无机材料物理性能期末复习题资料

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。

1.平行六面体:空间格子中最小重复单位，有两两相互平行的面围起来的。

2.晶体对称定律:晶体中只存在1次，2次，3次，4次和6次对称轴，不会出现5次及6次以上的对称轴。

3.多型:一元元素或化合物以两种或两种以上的层状结构存在的现象，不同层状结构之间单元层是相同的，仅仅是层的堆垛方式不同。

4.晶体:晶体是具有格子构造的固体。

5.准晶体:是一种介于晶体和非晶体之间的固体，准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列，但不具备晶体的平移对称性。

6.空间格子:是由一系列有规律的在三维空间成周期性平移重复排列的几何点连接成的无限立体几何图形。

7.相当点:晶体结构中物质环境和几何环境完全相同的点。

8布拉维法则:实际晶体的晶面常常平行网面结点密度最大的面网。

9.面角恒等定律:同种物质晶体之间其对应晶面之间的夹角恒相等。

10.对称:物体或图形在某种变换条件下其相同部分间有规律重复的现象。

10对称要素:在研究对称时为使物体或图形发生有规律重复而凭借的一些几何要素。

11对称操作:具有对称性的图像经过一种以上不改变其中任何两点间距离的动作后复原的图像，能使一个对称图像复原的每一个动作称为对称性操作。

12对称型:结晶多面体中全部对称要素的组合13晶体定向:就是在晶体中建立一个坐标系，这样晶体中的各个晶面、晶棱以及对称要素就可以在其中标定方向。

14单晶符号:单形是由许多晶面组成的，这些晶面的对称意义是相同的，所以一个单形上所有晶面的符号具有相似性，我们只找出一个代表晶面，用这个代表晶面的符号来表示这个单形的符号。

15单形:由对称要素联系起来的一组晶面的总和。

16聚形:由两个或两个以上的单形聚合面聚合而成的晶形。

17配位数:在晶体结构中，每个原子或离子周围与之相接触的原子个数或异号离子个数。

18配位多面体：在晶体结构中与某一阳离子成配位关系而相邻结合的各个阴离子，它们的中心曲线所构成的多面体。

19晶轴:晶体中的坐标轴。

20整数定律:晶面在各晶轴上的截距系数之比恒为简单整数比。

材料物理性能复习资料材料物理性能总复习(⽆材⼀)考试题型：1 名词解释 5个*3分，共15分；2 简答 7个*5分，共35分；3 计算 2个*10分，共20分；4 论述 2个*15分，共30分。

考试时间：2013-1-14. 考试重点1 材料的受⼒形变不同材料应⼒应变曲线的区别A （A 点）：⽐例极限; E （B 点）：弹性极限; P （C 点）：屈服极限; U （D 点）：断裂极限;E ，可逆线性正⽐例关系，当应⼒在 E 和 P 之间，外⼒去除后有⼀定程度的永久变形，即发⽣塑性变形陶瓷材料⼀般没有塑性变形，发⽣脆性断裂应⼒：单位⾯积上所受内⼒。

ζ=F/A由于材料的⾯积在外⼒作⽤下，可能有变化，A 就有变化，有名义应⼒和实际（真实）应⼒ P4. 应变：描述物质内部各质点之间的相对位移名义位移的应变：实际应变和L0有关，可以通过公式推导获得由于材料的不同⽅向的应变，因此考虑可以采⽤和应⼒分解的办法来解决，具体看教材第6-7页虎克定律：σ=E ε⽐例系数E 成为弹性模量（Elastic Modulus ）,⼜称弹性刚度相关概念：应⼒应变虎克定律弹性模量001L L L L L ?=-=ε三种应变类型的弹性模量杨⽒模量E ；剪切模量G ；体积模量B 弹性模量：原⼦间结合强度的标志之⼀两类原⼦间结合⼒与原⼦间距关系曲线弹性模量实际与曲线上受⼒点的曲线斜率成正⽐结合键、原⼦之间的距离、外⼒作⽤也将改变弹性模量的值温度升⾼，原⼦之间距离变⼤，弹性模量下降弹性模量的本质特征；弹性模量的影响因素；晶粒、异相、⽓孔、杂质等，弹性模量的计算公式及⽅法；把材料看成材料的串联或者并联，我们可以得到其上限模量和下限模量，如下⾯的公式表⽰：（P13）复合材料弹性模量及应⼒的计算。

陶瓷材料弹性常数和⽓孔率关系多⽓孔陶瓷材料可以看成⼆相材料，其中⼀相的刚度为0 陶瓷材料的弹性模量随⽓孔率变化的表达式是：b 是与制备⼯艺有关常数.当泊松⽐0.3，f1和f2分别是1.9和0.9，和教材上p13公式1.21⼀样粘弹性：⼀些⾮晶体,有时甚⾄多晶体在⽐较⼩的应⼒时同时表现出粘性和弹性。

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。

第二章材料热学性能热容：热容是分子或原子热运动能量随温度而变化物理量，其定义是物体温度升高1K所需要增加能量。

不同温度下，物体热容不一定一样，所以在温度T时物体热容为：物理意义：吸收热量用来使点阵振动能量升高，改变点阵运动状态，或者还有可能产生对外做功；或加剧电子运动。

晶态固体热容经历定律：一是元素热容定律—杜隆-珀替定律：恒压下元素原子热容为25J/〔K•mol〕；二是化合物热容定律—奈曼-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与。

