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。
2. 载流子的迁移率的物理意义是什么?3. 电导率的微观本质是什么?4.什么叫晶体的热缺陷?有几种类型?写出其浓度表达式?晶体中离子电导分为哪几类?5. 晶体的缺陷有几种?写出各缺陷的浓度表达式及式中各量的物理意义?6. 什么是快离子相?7.快离子导体的判据是什么?8. 固体电解质有哪些特性?9. 举例说明固体电解质的应用。
10.载流子的散射有哪几种机构?11.举例说明陶瓷半导化的机理12.简述p -n结能带图的形成过程13.外加电压如何影响p -n结的能带图?14.举例说明陶瓷的表面效应和晶界效应。
第六章无机材料的介电性能1 电极化、偶极子、电偶极矩、质点的极化率、局部电场、极化强度等的概念。
2 电介质提高电容量的原因是什么?3 电介质的电极化率ce4 克劳修斯-莫索蒂方程的意义、使用范围及如何设计高介电常数材料5 电介质的极化机制有哪些?6 金红石和钙钛矿型等晶体E3很大,使其具有高的介电性,为什么。
7 介电常数大的晶体所具备的条件是什么?8 介电损耗的形式有哪些?9 复电导率、复介电常数、损耗角、损耗因子的定义是什么?10 比较应力松弛与介电松弛或弛豫。
11 有关介质损耗描述方法有哪些?其本质是否一致?12 影响介电损耗的因素有哪些?举出三种常用降低陶瓷介质tg 的方法?13 什么是晶体的介电性:正压电效应:逆压电效应:电致伸缩效应:热释电效应:铁电性:14热运动引起自发极化的机理是什么?15 描述电畴的形成过程16 铁电体有哪些特性?17 举例说明铁电体的应用18比较各种极化机制、并画出模型。
19你如何理解局部电场。
20比较两种自发极化的机制21说明铁电体形成电滞回线的过程22比较压电、铁电、热释电、电致伸缩的区别与联系。
23写出几种与介电材料性能有关的表达式。
24举例说明驻波在材料中的作用24简述弯曲振动的过程26压电滤波器的原理27边长10mm、厚度1mm的方形平板电容器的电介质相对介电常数为2000,计算相应的电容。
若在平板上外加200V电压,计算(1)电介质中的电场(2)每个平板上的总电量(3)电介质的极化强度。
28 示意画出测量陶瓷介质绝缘电阻试样的结构,并标明各部分的名称,实验测出试样的体积电阻为R V,表面电阻为R S,求该材料的ρV 及ρS值。
29 已知某陶瓷介质试样在1100Hz时,测得电容量为2600PF,D为6.5⨯10-4,试样厚2mm,瓷片直径为24mm,电极直径为20mm,求该介质材料的ε和tgδ。
30 示意画出陶瓷介质在直流电场作用下电流与时间的关系,并注明各部分电流的名称及形成的原因?写出交流电场作用时,通过陶瓷介质的全电流表达式,并说明个部分的物理意义。
31 金红石陶瓷介质在烧成时应维持何种气氛?为什么?32 写出热击穿与本征击穿的三种区别?什么条件下发生本征击穿?示意画出热击穿与本征击穿时击穿场强与厚度的关系。
33 已知TiO2陶瓷介质的体积密度为4.24g/cm3,分子量为79.9,该介质的化学分子式表达为AB2,αeA=0.272⨯10-24cm3,αeB=2.76⨯10-24cm3,试用克——莫方程计算该介质在可见光频率下的介电系数,实测ε'∞=7.1,请对计算结果进行讨论。
34 何谓空间电荷?产生的原因是什么?35 损耗的基本形式是什么?试举出三种常用的降低陶瓷介质的tgδ方法。
36 何谓陶瓷介质的内电离?如何判断陶瓷介质是否发生了电离击穿?37 可谓漏导电流?示意画出介质在电场作用下全电流与时间的关系图,并标明该曲线各部分电流的名称?38已知金红石瓷介质的体积密度为 4.24g/cm3,分子量为79.9,αeTi4+=0.272⨯10-24cm3,αeO2-=2.76⨯10-24cm3,试用克——莫方程计算该介质在光频下的介电系数,实测ε∞=7.3,请对计算结果进行讨论。
39 某铁电陶瓷试样需测量ε及tgδ,应采用何类原理的仪器测量?测量频率及范围应多大?测量出试样的电容量为2600PF,损耗因数为6.5⨯10-4,试样尺寸如下图所示,求试样的ε和tgδ。
(试样的上下电极的直径分别为20mm,30mm,高2mm)40 什么叫极化强度?写出它的几种表达式及其物理意义?41 损耗的基本形式是什么?常采用哪些方法降低陶瓷材料的tgδ?(举出5种)42 定性画出发生电击穿时,击穿电场强度与试样厚度的关系?什么条件下发生本征击穿?43 介质击穿电压的严格定义是什么?击穿时常伴随什么现象发生?44 为什么说“凡是具有对称中心的晶体都不具有压电效应”?如何测量陶瓷介质的体积电阻率和表面电阻率?取哪些数据,写出相应的计算公式?45 何谓离子松弛极化和离子位移极化?46 写出某陶瓷中只有电子位移极化时的克——莫方程表达式?并说明该式的应用范围?47 写出交流电场作用下通过介质的全电流密度表达式,并说明各部分的物理意义?48 实验测出某铁电陶瓷介质试样的电容量为2600PF,损耗因数为0.0041,求该介质的ε和tgδ。