习题-物理性能部分
金属物理性能课后习题答案
第一章习题(1, 3, 7, 8)1. (1)该电子的能量: E=5400×1.6×10-19=8.64×10-16 J,而德布罗意波长:λ=h/mv=233416313410*96.3106.610*64.8*10*1.9*2106.62h -----⨯=⨯=mE=1.67×10-11 m (2) 波数K=2π/λ=2×3.14÷(1.67×10-11) =3.76×1011(3) 根据电子衍射方程: λθ=m d sin ,21011102.81004.21067.1sin ---⨯=⨯⨯==d m λθ，故θ= 2°18′ 3. (1) 根据费米-狄拉克分布定律，能量为E 的能级被电子占有的几率:1]exp[1)(+-=KTE E E fF 若f (E)=1/4, 则3]exp[=-KT E E F ，即3ln ,3ln KT E E KTE EF F =-=-， 说明此时能级比费米能高出KTln3；若f (E)=3/4, 则31]exp[=-KT E E F ，即3ln -,3ln -KT E E KTE EF F =-=-， 说明此时能级比费米能低KTln3，也即高出费米能-KTln3；(2) 由上面结果可知，在同样的能量范围，能量在费米能级以下的电子，比能量在费米能以上的电子，更易发生能级跃迁。
7. 导体能带结构有三种形式：（1）价带中只填充了部分电子；（2）价带与空带发生交叠；（3）价带本来就没有被电子填满，同时价带又同邻近的空带重叠。
以上三种形式自由电子均能发生自由跃迁，因此导体具有优良的导电性。
半导体和绝缘体的最高能带结构均为满带和空带，在满带和空带之间有宽度不同的禁带，半导体的禁带宽度较窄，在一定条件下自由电子能够发生跃迁参与导电，但导电性能较差；而绝缘体禁带宽度很大，自由电子难以越过禁带，故一般难以导电。
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。
材料物理性能部分课后习题..
材料物理性能部分课后习题..课后习题第⼀章1.德拜热容的成功之处是什么？答：德拜热容的成功之处是在低温下，德拜热容理论很好的描述了晶体热容，CV.M∝T的三次⽅2.何为德拜温度？有什么物理意义？答：HD=hνMAX/k 德拜温度是反映晶体点阵内原⼦间结合⼒的⼀个物理量德拜温度反映了原⼦间结合⼒，德拜温度越⾼，原⼦间结合⼒越强3.试⽤双原⼦模型说明固体热膨胀的物理本质答：如图，U1（T1）、U2（T2）、U3(T3）为不同温度时的能量，当原⼦热振动通过平衡位置r0时，全部能量转化为动能，偏离平衡位置时，动能⼜逐渐转化为势能；到达振幅最⼤值时动能降为零，势能打到最⼤。
由势能曲线的不对称可以看到，随温度升⾼，势能由U1(T1）、U2（T2）向U3（T3）变化，振幅增加，振动中⼼就由r0'，r0''向r0'''右移，导致双原⼦间距增⼤，产⽣热膨胀第⼆章1.300K1×10-6Ω·m4000K时电阻率增加5%由于晶格缺陷和杂质引起的电阻率。
解：按题意:p(300k) = 10∧-6 则: p(400k) = (10∧-6)* (1+0.05) ----(1)在400K温度下马西森法则成⽴，则: p(400k) = p(镍400k) + p(杂400k) ----(2) ⼜: p(镍400k) = p(镍300k) * [1+ α* 100] ----(3) 其中参数: α为镍的温度系数约= 0.007 ; p(镍300k)(室温) = 7*10∧-6 Ω.cm) 将(1)和(3)代⼊(2)可算出杂质引起的电阻率p(杂400k)。
2.为什么⾦属的电阻因温度升⾼⽽增⼤，⽽半导体的电阻却因温度的升⾼⽽减⼩？对⾦属材料，尽管温度对有效电⼦数和电⼦平均速率⼏乎没有影响，然⽽温度升⾼会使离⼦振动加剧，热振动振幅加⼤，原⼦的⽆序度增加，周期势场的涨落也加⼤。
混凝土结构的物理力学性能练习题
钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C20。 （√ ）
混凝土结构在三向受压应力状态下，抗压强度提高较多， 延性略有降低。 （ ×） 峰值应变 单个受压的混凝土试件，在达到极限压应变时应力同时 ×） 达到最大。 （
立方体试件尺寸越大，抗压强度越高。
（ ） ×
一般来说，钢材含碳量越高，其强度越高，伸长率也越大。 （ ×） 混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉 应力的增大而增大。（× ）
有明显流幅的钢筋的屈服强度对应于其应力—应变曲线的上屈服 点。(× )
高碳钢筋采用条件屈服强度，以 0.2表示，即（ A.取极限强度的20％ B.取应变的0.002时的应力
