无机材料物理性能题库(1)(汇编)

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。

17、电介质极化——在外电场作用下，电介质中带电质点的弹性位移引起正负电荷中心分离或极性分子按电场方向转动的现象。

18、电子位移极化(也叫形变极化) ——在外电场作用下，原子外围的电子云相对于原子核发生位移形成的极化叫电子位移极化，也叫形变极化。

19、离子位移极化——离子晶体在电场作用下离子间的键合被拉长，导致电偶极矩的增加, 被称为离子位移极化。

20、松弛极化——当材料中存在着弱联系电子、离子和偶极子等松弛质点时，热运动使这些松弛质点分布混乱，而电场力图使这些质点按电场规律分布，最后在一定温度下，电场的作用占主导，发生极化。

这种极化具有统计性质，叫作松驰极化。

松驰极化是一种不可逆的过程，多发生在晶体缺陷处或玻璃体内。

21、电介质的击穿——电介质只能在一定的电场强度以内保持绝缘的特性。

当电场强度超过某一临界值时，电介质变成了导体，这种现象称为电介质的击穿，相应的临界电场强度称为介电强度或击穿电场强度。

22、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23、介质损耗——将电介质在电场作用下，引起介质发热，单位时间消耗的电能叫介质损耗。

24、顺磁体——原子内部存在永久磁矩,无外磁场,材料无规则的热运动使得材料没有磁性.当外磁场作用,每个原子的磁矩比较规则取向,物质显示弱磁场。

25、铁磁体——主要特点:在较弱的磁场内,铁磁体也能够获得强的磁化强度,而且在外磁场移去,材料保留强的磁性.原因:强的内部交换作用,材料内部有强的内部交换场,原子的磁矩平行取向,在物质内部形成磁畴26、机电耦合系数——压电材料中产生的电能和输入的机械总能量之比的平方。

27、铁电体——能够自己极化的非线性介电材料，其电滞回路和铁磁体的磁滞回路形状相近似。

28、软磁材料——容易退磁和磁化(磁滞回线瘦长),具有磁导率高,饱和磁感应强度大,矫顽力小,稳定型好等特性。

29、磁致伸缩——铁磁物质磁化时，沿磁化方向发生长度的伸长或缩短的现象。

30、霍尔效应——沿试样x轴方向通入电流I（电流密度JX），Z轴方向加一磁场HZ，那么在y轴方向上将产生一电场Ey。

31、固体电解质——固体电解质是具有离子导电性的固态物质。

这些物质或因其晶体中的点缺陷或因其特殊结构而为离子提供快速迁移的通道,在某些温度下具有高的电导率(1～106西门子/厘米),故又称为快离子导体。

简答题1、试述韧性断裂与脆性断裂的区别，为什么说脆性断裂最危险？（8分）答：韧性断裂和脆性断裂的区别在于：前者在断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形，后者无宏观塑性变形；前者断裂过程缓慢，而后者为快速断裂过程；前者断口呈暗灰色，纤维状，后者齐平光亮，呈放射状或结晶状。

（6分）脆性断裂的危险性在于断裂前不产生明显的宏观塑性变形，无明显前兆。

（2分）2、根据不同材料应力应变曲线图分析其特点和对应材料。

受力情况下，绝大多数无机材料的变形行为如图中曲线(a)所示，即在弹性变形后没有塑性形变(或塑性形变很小)，接着就是断裂，总弹性应变能非常小，这是所有脆性材料的特征，包括离子晶体和共价晶体等。

在短期承受逐渐增加的外力时，有些固体的变形分为两个阶段，在屈服点以前是弹性变形阶段，在屈服点后是塑性变形阶段。

包括大多数金属结构材料如图中曲线(b)所示。

橡皮这类高分子材料具有极大的弹性形变，如图中曲线(c)所示，是没有残余形变的材料，称为弹性材料。

3、材料的弹性模数主要取决于什么因素？无机非金属材料的弹性模数受什么因素影响最严重？（5分）答：材料的弹性模数主要取决于六个方面：a键合方式和原子结构(离子键共价键结合的晶体结合力强，E增大分子键结合力弱，原子排布紧密E增大）；b晶体结构（缺陷少，结构紧密，E增大）；c化学成分；d微观组织；e温度（温度升高，热膨胀变大，原子间距变小，E减小）；f加载条件和负载持续时间（压力使原子间距减小，E 增大，拉应力会使E减小）。

无机非金属材料的弹性模数主要受微观组织影响最严重。

4、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？答：陶瓷多晶体的塑性形变不仅取决于构成材料的晶体本身，而且在很大程度上受晶界物质的控制。

因此多晶塑性形变包括以下内容：晶体中的位错运动引起塑变；晶粒与晶粒间晶界的相对滑动；空位的扩散；粘性流动。

在常温下，由于非金属晶体及晶界的结构特点，使塑性形变难以实现。

又由于在材料中往往存在微裂纹，当外应力尚未使塑变以足够的速度运动时，此应力可能已超过微裂纹扩展所需的临界应力，最终导致材料的脆断。

5.材料高温蠕变曲张规律如何？影响蠕变的因素有哪些？答：1. 弹性形变阶段（oa）起始段，在外力作用下，发生瞬时弹性形变，即应力和应变同步；若外力超过试验温度下的弹性极限，则oa段也包括一部分弹性形变。

