河南理工大学2011.1材料性能答案AB

2011.1《无机材料物理性能》试卷A卷

参考答案及评分标准

一、名词解释（6题×5分/题）

1.高温蠕变及影响蠕变的因素少1个扣2分

答：高温蠕变：在高温条件下，借助于外应力和热激活的作用，形变的一些障碍得以克服，材料内部质点发生了不可逆的微观过程

影响蠕变的因素：温度、应力、晶体的组成、显微结构

2.磁光效应少1个扣2分

光属于电磁波，其电场、磁场和传播方向相互垂直，因此在光通过透明的铁磁性材料时，由于光与自发磁化相互作用，会出现特异的光学现象，称此现象为磁光效应。

3.顺磁性、完全反磁性少1个扣2分

答：顺磁性：在外加磁场的作用下，这些磁矩沿磁场方向排列，物质显示积弱的磁性，这种现象叫顺磁性。

完全反磁性：在某些物质中完全不能进入磁通量，称这一性质为完全反磁性。

4.晶态固体热容的经验定律和经典理论少1个扣2分

答：

①元素的热容定律--杜隆-珀替定律：恒压下元素的原子热容等于25J/（K·mol）。

②化合物的热容定律--柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。

5. 晶列及晶列的特点少1个扣2分

通过任意两个格点连一直线，则这一直线包含无限个相同格点，这样的直线称为晶列，也是晶体外表上所见的晶棱。其上的格点分布具有一定的周期------任意两相邻格点的间距。晶列的特点: （1）一族平行晶列把所有点包括无遗。

（2）在一平面中，同族的相邻晶列之间的距离相等。

（3）通过一格点可以有无限多个晶列，其中每一晶列都有一族平行的晶列

与之对应。（4 ）有无限多族平行晶列。

6. 应力（定义、表示式），并标出图中体积单元应力分量少1个扣2分

作用于单位面积上的力。

P/So=σ（公称应力或名义应力）

P/S=σ真实应力

бxx бyy бzz

τxy =τyx τzx=τxz τyz=τzy

二、填空题20分（10题×2分/题）少一半或错一半扣1分

1.裂纹有三种扩展方式或类型有张开型、滑开型、撕开型。其中

张开型扩展是低应力断裂的主要原因，也是数年来实验和理论研究的主要对象。

2.声子的准粒子性表现在声子的动量不确定、系统中声子的数目不守恒。

3.消除表面漏导电流的方法：表面清洁、烘干试样、保护接地、包封。

4.非晶态玻璃材料的电导分为离子电导、电子电导。利用霍尔效应可检查材料是否存在

电子电导利用电解效应特征检查材料离子电导是否存在

5.材料的半导化的措施有两种：掺杂组分缺陷

6.原子磁矩的来源电子轨道运动产生、电子自旋产生、原子核自旋所伴随的角动量。其中

因为质量相对过大，运动速度相对过小原子核产生的磁矩可以忽略。

7. 材料的绝对折射率表示式为：，相对折射率表示式

为：，材料的折射率随入射光频率的减少而减少的性质，成为折射率的色散。

8.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。

9. 无机材料的热学性质主要为热容、热膨胀、热传导、热震稳定性等。

10. 无机材料本征参数有、、、等。

三、简述题（6题×5分/题）

1. 绘制光通过一定厚度材料的吸收损失、散射损失和反射损失图，并标出表示式

少一个表示式扣1分

2．简述电化学老化的常见的几种情况少一个表示式扣1分答：

①晶相和玻璃相中的一价正离子活动能力强，迁移率大，；同时电极的银离子也能参与漏导

②参加电导的载流子为阳离子和电子

③参加电导的载流子有正离子也有负离子。

④参加电导的载流子为阴离子和电子

3．试说明弹性位移极化和松弛极化的区别少一个表示式扣2分

弹性位移极化：①瞬时完成②完全弹性③能量不消失④不会使介质发热

松弛极化：①完成需要时间②非弹性③需要吸收能量④会使介质发热

4．晶相乳浊剂的选择条件少一个表示式扣1分答：选择条件：

①. 晶粒尺寸d与入射光波长相近

②. n差值尽可能的大, 稳定。良好的乳浊剂

③. 乳浊剂在介质中的溶解度小

④. 乳浊剂在介质中易析出晶体

⑤. 不受烧成温度和气氛影响

5. 多晶多相无机材料中裂纹产生的原因是什么？少一个表示式扣1分

（1）由于晶体微观结构中存在缺陷，当受到外力作用时，在这些缺陷处就引起应力集中，导致裂纹成核，例如位错在材料中运动会受到各种阻碍：

（2）材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面型纹，—这种表面裂纹最危险，裂纹的扩展常常由表面裂纹开始。

（3）由于热应力而形成裂纹。大多数陶瓷是多晶多相体，晶粒在材料内部取向不同，不同相的热膨膨系数也不同，这样就会因各方向膨胀(或收缩)不同而在晶界或相界出现应力集中，导致裂纹生成。

（4）由于晶体的各向异性引起，如弹性模量的各向异性导致晶粒间存在一应力，如果该应力超过材料的强度则出现微裂纹。

6．试述无机材料的广义虎克定律（包括定义、表达式及各参数的物理意义）。

答：虎克定律:实验证明,对各向同性体,这些正应力不会引起长方体的角度改变.长方体在x轴方向的相对伸长可表示为εx=σx/E ε-σ为线性关系

E为弹性模量对于各向同性体为一常数

如果长方体在σx σy σz的正应力作用下，虎克定律表示为：

εx=σx/E－μσy/E －μσz/E= [σx－μ（σy＋σ z ）] /E

εy=σy/E－μσx/E －μσy/E= [σy－μ（σx＋σ z ）] /E

εz=σz/E－μσx/E －μσy/E= [σz－μ（σx＋σ y ）] /E

对于剪切应变，则有如下虎克定律：

γxy=τxy/G

γyz=τyz/G

γzx=τzx/G

G ------剪切模量或刚性模量。

四、计算题20分

1.解：⑴第一热冲击断裂抵抗因子R1

R1 =σp （1-μ）/ E. a

= 700×（1-0.25）/6700×4.6×10-6 = 170.3 o C (5分)

⑵第二热冲击断裂抵抗因子R2

R2 =λ.R1 = 0.021 × 170.3 = 3.58 J/(cm . s ) (4分)

答：第一及第二热冲击断裂抵抗因子分别为170.3 o C、3.58 J/(cm . s )

(1分)