）
C.取应变为0.2时的应力
D.取残余应变为0.002时的应力
答案：D 对没有明显流幅或屈服点的预应力钢筋，一般取残余应变0.2%所对 应的应力 p 0.2 作为其条件屈服强度标准值fpyk。
混凝土的侧向约束压应力提高了混凝土的( (A)抗压强度 (B)延性 (C)抗拉强度 (D)A和B 答案：D
)。
减小混凝土徐变的措施是(
)。
(A)加大水泥用量，提高养护时的温度和湿度
(B)加大骨料用量，提高养护时的温度，降低养护时的湿度 (C)延迟加载时的龄期，降低养护时的温度和湿度 (D)减少水泥用量，提高养护时的温度和湿度
混凝土构件一个方向受拉，另一个方向受压时，强度 会 降低 。
试验表明，混凝土处于三向压应力状态时，不仅可以提高 混凝土的强度 ， 而且可以提高 延性 ，所以，实际工程中，通常在钢筋混凝土构件中设 置 螺旋箍筋 或 箍筋或钢管 等来约束混凝土。
混凝土与钢筋的粘结是指钢筋与周围混凝土之间的相互作用，主要包 沿钢筋长度的粘结 括 和 钢筋端部的锚固 两种情况。 钢筋与混凝土之间的粘结作用主要由 胶结力 、 摩阻力 和 机械咬合力 。 组成，其中光圆钢筋的粘结力主要来自 胶结力 和 摩阻力 。而变形钢筋 的粘结力主要来自于 机械咬合力。
材料物理性能课后习题解答_北航
材料物理习题集第一章 固体中电子能量结构和状态（量子力学基础）1. 一电子通过5400V 电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3）计算它对Ni 晶体（111）面（面间距d =2.04×10-10m ）的布拉格衍射角。
（P5）12341311921111o '(2)6.610 =(29.1105400 1.610)=1.67102K 3.7610sin sin 2182hh pmE m d dλπλθλλθθ----=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==⇒=解：（1）=（2）波数=（3）22. 有两种原子，基态电子壳层是这样填充的;;s s s s s s s 2262322626102610（1）1、22p 、33p （2）1、22p 、33p 3d 、44p 4d ，请分别写出n=3的所有电子的四个量子数的可能组态。
（非书上内容）3. 如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级的能量比费米能级高出多少k T ？（P15）1()exp[]11ln[1]()()1/4ln 3()3/4ln 3FF F F f E E E kT E E kT f E f E E E kT f E E E kT=-+⇒-=-=-=⋅=-=-⋅解：由将代入得将代入得4. 已知Cu 的密度为8.5×103kg/m 3，计算其E 0F 。
（P16）2203234262333118(3/8)2(6.6310)8.510 =(3 6.0210/8)291063.5=1.0910 6.83Fh E n m J eVππ---=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=解：由5. 计算Na 在0K 时自由电子的平均动能。
（Na 的摩尔质量M=22.99，.0ρ⨯33=11310kg/m ）（P16）220323426233311900(3/8)2(6.6310) 1.01310 =(3 6.0210/8)291022.99=5.2110 3.253 1.085FF h E n mJ eVE E eVππ---=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯===解：由由 6. 若自由电子矢量K 满足以为晶格周期性边界条件x x L ψψ+()=()和定态薛定谔方程。
无机材料物理性能习题答案
无机材料物理性能习题答案1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。
解根据题意可得下表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。
1-4一陶瓷含体积百分比为95的Al2O3 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E1380GPaE284GPaV10.95V20.05。
则有当该陶瓷含有5的气孔时将P0.05代入经验计算公式EE01-1.9P0.9P2可得其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293.1 GPa。
