材料物理性能 c 试卷答案及评分标准

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1、-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

2、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

3、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

4、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。--材料的基本磁化曲线与HM6、从起始的完全退磁状态（H=0时M=0）开始，随着磁场强度H的增大，磁化强度M急剧增加；当H达到某一值后，随H的增大M增加的越来越缓慢直至达到技术饱和磁化强度。这种从退磁状态直到饱和之前的磁化过程称为技术磁化过程。四、问答题（9分×3=27分）1、（1）裂纹形成原因（5分）：A、由于晶体微观结构中存在缺陷，当受到外力作用时，在

5、这些缺陷处就会引起应力集中，导致裂纹的成核，引起初始裂纹。B、材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹--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

6、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

7、子入射导p-n结时，如果光子能量hγ﹥Eg，在p-n结附近激发出电子空穴对。在自建电场的作用下，n区的光生空穴被拉向p区，p区的光生电子被拉向n区，结果n区积累了负电荷，p区积累了正电荷，产生光生电动势。若将外电路接通，则有电流由p区流经外电路至n区，这种效应就是光生伏特效应。五、计算、分析题（20分）1、（6分）分析：（1）反应式：（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=2mm，M

8、Pa（1分）（2）c=0.049mm，MPa（1分）（3）c=2μm，MPa（1分）可见，，当裂纹尺寸由2m