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。
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。
无机材料物理性能试题及答案
无机材料物理性能试题及答案Happy First, written on the morning of August 16, 2022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..用高反射率;厚釉层和高的散射系数;可以得到良好的乳浊效果..17、材料的折射随着入射光的频率的减少或波长的增加而减少的性质;称为折射率的色散..二、 问答题每题8分;共48分1、简述以下概念：顺磁体、铁磁体、软磁材料..答：1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..2铁磁体：在较弱的磁场内;材料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..3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..2、简述以下概念：亚铁磁体、反磁体、磁致伸缩效应答：1亚铁磁体：铁氧体：含铁酸盐的陶瓷磁性材料..它和铁磁体的相同是有自发磁化强度和磁畴;不同是：铁氧体包含多种金属氧化物;有二种不同的磁矩;自发磁化;也称亚铁磁体..2反磁体：由于“交换能”是负值;电子自旋反向平行..3磁致伸缩效应：使消磁状态的铁磁体磁化;一般情况下其尺寸、形状会发生变化;这种现象称为磁致伸缩效应..3、简述以下概念：热应力、柯普定律、光的双折射..答：1由于材料热膨胀或收缩引起的内应力称为热应力..2柯普定律：化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和..理论解释：i i c n C ∑=..3光进入非均质介质时;一般要分为振动方向相互垂直、传播速度不等的两个波;它们构成两条折射光线;这个现象称为双折射..4、什么是铁氧体 铁氧体按结构分有哪六种主要结构答：以氧化铁Fe3+2O3为主要成分的强磁性氧化物叫做铁氧体..铁氧体按结构：尖晶石型、石榴石型、磁铅石型、钙钛矿型、钛铁矿型和钨青铜型..5、影响材料透光性的主要因素是什么提高无机材料透光性的措施有哪些答：影响透光性的因素：1吸收系数可见光范围内;吸收系数低1分2反射系数材料对周围环境的相对折射率大;反射损失也大..1分3散射系数材料宏观及微观缺陷；晶体排列方向；气孔..1分提高无机材料透光性的措施： 1提高原材料纯度减少反射和散射损失2分.. 2掺外加剂降低材料的气孔率2分..3采用热压法便于排除气孔2分6、影响离子电导率的因素有哪些并简述之..答：1温度..随着温度的升高;离子电导按指数规律增加..低温下杂质电导占主要地位..这是由于杂质活化能比基本点阵离子的活化能小许多的缘故..高温下;固有电导起主要作用..2分2晶体结构..电导率随活化能按指数规律变化;而活化能反映离子的固定程度;它与晶体结构有关..熔点高的晶体;晶体结合力大;相应活化能也高;电导率就低..2分结构紧密的离子晶体;由于可供移动的间隙小;则间隙离子迁移困难;即活化能高;因而可获得较低的电导率..2分3晶格缺陷..离子晶格缺陷浓度大并参与电导..因此离子性晶格缺陷的生成及其浓度大小是决定离子电导的关键..2分7、比较爱因斯坦模型和德拜比热模型的热容理论;并说明哪种模型更符合实际..答：1爱因斯坦模型Einstein model他提出的假设是：每个原子都是一个独立的振子;原子之间彼此无关;并且都是以相同的角频w振动2分;即在高温时;爱因斯坦的简化模型与杜隆—珀替公式相一致..但在低温时;说明CV值按指数规律随温度T而变化;而不是从实验中得出的按T 3变化的规律..这样在低温区域;爱斯斯坦模型与实验值相差较大;这是因为原子振动间有耦合作用的结果2分..2德拜比热模型德拜考虑了晶体中原子的相互作用;把晶体近似为连续介质2分..当温度较高时;与实验值相符合;当温度很低时;这表明当T →0时;C V 与T 3成正比并趋于0;这就是德拜T 3定律;它与实验结果十分吻合;温度越低;近似越好2分..8、晶态固体热容的量子理论有哪两个模型 它们分别说明了什么问题答：爱因斯坦模型在高温时;爱因斯坦的简化模型与杜隆—珀替公式相一致..2分但在低温时;V C 值按指数规律随温度T 而变化;而不是从实验中得出的按T 3变化的规律..这样在低温区域;爱斯斯坦模型与实验值相差较大;这是因为原子振动间有耦合作用的结果..2分德拜比热模型1） 当温度较高时;即D T θ>>;R Nk C V 33==;即杜隆—珀替定律..2分2） 当温度很低时;表明当T →0时;C V 与T 3成正比并趋于0;这就是德拜T 3定律;它与实验结果十分吻合;温度越低;近似越好..2分9、如何判断材料的电导是离子电导或是电子电导 试说明其理论依据..答：1材料的电子电导和离子电导具有不同的物理效应;由此可以确定材料的电导性质..2分利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导；1分利用电解效应可检验材料是否存在离子电导..1分2霍尔效应的产生是由于电子在磁场作用下;产生横向移动的结果;离子的质量比电子大得多;磁场作用力不足以使它产生横向位移;因而纯离子电导不呈现霍尔效应..2分3电解效应离子电导特征离子的迁移伴随着一定的物质变化;离子在电极附近发生电子得失;产生新的物质..