1-5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 0t 和t 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Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程拉伸前后圆杆相关参数表体积V/mm3 直径d/mm 圆面积S/mm2 拉伸前1227.2 2.5 4.909 拉伸后1227.2 2.4 4.524 0816.04.25.2lnlnln22001AAllT真应变91710909.4450060MPaAF名义应力0851.0100AAll名义应变99510524.445006MPaAFT真应力2.36505.08495.03802211GPaVEVEEH上限弹性模量1.3238405.038095.0112211GPaEVEVEL下限弹性模量.10011100//0eEEeeEttt则有其蠕变曲线方程为./00000et-t/e则有其应力松弛曲线方程为 1 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。
如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。
南京工业大学无机材料物理性能习题与答案2013年考试必备
<无机材料物理性能>习题与答案一、填空题（每题2分，共36分）1、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。
2、电导率的一般表达式为∑=∑=iiiiiqnμσσ。
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。
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著，在低温下杂质电导最为显著。
4、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。
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. 固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。
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. 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。
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，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。
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：具有与基体显著不同的折射率，能够形成小颗粒。
材料物理性能习题解答
材料物理性能习题与解答目录1 材料的力学性能 (2)2 材料的热学性能 (12)3 材料的光学性能 (17)4 材料的电导性能 (20)5 材料的磁学性能 (29)6 材料的功能转换性能 (37)1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：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-2一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ，受到应力为1000N 拉力，其杨氏模量为3.5×109 N/m 2，能伸长多少厘米?解：拉伸前后圆杆相关参数表 )(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε0816.04.25.2ln 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1-3一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m 2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。
解：根据可知：1-4试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。
证：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 。
