00级《材料物性》A试卷答案.docVIP

材料物理性能 C 试卷答案及评分标准 一、是非题（1分×10=10分） 1√；2×；3√；4×；5√；6√；7×；8×；9√；10×。 二、名词解释（3分×6=18分，任选6个名词。注意：请在所选题前打“√”） 1、交流磁滞回线：交流磁化过程中，由于磁场强度是周期性对称变化的，所以磁感应强度也跟着周期性对称地变化，变化一个周期构成一曲线称为交流磁滞回线。 2、压电效应：指在某些晶体（主要是离子晶体）的一定方向上施加压力或拉力时，该晶体在一些对应的表面上分别出现正、负电荷的物理现象。 3、声频支：振动着的质点中包含频率甚低的格波，质点彼此之间的位相差不大，称为“声频支振动”。 4、稳定传热：物体内温度分布不随时间改变。 5、载流子的迁移率：载流子在单位电场中的迁移速率。 6、弛豫：对粘弹性体施加恒定应变ε0，应力将随时间而减小的现象。 7、滑移系统：滑动面和滑移方向组成晶体的滑移系统。 8、电介质的极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象。 三、简答题（5分×5=25分，任选5题。注意：请在所选题前打“√”） 1、（1）电子极化，即电子云和原子核电荷重心发生相对位移； （2）光子被吸收和发射，都可能涉及的固体材料中电子能态转变。 2、导温系数a的物理意义及其量纲：，表征材料在温度变化时，材料内部温度趋于均匀的能力。a愈大，愈有利于热稳定性。量纲m2·s-1。 3、显微结构对材料脆性断裂的影响？ （1）晶粒尺寸：断裂强度与晶粒直径d的平方根成反比（线性关系），，当起始裂纹受晶粒限制，其尺度与晶粒度相当，则上述关系完全为反比关系。（2）断裂强度随气孔率成指数关系下降，。另外气孔的形状和分布亦具有重要影响，通常气孔多存在于晶界上，这是特别有害的，它往往成为开裂源。当存在高的应力梯度时，气孔能起到容纳变形，阻止裂纹扩展的作用。 其它，杂质的存在会降低强度，存在弹性模量较低的第二相也会使强度降低。 4、（1）电子载流子的浓度小；（2）离子晶格缺陷浓度大并参与电导。 5、不同材料在外力作用时的变形特征？ 脆性材料:在弹性变形后没有塑性形变或塑性形变很小，接着就断裂，总弹性应变能非常小。 延性材料:开始表现为弹性形变，接着有一段弹塑性形变，然后才断裂，总变形能很大。 弹性材料:具极大的弹性形变。H=0时M=0 -- 最危险的的裂纹。 C、热应力形成裂纹。多晶多相材料，各相膨胀收缩不同而在晶界或相界出现应力集中，导致裂纹生成；材料内部和表面存在温度差时，产生热应力，导致表面裂纹产生；温度变化发生晶型转变时，因体积变化而产生裂纹。 （2）防止裂纹扩展措施（4分）： A、使用应力不超过σc。 B、在材料中设置吸收能量的机构，阻止裂纹扩展。 C、人为地在材料中造成大量极微细的小于临界尺寸的裂纹，也可吸收能量，阻止裂纹的扩展。 2、（1）热膨胀与结合能和熔点的关系：结合能、熔点越高，则热膨胀系数较小；（2）热膨胀与温度、热容的关系：温度越高、热容越大，热膨胀系数越大；（3）热膨胀和结构的关系：通常结构紧密的晶体膨胀系数较大，而类似于无定形的玻璃，则往往有较小的膨胀系数。 3、（1）光电发射效应：当金属或半导体受到光照时，其表面和体内的电子因吸收光子能量而被激发，如果被激发的电子具有足够的能量，足以克服表面势垒而从表面离开，产生了光电发射效应。 （2）光电导效应：当半导体受到光照时，光子被价电子吸收形成了自由电子——空穴对，它们都是可以参与导电的载流子，载流子的增加则电导率增加，进而使得半导体变得易于导电。 （3）光生伏特效应：当光子入射导p-n结时，如果光子能量hγ﹥Eg，（2分） 固溶式为：（1分） （2）TiO2-x的缺陷反应方程为： （1分） 根据质量守恒定律可得（1分），故其电导率随氧分压的增加而减小，与氧分压的（1/6）次方成反比（1分）。 2、（6分） 解： （2分） （1）c=2 mm， MPa（1分） （2）c=0.049 mm， MPa（1分） （3）c=2 μm， MPa（1分） 可见， ，当裂纹尺寸由2 mm降至其大小的1/1000时，临界应力由18.25 MPa提高至577.19 MPa。（1分） 3、（8分） 分析：（1）抗磁性是由外磁场作用下电子循轨运动产生的附加磁矩所造成的，与温度无关，或随温度变化很小。（2分） （2）根据顺磁磁化率与温度的关系，可以把顺磁体分为三类，一是正常顺磁体，其原子磁化率与温度成反比；二是磁化率与温度无关的顺磁体；三是存在反铁磁体转变的顺磁体，当温度高于一定的转变温度TN时，它们和正常顺磁体一样服从居里—外斯定律，当温度低于TN时，它们的原子磁化率随着温度下降而减小，当T→0K时，磁化率趋于常数。（3分） （3）反铁磁性物质的原子磁化率在温度很高时很小，随着温度逐渐降低，磁化率逐渐增