由此可以检验材料是否存在离子电导..2分三、 计算题共16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：12 mm20.049mm32 m ;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162Mpa·m 1/2; 讨论诸结果.. c K c c πσ=I 2分MPa c c K 4.20310262.1=-I ⨯⨯=ππσ＝ 2分 MPa c c K 5.646610262.1=-I ⨯⨯=ππσ＝ 2分3 c =577.19Gpa2分2c 为4mm 的陶瓷零件容易断裂；说明裂纹尺寸越大;材料的断裂强度越低..2分2、光通过厚度为X 厘米的透明陶瓷片;入射光的强度为I 0;该陶瓷片的反射系数和散射系数分别为m 、 cm -1和scm -1..请在如下图示中用以上参数表达各种光能的损失..当X=1;m=0.04;透光率I/I 0=50%;计算吸收系数和散射系数之和..图中标识每个1分;计算5分。
无机与性能复习题
无机与材料性能部分复习题1.计算NaCl的填充因子，离子半径：Na+ = 0.102 nm, Cl- = 0.181 nm。
2.计算CsCl的填充因子，已知离子半径：Cs+ = 0.170 nm, Cl- = 0.181 nm。
3.计算NaCl的密度，离子半径Na+ = 0.102 nm, Cl- = 0.181 nm，Na的摩尔质量为22.99g/mol，Cl的摩尔质量为35.45g/mol。
4.在离子晶体中，密堆积的负离子恰好互相接触并与中心正离子也恰好相互接触时，正负离子的半径比为临界半径比，分别计算：(1)立方体配位；(2)八面体配位；(3)四面体配位和(4)三角形配位的临界半径比。
5.闪锌矿相ZnS中硫离子为面心立方堆积，Zn离子位于四面体间隙。
分别写出晶胞内锌原子及硫原子的坐标。
已知离子半径数据为Zn2+=0.06nm,S2-=0.174nm,计算ZnS的密度。
6.钙钛矿相的通式是ABO3，A和B分别代表哪些元素？钙钛矿相CaTiO3中Ca、Ti和O的位数分别是多少？画出CaTiO3晶体的单位晶胞结构示意图。
说明它们主要用途。
7.硅酸盐是含氧矿物中品种最多的一类矿物，根据[SiO4]硅氧四面体与相邻四面体共顶情况，其在空间排列可分成哪五个亚类？8.从显微结构的角度看，陶瓷主要是有哪几个部分构成的？陶器、炻器和陶器具有不同的外观特征，其显微结构的主要差别是什么？将其弹性模量和热导率进行排序。
9.什么是玻璃的“晶子学说”和“无规网络学说”？10.碳材料有多种结构形式，说出几种常见的碳材料，并讨论至少三种材料的结构与性能。
11.粘土、滑石和云母同为层状结构的硅酸盐，为什么它们却表现出非常大的机械性能差异？12.一种玻璃含80%（质量）的SiO2和20%（质量）的Na2O，问非桥氧的分数是多少？13.名词解释：弹性模量和断裂韧性；电导率和热导率；介电损耗与介电常数；载流子与迁移率；布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度。
无机材料物理性能考题-08
无机材料物理性能考试题一、简答题（30分）1.比较陶瓷材料在受张应力作用时，名义应变与实际应变的大小。
2.阐述粘弹性的概念；或说出陶瓷材料σmax=(a/ρ)1/2的含义。
3.说明材料的塑性形变与应变硬化现象。
4.说明延性--脆性转变温度（DBTT）在材料设计与选型中的作用。
5.说明材料厚度对断裂韧性的影响。
6.什么是材料的疲劳破坏。
7.写出下列方程式中各符号的含义σ=Nqμ,J=σE.8.简要说明四种极化形式及对材料光学与介电性能之影响9.说明压电效应其应用。
10.简要说明光导纤维的全反射原理。
二、计算与证明题（40分）1.证明ε=ε0+P/ξ2.已知BaTiO3电介质的极板间距d＝0.02cm，在3kV时，电量为10C，请设计该电容，BaTiO3的介电强度为120V/m。
3.若Ge与ZnO的禁带宽度分别为（Eg）0.67eV和3.2eV，计算使之产生光导的波长.4.一柱状材料受到100MPa的拉应力，变形前后的尺寸分别为Φ10×40mm 和Φ9.9986×40.019mm,若变形后材料的保持弹性，计算该材料的弹性模量，剪切模量及泊松比。
5、己知ρ(T)＝ρ0[1+αe△T],μe=1.22×10-3m2/VS(T=250C),αe =0.00429(0C)-1；求1500C时该导体中的电子迁移率。
6、已知ɛ＝α△T，一根铝杆和一根尼龙杆在20℃时同长，其弹性模量分别是70GPa，线膨胀系数分别是25×10-6和80×10-6℃-1.着两杆均受到5MPa的热应力，计算二杆同长时的温度。
三、论述题（30分）1、比较金属，陶瓷与有机高分子材料的应力--应变特性。
σdɛ,可视作单位体积的能量，或韧性；说明它与KIc＝σ(π2、若U=ʃεa)1/2的关系.3、比较Inglis 孔板理论与Griffith微裂纹理论。
4、举例说明一种断裂韧性测试的方法5、说明电子电导与离子电导的温度系数。