西工大-物理性能复习题答案
复习题 磁学-2
12、P376 10题 13、 P376 12题 14、 P376 13题 15、 P376 14题 16、 P376 15题 17、 P375 第1题 18、 P375 第2题 19、 P375 第3题 20、 P375 第4题
8
第一章 答案
1、①一个具有5MeV能量的α粒子穿过原子，是否可用经典力学来 处理？②枪弹的质量为0.02Kg，飞行速度为1000m/s，求其德布 罗意波长，并讨论有无必要用量子力学来处理？ 解：
2
复习题 第一章-3
11、请画出能带交叠时的准自由电子能级曲线并加以分析。 12、请画出二个H原子距离R≈0.53Å时，形成稳定的分子，二个电子占 据的能级情况，并从能级角度说明。 13、对金属来说，如果N个原子键合（如果原子为同一量子状态），晶 体能级将发生什么变化？请画出。 14、测不准关系表明了什么？是否是测量仪器不够精确所致？ 15、是否可以将p,x同时测准？为什么？ 16、请用能带中的能级状态密度Z(E)分布曲线来表示布氏区的能量状态
② 在不均匀K状态时，冷变形使得固溶体不均 匀组织被破坏转变为普通无序状固溶体，随 着冷变形量增加，电阻率明显下降
③ 当钼含量大于1%时，电阻率随冷变形量增 加而下降，说明合金是K状态。1%时，电 阻率不变即为极限值
13
2、 P94 第10题 试评述下列建议：因为银有良好的导电性而且能够 在铝中固溶一定的数量…… 答：
5
复习题 热学-2
9、在金属凝固和熔化热分析曲线上实验曲线与理论曲线有何不同？ 为什么？ 10、试分析教科书中，图5.18曲线 11、P291 第4题 12、P291 第5题 13、影响热膨胀的因素有哪些？ 14、 P291 第8题 15、 P291 第9题 16、钢不同显微组织的密度、比容排序 17、P292 第14题
无机材料物理性能-习题讲解
13. 固体材料内含均匀分散的气孔对其热传导 有何影响
一般在温度不是很高，而且气孔率也不大，气孔尺寸很小， 又均匀地分散在陶瓷介质中时，这样的气孔就可看作为一分 散相。陶瓷材料的热导率按下式计算：
c 1 2v0 1 d ＝0 c 1 vd 1 d 2c 1 d c 1 d
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。
质点在平衡位置两侧时受力的情况并不对称，在质 点平衡位置r0的两侧，合力曲线的斜率是不等的，
当r< r0时，曲线的斜率较大，r> r0时，斜率较小， 所以r< r0时，斥力随位移增大得很快，r> r0时，引力 随位移的增大要慢些，在这样的受力情况下，质点 振动时的平均位置就不在r0处而要向右移，因此相邻 质点间平均距离增加，温度越高，振幅越大，质点 在r0两侧受力不对称情况越显著，平衡位置向右移 动得越多，相邻质点间平均距离也就增加得越多， 以致晶胞参数增大，晶体膨胀。 从位能曲线的非对称性同样可以得到较具体的解释， 温度愈高，平均位置移得愈远，晶体就愈膨胀。
材料物理性能课后习题答案
材料物理习题集第一章 固体中电子能量结构和状态（量子力学基础）1. 一电子通过5400V 电位差的电场，（1）计算它的德布罗意波长；（2）计算它的波数；（3）计算它对Ni 晶体（111）面（面间距d =2.04×10-10m ）的布拉格衍射角。
（P5）12341311921111o '(2)6.610 =(29.1105400 1.610)=1.67102K 3.7610sin sin 2182hh pmE md dλpλθλλθθ−−−−=×××××××=×==⇒=解：（1）=（2）波数=（3）22. 有两种原子，基态电子壳层是这样填充的;;s s s s s s s 2262322626102610（1）1、22p 、33p （2）1、22p 、33p 3d 、44p 4d ，请分别写出n=3的所有电子的四个量子数的可能组态。
（非书上内容）3. 如电子占据某一能级的几率是1/4，另一能级被占据的几率为3/4，分别计算两个能级的能量比费米能级高出多少k T ？（P15）1()exp[]11ln[1]()()1/4ln 3()3/4ln 3FF F F f E E E kT E E kT f E f E E E kT f E E E kT =−+⇒−=−=−=⋅=−=−⋅解：由将代入得将代入得4. 已知Cu 的密度为8.5×103kg/m 3，计算其E 0F 。
（P16）223234262333118(3/8)2(6.6310)8.510 =(3 6.0210/8)291063.5=1.0910 6.83Fh E n m J eVp p −−−=××××××××=解：由5. 计算Na 在0K 时自由电子的平均动能。
