材料物理性能习题2011.12.8答案

材料物理性能习题2011.12.8答案

一、填空题

1.电子波通过一个理想晶体（0K）点阵时，它将不受散射；只有晶体点阵遭到破坏的地方，电子波受到散射（不相干散射），即产生_____电阻________。

2. 材料的总电阻包括___基本电阻_____(与温度有关的电阻)和_______溶质___（杂质）浓度引起的电阻之和。

3. 按压力对金属导电性的影响，金属可分为___正常金属_________（压力增大，电阻率下降－铁、钴、镍、钯、铂、铜、银、金、锆、铱等）和_______反常金属__________（压力增大，电阻率增大－钙锶锑铋等）。

4. ___________是组织敏感参量，因此在金属与合金研究中，常用电阻率变化来研究金属与合金的组织结构变化。

5._____电流_____是电荷的定向移动，电荷的载体成为载流子。载流子可以是_______电子___、____空穴________、_____离子_________。

6. 电导率的一般表达式为σ=Σn i q iμi该式反映了电导率的微观本质，即____围观载流子浓度n，____每一种载流子电荷量q以及______每一种载流子的迁移率__μ间的关系。

7. ___介电材料__，又称电介质，是电的绝缘材料，主要用于制造电容器。

8. 据电介质分子的正负电荷统计重心是否重合，电解质分为__非极性分子电解质___和____极性分子电解质____。

二、判断题

1. 理想金属在0K时电阻为零。（对）p38

2.金属熔化后电阻率增加，而锑反常，熔化后电阻率反而减小，其主要原因为材料的键合方式发生了改变，由熔化前的共价键变为熔化后的金属键。（对）p39

3.冷加工可以引起金属电阻率增加。（对）p41

4.电介质在外电场作用下，无极性分子的正负电荷重心重合将产生分离，产生电偶极矩。（对）p98

5. 正压电效应中，电荷密度大小与所加应力的大小成线性关系。因此，正压电效应用于传感测力。（对）p117

6.压电效应与晶体结构的对称性有关。只有结构上没有对称中心，才有可能产生压电效应。（对）p122

7.有热释电效应一定有压电效应，反之，有压电效应却不一定有热释电性。（对）p125

8.具有电滞回线性质的晶体被称为铁电体。铁电体中并不含有铁。（对）p126

9.介质的n总是大于1的正数。（对）p146

10.据磁化率的正负不同，磁性材料分为抗磁性材料和顺磁性材料。（错）p295

11.任何材料在磁场的作用下都会产生抗磁性。（对）p296

12.过渡族金属如铁、钴、镍和某些稀土金属如钇、钐、铕等都具有

铁磁性。（错）p297

13.金属的弹性模量愈大，德拜特征温度也愈高。（对）p384

14.金属的弹性模量随原子半径增大而减小，同时也随原子间距的增加而下降。（对）p384

15.金属变形速率极快，远远超出试件加载速率，因此加载速率对金属材料的弹性模量没有影响。（对）p385

16.金属的弹性模量主要取决于金属键合强度，对金属组织结构并不太敏感，应该说热处理对改变弹性模量影响不大。（对）

三、名词解释

电介质；在电场作用下能够建立极化的物质

感应电荷；是指把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象正压电效应；当晶体受到机械力的作用时，一定方向的表面产生束缚电荷，其电荷密度大学与所加应力大小呈线性关系，这种机械能转化成电能的过程，称为正压电效应

热释电性；由于温度作用而使电极化强度变化

折射率；光在真空中与材料中速度之比

散射；分子或原子相互接近时，由于双方具有很强的相互斥力，迫使

它们在接触前就偏离了原来的运动方向而分开，这通常称为散射。热容；没有相变或化学反应时，材料温度升高一K所吸收的热量

热膨胀；是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小

热稳定性；是指材料承受温度急剧变化而不被破坏的能力，也称热抗震性

磁化；任何材料在外磁场的作用下都会或多或少显示出磁性，这种现象称为材料被磁化

磁化强度；为媒质微小体元ΔV 内的全部分子磁矩矢量和与ΔV 之比

磁致伸缩效应；铁磁体在磁场中磁化，其形状和尺寸都会发生变化，这种现象称为磁致伸缩效应

剩余磁感应强度；

矫顽力；

软磁材料；是指剩磁和矫顽力均很小的铁磁材料

弹性；物体具有恢复形变前的形状和尺寸的能力

内耗；由于固体内部原因而使机械能消耗的现象

弹性后效；指的是材料在弹性范围内受某一不变载荷作用，其弹性变形随时间缓缓增长的现象。

滞回环.

四、综合题

1.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,k=8.6”*10-5eV.K -1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。求Si 在室温（20℃）和500℃时的电导率

解：（1） Si

20℃ )298*10*6.8*2/(1.1ex p(10523--=n

=1023*e -21.83=3.32*1013cm -3

500℃ )773*10*6.8*2/(1.1ex p(10523--=n

=1023*e -8=2.55*1019 cm -3

TiO 2

20℃ )298*10*6.8*2/(0.3ex p(10523--=n

=1.4*10-3 cm -3

500℃ )773*10*6.8*2/(0.3ex p(10523--=n

=1.6*1013 cm -3

(2) 20 ℃h h e e e n e n μμσ+=

=3.32*1013*1.6*10-19(1450+500)