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It was last revised on January 2, 2021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n i、q i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 。
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。
(完整版)《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=-=∆=AA 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)(1.3238405.038095.0()(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Ff 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 = 时的纵坐标表达式。
τ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：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。
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。
无机材料物理性能试题及参考答案
无机材料物理性能试题及参考答案无机材料物理性能这本书在无机材料的断裂力学及缺陷电导的应用方面的阐述均有特色,这些是当前无机非金属材料研究中的重要方向。
以下是由阳光网关于无机材料物理性能试题的内容，希望大家喜欢!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晶格振动的散射。
2、无机材料的热容与材料结构的关系，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3的热容-温度曲线基本一致。
3、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、固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越。
5、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、和空位。
7、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：大。
10、电导率的一般表达式为iniqiii。
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散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。
12、和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、～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、生漫反射。
16、用高反射率，厚釉层和高的散射系数，可以得到良好的乳浊效果。
17、色散。
二、问答题(每题8分，共48分)1、简述以下概念：顺磁体、铁磁体、软磁材料。
答：(1)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。
(2)铁磁体：在较弱的磁场内，材料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。
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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??995(MPa)A4.524?10?6A0l12.52真应变?T?ln?ln?ln?0.0816l0A2.42F4500名义应力????917(MPa)?6A04.909?10A?l名义应变???0?1?0.0851l0A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。
真应力?T?2.一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108 N/m2,泊松比为0.35，计算其剪切模量和体积模量。
E?2G(1??)?3B(1?2?)可知：解：根据E3.5?108剪切模量G???1.3?108(Pa)?130(MPa)2(1??)2(1?0.35)E3.5?108体积模量B???3.9?108(Pa)?390(MPa)3(1?2?)3(1?0.7)3.一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E1=380GPa,E2=84GPa,V1=0.95,V2=0.05。
