104/172-⨯π=7.96×105A/m 2. 试证明拉莫进动频率W L = 002H m e eμ 证明:由于逆磁体中自旋磁矩相互抵消,只须考虑在磁场H 中电子轨道运动的变化,按照动量矩定理,电子轨道动量l 的变化等于作用在磁矩μl 的力矩,即:dtdl = μl ()00B H l ⨯=⨯μμ,式中B 0 = μ0H 为磁场在真空中的磁感应强度. 而 μl = - l me 2 上式改写成: l B m e dt dl ⨯=02,又因为L V dtdl ϖ==线 所以,在磁场B 0电子的轨道角动量l 和轨道磁矩均绕磁场旋转,这种旋转运动称为拉莫运动,拉莫运动的频率为00022H m e m eB W l μ==3. 答: 退磁因子,无量纲,与磁体的几何形状有关.对于旋转椭圆体的三个主轴方向退磁因子之和,存在下面简单的关系:Na + Nb +Nc = 1 (a,b,c 分别是旋转椭圆体的三个半主轴,它们分别与坐标轴x,y,z 方向一致)根据上式,很容易求得其三种极限情况下的退磁因子:1) 球形体:因为其三个等轴, Na = Nb = Nc 31=∴N 2) 细长圆柱体: 其为a,b 等轴,而c>>a,b Nb Na =∴ 而0=Nc 3) 薄圆板体: b=a>>c 0=∴Na 0=Nb 4. 何谓轨道角动量猝灭现象?由于晶体场导致简并能级分裂,可能出现最低轨道能级单态.当单态是最低能级轨道时,总轨道角动量的绝对值L 2虽然保持不变,但轨道角动量的分量L z 不再是常量. 当L z 的平均值为0,即0=⎰*τϕϕd L z 时,称其为轨道角动量猝灭. 5. 推导居里-外斯定律cT T C -=χ,说明磁化率与温度的关系0证明: 铁磁体中作用于本征磁矩的有效磁感应场M B B eff λ+=0其中M 为磁化强度,则M λ为内场,顺磁体磁化强度表达式:⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=T k JB g JB Ng M B B J B 0μμ 把B 0用B eff 代替,则得到铁磁体磁化强度:()⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=T k M B J g JB Ng M B B J B B )(00λμμ……………….(1) 当T>T c 时,自发磁化强度消失,只有在外磁场B 0作用下产生磁化强度当T>>T c 时,可令1)(0<<+T k M B J g B B λμ,则(1)式变为: )(3)1(022M B Tk J J Ng M B B λμ++=………………..(2) 又B B k J J Ng Tc 3/)1(22λμ+= 代入(2)式有 T M B T M c λλ)(0+=解得λ)(0c c T T B T M -= 令λc T C =' 则得c c cc T T C T T C H H T T C T T B C M -=-=∴=-=-='''000μχχμ当T c T ≤时,0<χ为铁磁性当T > T c 时,0>χ为顺磁性6. 自发磁化的物理本质是什么?材料具有铁磁性的充要条件是什么?答: 铁磁体自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用材料具有铁磁性的充要条件为:1) 必要条件:材料原子中具有未充满的电子壳层,即原子磁矩2) 充分条件:交换积分A > 07.超交换作用有哪些类型? 为什么A-B 型的作用最强?答: 具有三种超交换类型: A-A, B-B 和A-B因为金属分布在A 位和B 位,且A 位和B 位上的离子磁矩取向是反平行排列的.