材料物理性能及测试-作业

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第一章无机材料的受力形变

1 简述正应力与剪切应力的定义

2 各向异性虎克定律的物理意义

3 影响弹性模量的因素有哪些?

4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。

5 什么是应力松弛与应变松弛?

6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么?

7 产生晶面滑移的条件是什么?并简述其原因。

8 什么是滑移系统?并举例说明。

9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。

10 晶体塑性形变的机理是什么?

11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。

12 影响晶体应变速率的因素有哪些?

13 玻璃是无序网络结构,不可能有滑移系统,呈脆性,但在高温时又能变形,为什么?

14 影响塑性形变的因素有哪些?并对其进行说明。

15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂?

16 高温蠕变的机理有哪些?

17 影响蠕变的因素有哪些?为什么?

18 粘滞流动的模型有几种?

19 影响粘度的因素有哪些?

第二章无机材料的脆性断裂与强度

1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。

2 断裂能包括哪些内容?

3 举例说明裂纹的形成?

4 位错运动对材料有哪两方面的作用?

5 影响强度的因素有哪些?

6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么?

7 试比较应力与应力强度因子。

8 有一构件,实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选:

甲钢:sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\2

乙钢:sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\2

试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择,并对结果进行说明。

9 结构不连续区域有哪些特点?

10 什么是亚临界裂纹扩展?其机理有哪几种?

11 介质的作用(应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。

12 什么是裂纹的快速扩展?

13 影响断裂韧性的因素有哪些?

14 材料的脆性有哪些特点?通过哪些数据可以判断材料的脆性?

15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么?

16 克服材料的脆性途径有哪些?

17 影响氧化锆相变的因素有哪些?

18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响?

19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法,哪一种方法更

可靠,为什么?

20. 有下列一组抗折强度测定结果,计算它的weibull模数,并对该测定数据的精度做出评价。

21. 何谓断裂韧性?何谓应力强度因子?二者区别与联系是什么?

22. A陶瓷材料的强度为450MPa,B陶瓷材料的强度为320MPa,可否据此判断两陶瓷材料哪种具有相对较高的断裂韧性?为什么?

23. 为什么复合材料内部总存在微应力?

24. 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?25. 某陶瓷试样进行强度测试时采用三点弯曲法,已知试样断裂时的力P=50kg,试样尺寸为b⨯h⨯L=2.5⨯5⨯25mm3,跨距l=20mm,求强度为多少MPa?(见材料工艺实验)

26. 某种Al2O3瓷晶相体积比为95%(弹性模量为E=380GPa),玻璃相为5%,(E=84GPa),两相泊松比相同,计算上限和下限弹性模量:如果该瓷含有5%气孔(体积比),估计其上限和下限的弹性模量。

27. 为什么大多数陶瓷材料室温下不能产生塑性形变?(见陶瓷材料在室温下为脆性)

28. 陶瓷材料中裂纹产生和快速扩展的原因是什么?有哪些防止裂纹扩展的措施?

29. 如何提高陶瓷材料的强度和韧性?

30. 陶瓷材料的弹性模量与化学键的性质、应力状态、温度变化、相组成等有何关系,为什么?

31. 裂纹扩展有几种类型,哪种类型是材料断裂的主要原因?影响裂纹扩展的主要因素是什么?

32. 显微结构对陶瓷材料的脆性断裂有何影响?

第三章无机材料的热学性能

1 热容的本质是什么?

2 影响德拜温度的因素是什么?

3 影响热容的因素有哪些?

4 什么是非简谐振动?由于非简谐振动,引起声子发生怎样的变化?

5 声子产生热阻的本质是什么?

6 影响热导率的因素有哪些?

7 解释热膨胀的机理。

8 影响热膨胀的因素有哪些?

9 影响材料散热的因素有哪些?

10 比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率。

11. 固体材料声子热导机理及其对晶体结构影响热导的解释。

12. 简述影响抗热震损伤性的因素。

13. 热应力裂纹安定因子R st=[λ2G/(α2E0)]。请分别给出式中的物理量λ、α、G及E0的定义及其常用计量单位,并导出Rst的常用计量单位。什么叫抗热震性?陶瓷材料在热冲击下的损坏有哪几种类型?

14. 举例说明如何提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能?

15. 如何表示陶瓷材料的抗热震性,影响其抗热震性的因素是什么?

第四章无机材料的光学性能

1. CO2激光器(10.6微米)及CO激光器(5微米)的窗口材料要求

低吸收值但高强度并易于制造。试对比氧化物和卤化物的性能及要求。

2. 试解释为什么碳化硅的介电常数和其折射率的平方相同。对KBr,你会预期有 =n2吗?为什么?所有物质在足够高的频率下,折射率等于1。试解释之。

3. 红外传输光学愈益重要。三硫化砷玻璃适用于此目的。试根据它们的吸收特性结实为什么不用硅酸盐玻璃。你认为在As2S3中何种常见的杂质是有害的?为什么?

4. 你预料在LiF及PbS之间的折射率及色散有什么不同?说出理由。

5. 在瓷器生产上希望有高的半透明性,但这常常做不到。做为一种可测量的特性,你如何定义半透明性?讨论对瓷器的半透明性起作用的因素,并解释在组成选择;制造方法;烧成制度上所采用的增强半透明性的技术。

6. 硫化锌是一种重要的荧光物质,对于立方结构(闪锌矿)其禁带宽度是3.64eV。在适当的激发下,掺杂Cu2+(0.01原子%)的闪锌矿发射6700Å的辐射。在闪锌矿晶格中由于掺入Cl-离子而产生锌空位时,所发射的辐射中心在4400Å左右。假设激发与杂质能级无关,计算能够产生荧光的最长波长;确定在禁带中杂质能级相对于价带的位置(用图说明)。

7、论文:举例说明材料的组成、结构和性能对材料应用的影响?(注:按合肥学院学报形式)

第五章无机材料的电导

1. 用图说明表面电流和体积电流。