物理性能复习题2014
物理性能复习题第一章 材料的电学性能1.简述金属材料电阻率与温度关系。
（正常，反常，铁磁性反常） 2.冷加工对金属材料电阻率的影响及其原因和消除方法。
3.合金有序化对电阻率的影响与原因。
4.超导体特性和评价指标。
5.铂线300K 时电阻率为1×10-7Ω·m ，假设铂线成分为理想纯。
试求1000K 时的电阻率。
6.试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷（冷加工或高温淬火）时为什么电阻测量要在低温下进行？ 7. 试评述下列建议：因为银具有良好的导电性而且能够在铝中固溶一定的数量，为何不用银实施固溶强化，以供高压输电线使用？（1）这个建议是否正确；（2）阐述一下你想达到上述目的的方法及优势。
8. P95，N11-139.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：TB A 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。
10. 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：)2/ex p(kT E N n g -=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时, Si(Eg=1.1eV),TiO 2(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μσne =式中n 为载流子浓度（cm -3），e 为载流子电荷（电荷1.6*10-19C ）,μ为迁移率（cm 2.V -1.s -1）当电子（e ）和空穴（h ）同时为载流子时，h h e e e n e n μμσ+=假定Si 的迁移率μe=1450（cm 2.V -1.s -1），μh=500（cm 2.V -1.s -1），且不随温度变化。
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。
无机材料物理性能习题答案
1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：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-4一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 。
1-5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：拉伸前后圆杆相关参数表 体积V/mm 3直径d/mm 圆面积S/mm 2拉伸前 1227.2 2.5 4.909 拉伸后1227.22.44.5240816.04.25.2ln 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//0--t t σττ./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为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。
(完整word版)材料物理性能复习题库
材料物理性能习题与解答材料的热学性能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+14.96*10-3*298—26.68*105/2982=87.55+4.46-30。
04=61.97 *4。
18J/mol.K（2） 当T=1273K,Cp=a+bT+cT -2=87。
55+14.96＊10-3*1293—26.68＊105/12732=87.55+19。
34-1。
65=105.24*4。
18J/mol 。
K=438.9 J/mol 。
K据杜隆—珀替定律：（3Al 2O 3.2SiO 4)Cp=21*24。
94=523。
74 J/mol.K2—2 康宁1723玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数：λ=0.021J/(cm.s.℃）； α=4。
6＊10-6/℃;σp=7.0Kg/mm 2.E=6700Kg/mm 2，μ=0.25。
求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(-= =66610*8.9*6700*10*6.475.0*10*8.9*7-=170℃ 第二冲击断裂抵抗因子：E R f αμλσ)1(-='=170＊0.021=3.57 J/(cm 。