超交换作用的强弱取决于两个主要的因素: 1)两离子之间的距离以及金属离子之间通过氧离子所组成的键角ψi 2) 金属离子3d 电子数目及轨道组态.A-B 型ψ1=125°9’ ; ψ2=150°34’A-A 型ψ3=79°38’B-B 型ψ4=90°; ψ5=125°2’因为ψi 越大,超交换作用就越强,所以A-B 型的交换作用最强.8. 论述各类磁性χ-T 的相互关系1) 抗磁性.d χ 与温度无关,d χ<0 2) 顺磁性:c T T C -=χ,T c 为临界温度,成为顺磁居里温度,T>T c 时显顺磁性 3) 反铁磁性:当温度达到某个临界值T N 以上,服从居里-外斯定律4) 铁磁性: χf >0, T< T c ,否则将转变为顺磁性,并服从居里-外斯定律5) 亚铁磁性: 是未抵消的反铁磁性结构的铁磁性9. 比较铁磁体中五种能量的下列关系:答:铁磁材料的五种相互作用能分别为: 交换能F ex ,磁晶各向异性能F x ,磁弹性能F σ,退磁场能F d 和外磁场能F H1) 相邻原子电子自旋的单位体积内的交换能A>0时,电子自旋不平行,则会引起系统交换能的增加, F ex >0,只有当不考虑自旋轨道耦合时,交换能F ex 是各向同性的.2) 磁晶各向异性能F x ,是饱和磁化强度矢量在铁磁材料中取不同方向时随时间而改变的能量,仅与磁化强度矢量在晶体中的相对晶轴的取向有关磁晶各向异性来源于电子自旋与轨道的相互耦合作用以及晶体电场效应.这种原子或离子的自旋与轨道的耦合作用,会导致铁磁体的长度和体积的大小发生变化,出现所谓的磁致伸缩3) 铁磁体在受到应力作用时会发生相应的应变,从而引起磁弹性能F σ,包括由于自发形变而引起的磁应力能,包括外加应力和内应力4) 铁磁体在外磁场中具有位能成为外磁场能F H ,外磁场能是铁磁体磁化的动力5) 有限尺寸的铁磁体材料,受到外加磁场H 的变化,会在两端面上分别出现正负磁荷,从而产生减弱外磁场的磁场H d ,均匀磁化材料的退磁场能F d 为:10. 用能量的观点说明铁磁体内形成磁畴的原因答:根据热力学定律,稳定的磁状态一定是对应于铁磁材料内总自由能极小值的状态.磁畴的形成和稳定的结构状态,也是对应于满足总的自由能为极小值的条件.对于铁材料来说,分成磁畴后比分成磁畴前能量缩小,故铁磁材料自发磁化后必然分成小区域的磁畴,使总自由能为最低,从而满足能量最低原理.可见,退磁场能是形成磁畴的原因11. 解:单位面积的畴壁能量231/1098.32m J aA k S -⨯==πγ S 为自旋量子数=1 磁畴宽度m L M D s 641095.80.1710-⨯==γ L=10-2m 12 解:此题通过内应力分布为l x πσσ2sin0=,可见为90°畴壁位移,其为位移磁方程为σλμs s H M 230=,当外磁场变化H ∆,畴壁位移x ∆平衡时 H x M x x xH M s s s s ∆∂∂=∆∴∆∂∂=∇σλμσλμ232300 此时沿外磁场方向上磁矩将增加⊥∆=∆⊥S x S M s H (μ为单位体积90°畴壁的面积) 设磁畴宽度2l D =,在单位体积内将有2/D 个畴和畴壁数目,因而单位体积内畴壁面积应为)3....(....................442)11(l S l D =∴=⨯⨯⊥ 将(2)(3)代入(1),可得:0209034σλμπχs s i M =- 13. 证明: 用单弛豫来描述,磁场为交变磁场强度t i m e H H ω=作用下磁感应强度为)(c t i m e B B δω-=由t i m e H i H B ωμμμμμ)'''(00-==所以为半圆形14.15.讨论动态磁化过程中,磁损耗与频率的关系。