不同材料热容：1.金属材料热容：由点阵振动与自由电子运动两局部组成，即式中与分别代表点阵振动与自由电子运动热容；α与γ分别为点阵振动与自由电子运动热容系数。

合金摩尔热容等于组成各元素原子热容与其质量百分比乘积之与，符合奈曼-柯普定律：式中，n i与c i分别为合金相中元素i原子数、摩尔热容。

2.无机材料热容：〔1〕对于绝大多数氧化物、碳化物，热容都是从低温时一个低数值增加到1273K 左右近似于25J/(K·mol)数值。

温度进一步增加，热容根本无变化。

〔也即它们符合热容定律〕〔2〕对材料构造不敏感，但单位体积热容却与气孔率有关。

气孔率越高，热容越小。

相变可分为一级相变与二级相变。

一级相变：体积发生突变，有相变潜热，例如，铁a-r转变、珠光体相变、马氏体转变等；二级相变：无体积发生突变、无相变潜热，它在一定温度范围逐步完成。

例如，铁磁顺磁转变、有序-无序转变等，它们焓无突变，仅在靠近转变点狭窄温度区间内有明显增大，导致热容急剧增大，达转变点时，焓达最大值。

3.高分子材料热容：高聚物多为局部结晶或无定形构造，热容不一定符合理论式。

一般，高聚物比热容比金属与无机材料大，高分子材料比热容由化学构造决定，它存在链段、链节、侧基等，当温度升高时，链段振动加剧，而高聚物是长链，使之改变运动状态较困难，因而，需提供更多能量。

传导机制〔1〕金属中热传导是以自由电子导热为主，合金热传导以自由电子导热与声子导热为主；金属材料热导率很大。

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。

《无机材料性能学基础》考试题2一、名词解释——每题5分，共20分1. 晶体2. 粘弹性3. 滑移4. 表面活性二、填空题——每空1分，共10分1.金属晶体结构有_ _晶格、__ __晶格和_ _晶格。

2.当物质的温度升高时，表面张力将____ （升高还是降低）。

3.一般来说，当温度高于_____蠕变是非常重要的。

三、判断题（只需判断对错，不需改错或说明理由）——每题1分，共5分1.外加应力越大，材料的蠕变越大；（）2.表面活性剂浓度越大，表面张力降低的越多；（）3.晶须是一种几乎无位错和裂纹的材料，其实际强度接近于理论强度；（）4.研究材料的塑性用的是牛顿模型；（）5.金属晶体中，面心立方晶格比体心立方晶格的致密度大。

（）四、简答及计算题（1~6题是必做题，7、8、9、10任选做2道）——共55分1.请写出下列晶格的滑移向、滑移面和滑移系的数目，并指出由它们组成的材料哪种塑性最好，为什么？——10分（1）体心立方晶格；（2）面心立方晶格；（3）密排六方晶格2. 已知某材料原子中心间距等于0.25nm ，材料中存在一个250μm 的裂缝，请计算其实际抗拉强度与理论抗拉强度的比值是多少？——5分3. 当温度升高时，物质的表面张力如何变化，为什么？——5分4.当图中毛细管半径r 减小50%时，计算液面高度h 将如何变化？——5分5.材料缺陷的概念是什么？缺陷分为哪几种？——5分6.溶胶是热力学不稳定体系，但在一定条件下，为何并不发生聚沉而稳定存在？——5分7.现有化学反应：AgNO 3+KI ⇒AgI+KNO 3（稀溶液），其中AgNO 3过量，请写出生成的溶胶的完整胶团结构——10分8.某土石方工程中要开挖湿土，但湿土中的水分给工程带来了不便，但利用电动现象原理很容易将水收集到一起并抽走，请问用到了什么电动现象，其基本概念是什么？——10分9.请画出开尔文模型的示意图，并说明该模型是用来研究材料的什么力学行为？——10分10.什么是烧结，烧结的动力有哪些？——10分五、 分析题——10分请利用本学期所学相关知识，分析当温度上升时，材料的理论抗拉强度和实际抗拉强度如何变化？说明理由。

无机材料物理性能考试试题及答案一、填空（18）1. 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。

2. 在外加电场E的作用下，一个具有电偶极矩为p的点电偶极子的位能U=-p·E，该式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低而反向时能量为最高。

3. TC为正的温度补偿材料具有敞旷结构，并且内部结构单位能发生较大的转动。

4. 钙钛矿型结构由 5 个简立方格子套购而成，它们分别是1个Ti 、1个Ca 和3个氧简立方格子5. 弹性系数ks的大小实质上反映了原子间势能曲线极小值尖峭度的大小。

6. 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。

7. 制备微晶、高密度与高纯度材料的依据是材料脆性断裂的影响因素有晶粒尺寸、气孔率、杂质等。

8. 粒子强化材料的机理在于粒子可以防止基体内的位错运动，或通过粒子的塑性形变而吸收一部分能量，达从而到强化的目的。

9. 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。

10.裂纹有三种扩展方式：张开型、滑开型、撕开型11. 格波：晶格中的所有原子以相同频率振动而形成的波，或某一个原子在平衡位置附近的振动是以波的形式在晶体中传播形成的波二、名词解释(12)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。

断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。

包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性能等。

电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子的某一电子壳层转移到相邻原子的相似壳层上去，因而电子可以在整个晶体中运动。

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 。

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。