则有上限弹性模量EH?E1V1?E2V2?380?0.95?84?0.05?365.2(GPa)VV0.950.05?1下限弹性模量EL?(1?2)?1?(?)?323.1(GPa)E1E2380842当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E0(1-1.9P+0.9P)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293.1 GPa。
4.说明图中三条应力-应变曲线的特点，并举例说明其对应的材料。
曲线a：在外链作用下，材料的变形主要表现为弹性形变，大多数情况下，材料在断裂前几乎没有塑性形变发生，总弹性应变能非常小，这是脆性材料的特征。
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成, 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列. 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
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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）”。
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》课后习题答案.doc
解:&) 4.909x10 《材料物理馅能》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。
F 4500 、—= ---------------- =995( MPa)A 4.524x1()2真应变勺=In上=In色=In 7 = 0.0816 1° A 2.42名义应力a = — = —- =917 (MP。
) —o名义应变 ^ = - = —-1=0.0851/。
A山计算结果町知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1- 5 —陶瓷含体积百分比为95%的A12O3(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Ei=380GPa,E2=84GPa,Vi=0.95,V2=0.05。
则有上限弹性模量=E}V{ +E2V2 = 380 X 0.95 +84 X 0.05 =365.2(GF Q)下限弹性模量曲=(4 +生尸=(性 + 些广=323.1(。
「。
)E] E2 380 84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 o(l-1.9P+O. 9P2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293. 1 GPa。
1-11 一圆柱形MO]晶体受轴向拉力F,若其临界抗剪强度弓为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：由题意得图示方向滑移系统的剪切强度可表示为:Feos 53。
T = -------- ；— x cos 600.00152〃r f xO.00152^- 2nFmin = ---------------- = 3.17 x 103 (N)m,n cos 53° X cos 60°此拉力下的法向应力为：(7 =317xI0_xcos60° = L12xl08(P€/) = 112(A/P6Z) 0.00152^/cos 60°0.0 应变蠕变曲线 =25.62 〜28.64GF“ 1-6试分别画出应力松弛利应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t 二0, t=g 和L 二T 时的纵 坐标表达式。
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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。
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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
1 1
m
W" 1 W' 1 m
W
W
其折射光又从玻璃与空气的另一界面射入空气
则 W " ' 1 m W " ' 1 m2
W"
W
3-2 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。
解：S K lnW K ln[ N ! ] (N n)! n!
F E T S E KT[ln N ! ln(N n)! ln n!]
当N很大时，ln N ! N ln N N, 将上式整理得
F E KT[N ln N (N n) ln(N n) n ln n]
平衡时，自由能具有最小值，由于热缺陷n引起的自由焓的变化( F n
1时, 所得的T即为所求
N1
T 108
0.01e v
3） 已知当 N2 N1 时粒子数会反转，所以当 e kT 1 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 n1=1.62，包层折射率 n2=1.52，试计算光发生全反射的 临界角 θc.