材料物理性能 考试题.doc

材料物理性能 考试题.doc

材料物理性能试题2014.5.一、阐述下列概念(每题6分,共30分)(1)电介质的极化在外电场作用下,电介质的表面上出现束缚电荷的现象叫做电介质极化。

(2)声子声子就是''晶格振动的简正模能量量子。

"英文是phonon(3)软磁材料和硬磁材料硬磁材料是指磁化后不易退磁而能长期保留磁性的一种铁氧体材料,也称为永磁材料或恒磁材料。

软磁材料是具有低矫顽力和高磁导率的磁性材料。

(4)晶体的特征(1)晶体拥有整齐规则的几何外形,即晶体的自范性。

(2)晶体拥有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变。

(3)晶体有各向异性的特点。

(4)晶体可以使X光发生有规律的衍射。

宏观上能否产生X光衍射现象,是实验上判定某物质是不是晶体的主要方法。

[1](5)晶体相对应的晶面角相等,称为晶面角守恒。

[2](5)画出体心立方晶体结构,原胞,并写出基矢体心立方结构(右)M W ■其体积为;配位原胞(右)晶胞基矢a \ R I并且&£■』;芭■我,其惯用原胞基矢由从一顶点指向另外三个体心点的矢量构成,二、解答题(共70分)1.影响无机非金属材料(晶体)导热率的因素有哪些?(10分)%1晶体中热量传递速度很迟缓,因为晶格热振动并非线性的,格波间有着一定的耦合作用,?^子间会产生碰撞,使声子的平均自由程减小。

格波间相互作用愈强,也即声子间碰撞几率愈大,相应的平均自由程愈小,热导率也就愈低。

因此,声子间碰撞引起的散射是晶体中热阻的主要来源。

%1晶体中的各种缺陷、杂质以及晶界都会引起格波的散射,等效于声子平均自由程的减小,从而降低X.O %1平均自由程还与声子的振动频率V有关。

振动V不同,波长不同。

波长长的格波易绕过缺陷,使自由程加大,散射小,因此热导率入大。

%1平均自由程1还与温度T有关。

温度升高,振动能量加大,振动频率v加快,声子间的碰撞增多,故平均自由1减小。

但其减小有一定的限度,在高温下,最小的平均自由程等于几个晶格间距;反之,在低温时,最长的平均自由程长达晶粒的尺度。

材料物理期末试题及答案

材料物理期末试题及答案

材料物理期末试题及答案一、选择题(共10题,每题2分,共20分)1. 下列哪个不是材料物理研究的基本要素?a. 温度b. 压力c. 物质结构d. 电荷答案:d. 电荷2. 材料的导热性与下列哪个因素有关?a. 密度b. 热容量c. 电导率d. 绝热性答案:c. 电导率3. 下列哪个是增加材料强度的有效手段?a. 提高温度b. 加大外力c. 加入合适的合金元素d. 增大材料密度答案:c. 加入合适的合金元素4. 金属材料的塑性是由于其内部存在的哪种排列?a. 杂质原子b. 晶体缺陷c. 微观组织d. 金属键答案:b. 晶体缺陷5. 以下哪种材料常用于制作磁存储介质?a. 铜b. 钢c. 铁氧体d. 铝答案:c. 铁氧体6. 原子之间存在的相互作用力决定了材料的哪些性质?a. 导电性b. 热传导性c. 强度d. 硬度答案:a. 导电性7. 材料的断裂韧性受哪些因素影响?a. 温度b. 湿度c. 应力d. 物质组成答案:c. 应力8. 下列哪个不是凝聚态物质中的宏观性质?a. 密度b. 信息量c. 电阻率d. 抗拉强度答案:b. 信息量9. 材料的磁性是由材料内部的什么结构决定的?a. 离子排列b. 运动速度c. 磁矩排列d. 核外电子数答案:c. 磁矩排列10. 下列哪个不是半导体材料的特点?a. 电阻率介于导体和绝缘体之间b. 导电性与温度呈负相关c. 可以通过掺杂改变导电性质d. 仅有一种导电性答案:d. 仅有一种导电性二、简答题(共5题,每题10分,共50分)1. 简述材料物理的研究范围和重要性。