s)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。
8＊10-2J/(K 。
mol ）,试计算NaCl 在5K 和KCl 在2K 的定容摩尔热容。
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.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：ri n 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 W W 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。
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。
无机材料物理性能习题库
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，并请与按杜龙■伯蒂 规律计算的结果比较。
(1 )当 T=298K,Cp=a+bT+cT-2=87x 55+14、96xl0'3x298-26. 68xl05/2982=87、55十4、46・30、04=61、97x4、18 J/mol-K=259s 0346 J/mol K(2 )当 T=1273K,Cp=a+bT 十C T-2=87、55十 14、96xl0-3xl273-26. 68xl05/12732=87x 55十 19、04-l x 65 =104、94x4、18 J/mol K=438x 65 J/mol K据杜隆-珀替定律(3A12O S -2S I O4) Cp=21*24、94=523、74 J/mol K可见，随着温度的升高，趋近按Dulong - Petite 律所得的计算值。
2-2康宁玻璃(硅酸铝玻璃)具有下列性能参数：A=0. 021J/(cm.s. *C )； *4、 6x106/*C ；o P =7% 0Kg/mm 2/E=6700Kg/mm 2,n=0% 25。
求其第一及第二热冲击断裂 抵抗因子。
力(1-〃) 7x9・8xl0°x0・75~~aE = 4.6x10^ x6700x9.Sxl062・3 —陶瓷件由反应烧结氮化硅制成，其热导率X=0. 184J/(cm-s.rhg 大厚度 =120mm o 如果表面热传递系数h=0% 05 J/(cm 2 s €C)假定形状因子S=l ，估算可安全应用的热冲击最大允许温差。
—杆阿=226*。
、⑻^^^^=447124系统自由能的増加量AF 二AE-TS,又有hiN 二I.若在肖特基缺陷第一冲击断裂抵抗因子］R ==170°C第二冲击断裂抵抗因子］R'=叱(1-〃)aE=170x0. 021=3、57 J/(cm ・s)中将一个原子从晶格内移到晶体表面的能量& "48W ，求在09产生的缺陷比例 （即巴）就是多少？N解：△S = KlnW = Kln[ ------- - --- 1(N-“)!•川 \F = \E-T\S = \E-K7Iln N\- ln(N - n)!- lii n!] 当N 很大时AnN'.= N\nN — N 、将上式整理得△F = 4E - KT[N In N -（N - n ） ln （N - 口） 一 n In 町平衡时，自由能具有最小值，由于热缺陷〃引起的自由焙的变化（讐）”。
东南大学材料物理性能复习题(带答案)
材料物理性能复习题第一章1、C v 、C p 和c 的定义Cv ：加热过程中体积不变，供给热量只需满足升高1K 时物体内能增加，不必再以做功形式传输出去，这种条件下的热容为定容热容。
Cv=△U/△TCp ：加热过程中压力不变，体积自由膨胀，升高1K 供给物体的热量，除了满足内能增加，还要补充对外做功的损耗，这种条件下的热容称为定压热容。
Cp=（△H/△T ）p ，H=U+pVc ：1kg 物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需的热量称为比热容。
C pm 和C vm 的关系，实际测量得到的是何种量？C pm =c p M ，C Vm =c V M ，C pm -C Vm = αV 2V m T K ，αV 为体膨胀系数，Vm 为摩尔体积，K 为三向静力压缩系数。
实际测量得到C pm 再算出C Vm 。
Cvm 与温度（包括ΘD ）的关系高温区C Vm 变化平缓；低温区C Vm ∝T ³；接近0K 时C Vm ∝T ；0K 时C Vm =0。
德拜温度θD 越高，C Vm 越小。