解：
c
sin
102 / 4000 103 6.02 1023
4.24 1029
假设分子为球形，则 4 ( d )3 4.241029 d 4.331010 m 32
分子数密度n
6.021023 4000 103 102
2.36 1028
s
1 5.091011m 2 d 2n
Cv h
12 5
4 Nk( T D
ne
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（cm2.V-1.s-1）当电子（e）和空穴（h）同时为载流子时，
neee nheh
假定 Si 的迁移率 μe=1450（cm2.V-1.s-1），μh=500（cm2.V-1.s-1），且不随温度变 化。求 Si 在室温（20℃）和 500℃时的电导率
X1
ln 0.1 0.32
7.2cm,
X2
ln 0.2 0.32
5.03cm,
X3
ln 0.5 0.32
2.17cm
X4
ln 0.8 0.32
0.697cm
3-4 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 n A B 的常数 A 和 B，然后计算对钠
)3
9.7 J
/
K
mol(N
5NA)
kt h
1 3
Cv
hVs
s
1 9.7 500 5.091011 3
8.23 10 8
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： n21
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 时的定容摩尔热容。
根据德拜模型的热容量理论，当温度很低（T 0）时有:
=1.4*10-3 cm-3
500℃ n 10 23 exp( 3.0 /(2 *8.6 *10 5 * 773)
=1.6*1013 cm-3
(2) 20 ℃ neee nheh
=3.32*1013*1.6*10-19(1450+500) =1.03*10-2（Ω-1.cm-1）
（2） lg10 9 A B / 500 lg10 6 A B /1000
B=-3000 W=-ln10.(-3)?0.86?10-4?500=5.94?10-4?500=0.594eV
4-2. 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 TiO2-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 Fe1-xO 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 Al2O3 对 NiO 电导率的影响。
T2=1000K，σ2=10-6（ .cm)1
计算电导活化能的值。 解：（1） 10( AB /T )
ln ( A B / T ) ln10
= = e e e ( AB / T ) ln10 ln10 A (ln10.B / T )
A1e(W / kT )
W= ln10.B.k
式中 k= 0.84 *10 4 (eV / K)
解：
1 6200
5500 4 dx
1 55003
1 62003
14.3%
1 6200
3900 4
dx
1 39003
1 62003
3-6．设一个两能级系统的能级差 E2 E1 0.01eV
（1）分别求出 T=102K，103K，105K，108K 时粒子数之比值 N2/N1 （2）N2=N1 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？
2
黄线 λ=5893A 的折射率 n 及色散率 dn/dλ 值。
解：
n
A
B 2
1.6525 1.6245
A A
B 43582
B 54612
A
B
1.5754 1.4643 106
5893时n
1.5754
1.4643 106 58932
1.6176
色散率 :
dn d
(B2 )'
2B3
)T ,P
0
ES
KT
ln
N n n
0
n N
n
exp(
E KT
)
当n不大时，N
n
N,则 n N
exp(
0.481.6 1019 1.381023 273.15
)
1.42
109
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？
根据Boltzman分布有f
A eE/kT
1 e(EEF )/kT
同时费米 狄拉克统计分布函数为f
1 e( EEF )/kT
1
因而相对误差为
1 e( E EF )/kT
1 e( E EF )/kT
1
1
e(EEF )/kT 1
6.738103 6.693103
6.693103
0.0067 0.67%
可见，随着温度的升高 ，CP,m趋近按Dulong Petit定律所得的计算值。
2-2 康 宁 玻 璃 （ 硅 酸 铝 玻 璃 ） 具 有 下 列 性 能 参 数 ： λ=0.021J/(cm?s? ℃ ); α=4.6? /℃;σp=7.0Kg/mm2，E=6700Kg/mm2，μ=0.25。求其第一及第二热冲击 断裂抵抗因子。
1
n2 n1
sin1 1.52 1.62
1.218
69.8
4 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：
lg A B 1 T
(1) 试求在测量温度范围内的电导活化能表达式。
(2) 若给定 T1=500K，σ1=10-9（ .cm)1
解：
1）
E2 E1
N e 2
kT
N1
E2
E1
0.01ev N2 N1
0.01ev
e kT
分别将T代入即可求出N2 的值分别为: 0.3134,0.8905,0.9194,0.999999884 N1