2.第一阶段蠕变（ab蠕变减速阶段或过渡阶段）其特点是应变速率随时间递减，即ab 段斜率随时间增加而愈来愈小，曲线愈来愈平缓，持续时间较短。

3.第二阶段（bc蠕变—稳定蠕变）此阶段的形变速率最小，且恒定，也为稳定态蠕变。

4.第三阶段蠕变（cd加速蠕变）此阶段是断裂即将来临之前的最后一个阶段。

曲线较陡，说明蠕变速率随时间增加而快速增加，最后在d点断裂。

影响蠕变的主要因素有：①温度、压力：温度升高、蠕变速率增大。

这是由于温度升高，位错运动和晶界滑移加快，扩散系数增大。

蠕变速率随应力增大而增大，若对材料施加压应力则增大了蠕变阻力。

②晶体结构：结合力越大越不易发生蠕变，故共价键结构的材料具有良好的抗蠕变性。

③晶体的组成：组成不同的材料其蠕变性不同，即使组成相同，单独存在或者形成化合物其蠕变也不一样。

④显微结构：材料中气孔、晶粒和玻璃相等对蠕变都有影响，气孔率增加蠕变率增大，晶粒越小蠕变速率越大，玻璃相粘度越小蠕变速率越大。

6、什么是裂纹的快速扩展？陶瓷材料中的裂纹产生和快速扩展的原因是什。

答：按照微裂纹脆断理论，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，即由最危险的裂纹尺寸（临界裂纹尺寸）决定材料的断裂强度。

当裂纹由成核生长和亚临界扩展发展到临界尺寸，此时K1的数值也随着裂纹的扩展增长到K1c的数值。

至此裂纹的扩展从稳态转入动态，出现快速断裂。

或裂纹尖端屈服区附近足够大的内应力达到了足以撕开原子间键，导致固体沿着原子面发生解理。

裂纹产生的原因：①由于晶体微观结构中存在缺陷，当受到外力作用时，在这些缺陷处就会引起应力集中，导致裂纹成核。

②气孔附近区域中存在的显微结构缺陷。

通常气孔不能单独作为裂纹来看待。

当气孔处于三交晶界处时，气孔端部因为应力集中而产生的局部应力有可能克服晶界间的结合力，里发生。

③夹杂导致的微开裂现象.无机材料中的夹杂通常起源于粉体的制备过程及从而诱发出微裂纹。

④由于热应力形成裂纹。

①。

⑤材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹。

防止裂纹扩展的措施：1.展。

2.在材料中设置吸收能量的机构阻止裂纹扩展⑴陶瓷材料中加入塑性粒子或纤维⑵.7、说明K I和K IC的异同。

（5分）答：两者的不同点：K I：应力强度因子，是一个力学参量，表示裂纹体中裂纹尖端的应力场强度的大小，综合反映了外加应力和裂纹位置、长度对裂纹尖端应力场强度的影响，与裂纹类型有关，而和材料无关；（2分）K IC：平面应变断裂韧性，是材料的力学性能指标，决定于材料的成分、组织结构等内在因素，而与外加应力及试样尺寸等外在因素无关。

（2分）两者的相同点：两者均是材料力学性能的描述，单位一致，计算公式基本一致。

8.指在低于材料断裂韧性的外加应力场强度作用下所发生的裂纹缓慢扩展。

机理;a.应力腐蚀理论;在一定的环境温度和应力场强度因子作用下,材料中关键裂纹尖端处裂纹扩展动力与裂纹扩展阻力的比较,构成裂纹开裂或止裂的条件。

b.空腔机理,陶瓷在高温下长期受力的作用时,晶界玻璃相的结构粘度下降,由于该处的应力集中,晶界处于甚高的局部拉应力状态,玻璃相则会发生蠕变或粘性流动,形变发生在气孔\夹层\晶界层\甚至结构缺陷中,形成空腔。

空腔进一步沿晶界方向长大、连通形9.a裂纹偏转增韧;应力场,增长.b裂纹桥接增韧;c弥散增韧;在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细粉料达到增韧的效果。

d相变增韧;其增韧机理包括应力诱导相变增韧、微裂纹增韧等。

1.存在亚稳的四方晶相ZrO2ZrO2由四方相转变2.10.?热容为使物体温度升高1K所需要的外界提供的能量。

11.热膨胀的本质是质点振动的非简谐效应。

表现为晶体的热膨胀。

12.试简述影响热膨胀性能的主要因素及影响规律1.2.3.13.什么是抗热震性,如何表示陶瓷材料的抗热震性?试简要说明提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能的主要措施。

通过抗热冲击断裂因子表示陶瓷材料的抗热震性.提高措施:a性模量E/E提高------致b c、减小材料的热膨胀系数α;d、减小材料的表面热传递系数h e、减小产品的有效厚度。