T>>θD 即高温时，C Vm =3R ，R 为摩尔气体常数，R=8.315J/(mol ·K)。
T<<θD 即低温时，CVm ∝T ³。
自由电子对金属热容的贡献常温时自由电子热容微不足道。
极高温下电子像金属晶体离子那样显著参加到热运动中，因此在III 温区热容继续上升而不趋于一渐近线；极低温下，电子热容不像离子热容那样急剧减小，因而起主导作用。
合金热容的计算合金热容是每个组成元素热容与其质量分数的乘积之和，即C=∑X i C i n i=1。
2、哪些相变属于一级相变和二级相变？其热容等的变化有何特点？一级相变：相变时有相变潜热(焓)和体积突变，并使热容为无限大。
如液－固相变，同素异构转变，珠光体转变等。
二级相变：焓随温度的升高而逐渐增大，在靠近转变点时焓明显增大，使热容达到最大值。
物理性能检验复习题
物理性能检验复习题一、单选题。
【1】【A】国际单位制基本单位有（）个。
A、9B、7C、11D、8【2】【A】A类计量器具中，属强制检定的应按强制检定的有关计量法规办理（）。
的检定。
A、定点定周期B、定点不定周期C、一次性检定Ｄ、酌情自检【3】【A】对不合格测量设备应贴上（）色标识。
A、红B、绿C、黄D、蓝【4】【A】属于强制性标准的代号为: （）。
A、GBB、GB/TC、GB/ZD、GB/Q【5】【D】国际标准是由（）化组织制定并在世界范围内统一使用的标准。
A、国家标准B、行业标准C、地方标准D、国际性标准【6】【A】下列标准中（）属于国家标准。
A、GB/T700-1988B、YB/T153-1999C、Q/SGZGS261-2001D、ISO9000:2000【7】【C】YB/T153-1999是（）的代号。
A、强制性标准B、企业标准C、行业标准D、地方标准【8】【D】ISO9000:2000是（）的代号。
A、行业标准B、地方标准C、企业标准D、国际标准【9】【A】低合金钢按（）分为普通质量低合金钢和优质低合金钢以及.特殊质量低合金钢。
A、主要质量等级B、化学成分 C.合金元素含量 D.用途【10】【A】钢是以铁为主要元素，含（）量一般在2%以下，并含有其他元素的材料。
A、CB、NC、OD、Cr【11】【D】数值孔径是表征（）。
A、目镜鉴别能力B、目镜放大倍数C、物镜放大倍数D、物镜鉴别能力【12】【B】在物镜上滴松柏油的作用是（）。
A、增大物镜上的孔径角B、聚集更多的光线，提高鉴别能力C、润滑D、清洁【13】【A】孔径光阑的作用是（）。
A、调节入射光束的粗细B、调节视场的大小C、提高映象的衬度D、增加照明效果【14】【A】视场光阑的主要作用是（）。
A、为了减少镜简内部的反射与炫光，从而提高映象的衬度B、调节入射光束的大小C、调节视场的大小D、调节视场的方向【15】【A】显影时乳胶面（），到规定的时间后，把“潜影”底片放入定影液中，轻微振动几次即可。
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2、简答：
a.物质的磁性可分为几类？各自的特点和区别？
解：按磁化率分为三类： 抗磁性材料 顺磁性材料 铁磁性材料
抗磁体磁化率为 量级负数，附加磁矩与方向相反，减弱磁场。
顺磁体磁化率为 量级正数，略微增强磁场。
铁磁体在较弱的磁场下就能产生很大的磁化强度，磁化率为很大的正数，且与外磁场非线性变化。
e.材料发生一级相变和二级相变时，（热）焓、比热容将发生何种变化，结合（热）焓——温度、比热容——温度曲线加以说明。
解：一级相变和二级相变的焓和热容变化如下图所示，从图中可以看出：
一级相变：在临界点Tc，其热焓曲线出现跃变，热容曲线发生白连续变化，热容为无限大。
二级相变：在一定温度范围逐步完成，焓无突变，仅在靠近转变点的狭窄温度区间内，有明显增大，导致热容的急剧增大。达转变点时，焓达最大值，热容相应达有限极大值。
原子磁矩由电子磁矩和原子核磁矩组成，主要是电子轨道磁矩和电子自旋磁矩组成。
第10章电学性能
一、名词解释
电导率:介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度
超导电性:在一定低温条件下材料突然失去电阻的现象
超导临界磁场：能破坏超导态的最小磁场
超导临转变温度：超导体从正常态转变为超导态的温度
临界电流密度：输入电流的磁场与外磁场之和超过临界磁场，超导被破坏，这时输入电流为~
2、简答：
a.什么叫德拜温度，有什么物理意义？
解： 为德拜温度是金属的本征物理量，间接反映了键的强度。
b.简述固体膨胀的物理本质
解：质点在平衡位置两侧受力情况并不对称，在质点平衡位置的两侧，合力曲线的斜率不同，质点振动时的平均位置悲哉平衡位置处，相邻质点间的平均间距离增加，温度越高，振幅越大，受力不对称情况越显著，平均间距增加的越多，以致晶胞参数增大，固体膨胀。