答案:材料物理是关于材料性质和行为的科学研究领域,主要研究材料的物理性质、结构和特性,并探索其与材料制备、改性、加工以及性能表现之间的相互关系。

材料物理的研究范围包括材料结构的微观和宏观描述、材料内部的相互作用和传输现象、材料的力学性能和热学性能等方面。

材料物理研究的重要性在于可以深入了解材料的性质和行为,为新材料的开发和优化提供科学依据,推动材料科学和工程的发展。

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河北大学课程考核试卷
—学年第学期级应用物理物理专业(类)
考核科目材料物理导论课程类别考核类型考试考核方式开卷卷别 B (注:考生务必将答案写在答题纸上,写在本试卷上的无效)
1.Choice (30 points, 3 points for each question)
1). Point defects in metal make resistance:
A. increase
B. decrease
C. invariant
2). Generally speaking, the direction of dislocation movement is:
A. similar to the direction of crystal slip;
B. the vertical direction of dislocation line;
C. the parallel direction of dislocation line;
3). There are usually solute atoms or impurity atoms in metal, whose existence:
A. always increase lattice constant;
B. always decrease lattice constant;
C. may increase or decrease lattice constant
4). Which is the driving force of atom diffusion in solid metal:
A. Concentration gradient;
B. Chemical potential gradient;
C.Diffusion activation energy
5). Work hardening is a useful strengthening method, but its drawback is:
A. suitable for bi-material only;
B. not suitable when material heated at high temperature;
C. suitable for single crystal only
B-4-1
6). The critical resolved shear stress of single crystal is related to .
A. external force related to the orientation of slip system;
B. tensile yield stress
C. metal type and purity
7). In high-temperature recovery stage, when metal sub-structure changes:
A. Dislocation density increases;
B. Dislocation pile-up happens;
C. Edge dislocation constitutes sub-structure though climbing and slipping
8). Edge dislocation has a fixed slip plane, while screw dislocation does not have.
A. Ture
B. False
9). Vacancy diffusion is the process of atomic migration, atoms arranged in lattice jump to the interstitial site in the surrounding, and then return to another vacancy point in space through the moving of atoms in space.
A. True
B. False
10). Supercooling required for nucleation of pure metal crystallization is always greater
than dynamic supercooling.
A. True
B. False
2.Fill-in & Short Answer (30 points, 2 points for each blank & 5 points for each
question)
1). Four families of engineering materials include . The materials can be divided into .
2).The influence factors on diffusion:.
B-4-2
3).Determine the crystal face index of two planes and orientation index of body diagonal as shown in the right
figure:
4). What is spontaneous polarization? How to understand
the ferroelectric properties of materials? Illustrate the
applications of ferroelectrics. 5). Direct current sputtering process could only realize a conductor material deposition, while radio freqency sputtering could realize not only conductive materials deposition, but also dielectrics deposition. How to explain this phenomenon?
6). Explain the reason for the formation of upper yield point and lower yield point in yield phenomenon.
7). If the direction of a dislocation line is defined as a reverse original direction, Burgers vector will change or not? How about the properties of dislocation type? Whether the dislocation type of points on the dislocation ring are the same?
3. Calculation (40 points)
1). It needs 104.675 kJ energy to formation 1 mol vacancy in iron. How many times do the vacancy number increased when temperature goes up to 850 o C from 20 o C? (10 points)
2). There is a plastic film which is used to separate hydrogen from airflow. When it comes to stable state, hydrogen concentration on one side of the film is 0.25mol/m 3, while it is 0.025mol/m 3 on the other side. Film thickness is 100 micron. Hydrogen flux
X Y
Z B-4-3
through plastic film is 2.25 ⨯10-6mol/(cm3⋅s). Please calculate diffusion coefficient of hydrogen. (10 points)
3.Calculation (40 points, 20 points for each question)
1). Solid solution phase diagram is shown in
the following figure. According to phase
diagram to determine:
(a) If the component of alloy is
w(B)=40%, what is the first composition
will be solidified?
(b) If the firstly-solidified composition is
w(B)=60%, what is the component of
the alloy?
(c) If the component of alloy is w(B)=70%,
what is the last-solidified composition?
(d) The component of alloy is w(B)=50%. At a certain temperature, liquid containing
w(B)=50%, solid containing w(B)=80%, what is the respective fraction of liquid and solid?
B-4-4。

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