c.试分析材料的导热机理，金属、陶瓷、透明材料的导热有何差别？
解：气体材料导热通过分子碰撞来实现，固体材料依赖自由电子的运动和晶格振动波实现。金属材料导热主要依赖于电子导热。陶瓷材料则主要通过声子导热。透明材料通过光子导热。
d.简述热容和热膨胀的关系？
解：固体材料受热引起的容积膨胀是晶格振动加剧的结果。晶格振动的加剧是原子（离子）热运动能量的增大，升高单位温度时能量的增量正是热容。两者的比值接近于恒值。
说明只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。
f.交变磁化下能量损耗包括哪些？
解： 涡流损耗 磁滞损耗 剩余磁损耗
g.简述物质磁性的起源。
解：物理学原理：任何带电体的运动都必然在周围的空间产生磁场。
电动力学定律：一个环形电流应该具有一定的磁矩，即它在磁场中的行为像个磁性偶极子。
玻尔（Bohr）原子模型:原子内的电子在固定的轨道上绕着原子核作旋转运动，同时还绕自身的轴线作自旋运动。前一种运动产生“轨道磁矩”，后一种运动产生“自旋磁矩”。
第8章热性能
1、名词解释：
热容热膨胀差热分析热导率
解：
热容：在没有相变或化学反应的条件下，材料温度升高1K时所吸收的热量称为该材料的热容。
热膨胀：物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。
差热分析：在程序温度控制下，测量试样和参照物的温度差随温度或时间的变化关系。
热导率：一定温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。
b.简述常用的磁性材料分类及其主要特点。
解：常用磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。
软磁材料矫顽力很小，磁滞回线窄，磁滞损耗小。
硬磁材料矫顽力大，磁滞回线宽，磁滞损耗大。
d.什么是自发磁化？铁磁体形成的条件是什么？有人说“铁磁性金属没有抗磁性”，对么？为什么？
解：自发磁化是指在没有外磁场的情况下，材料的子璇磁矩自发同向排列的现象。
本征半导体：晶格完整且不含杂质的晶体半导体。参与导电的电子和空穴的数目相等
施主能级：当电子被束缚于施主杂质中心时，其能量水平(能级)低于导带底的能量相应的能级
受主能级：当电子束缚于受主杂质中心时，其能量水平(能级)高于导带顶的能量相应的能级
磁阻效应：由于磁场而引起的半导体或导体电阻的变化
二、判断题正确用√，错误用×
一级相变二级相变
第9章磁性能
1、名词解释：
磁化强度矫顽力饱和磁化强度磁导率和磁化率剩余磁感应强度磁畴
解：
磁化强度：物质在磁场中被磁化的程度，单位体积内磁矩的大小。
矫顽力：去掉剩磁的临界外磁场。
饱和磁化强度：磁化强度的饱和值。
磁导率：表征磁介质磁性的物理量。
磁化率：表征物质本身的磁化特性的物理量。
剩余磁感应强度：去掉外加磁场后的磁感应强度。
2.工程中也用（相对）电导率表征导体材料的（导电）性能。把国际标准软纯铜的电导率作为（100%），其他导体材料的电导率与之相比的百分数即为该导体材料的（相对电导率）。
3.
3.光的照射使半导体材料的电导率发生（下降）的现象，称为光电导（），可以分为（本征）光电导和（杂质）光电导。
4.温度（）时，作用于超导体的（）强度大于，磁力线将穿人超导体，使超导体回到（），此时的磁场强度称为（）磁场强度。
四、问答题
1.在金属导电问题上，经典电子理论、量子电子理论和能带理论有何不同？
解：利用经典自由电子理论导出金属电导率表达式为：
σ=ne2l/(mv)
式中：m为电子质量; v为电子运动平均速度；n为电子密度；e为电子电量；l为平均自由程。
利用量子自由电子理论导出金属电导率表达式为：
σ=ne2lF/(mvF)
1.金属的价电子愈多，其导电性愈好。（）
2.温度升高，金属材料的电导率下降。（）
3.所有金属熔化后电导率都下降。（）
4.固溶体有序化后，电阻率降低。（）
5.温度升高，陶瓷材料的电导率也下降。（）
6.金属导电的载流子为电子，陶瓷导电的载流子为电子、空穴和离子、空位。（）
三、填空题
1.当在材料的两端施加（电压）时，材料中有（电流）流过，这种现象称为（导电），电流I值可用（欧姆）定律表示。
铁磁体的形成条件除了金属原子具有未被抵消的自旋磁矩外，还必须使得自旋磁矩自发的通向排列。
说法错误，铁磁性金属的附加磁矩并不是全部都与外场的方向相同，部分磁矩的方向仍然与外场相反。
e.哪些磁性能参数是组织敏感的？哪些是不敏感的？
解：Ms、Tc、K磁晶各向性，λ磁致伸缩系数等组织不敏感。
饱和磁化度、Hc、Br、μ、χ等组织敏感。