内容发布更新时间 : 2024/4/27 16:39:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

无机材料物理性能复习考试题

这个曲线也称为蠕变曲线。可看出，蠕变可以分为三个阶段： 第一阶段（减速蠕变阶段）：蠕变速率（Δε/Δt ）随时间而呈下降趋势。

第二阶段（恒速蠕变阶段）：蠕变速率不变，即（Δε/Δt ）=常数，这一段是直线。 第三阶段（加速蠕变阶段）：蠕变速率随时间而上升，随后试样断裂。 4. 何谓双碱效应？以K2O，Li2O氧化物为例解释产生这种现象的原因。

答：双碱效应是指当玻璃中碱金属离子总浓度较大时(占玻璃组成25—30％)，碱金属离子总浓度相同的情况下，含两种碱金属离子比含一种碱金属离子的玻璃电导率要小。当两种碱金属浓度比例适当时，电导率可以降到很低。

这种现象的解释如下：K2O，Li2O氧化物中，K+和Li+占据的空间与其半径有关，因为(rK+＞rLi+)，在外电场作用下，一价金属离子移动时， Li+离子留下的空位比K+留下的空位小，这样K+只能通过本身的空位。 Li+进入体积大的K+空位中，产生应力，不稳定，因而也是进入同种离子空位较为稳定。这样互相干扰的结果使电导率大大下降。此外由于大离子K+ 不能进入小空位，使通路堵塞，妨碍小离子的运动，迁移率也降低。 5. 何谓压碱效应？解释产生这种现象的原因。

答：压碱效应是指在含碱破璃中加入二价金属氧化物，特别是重金属氧化物，使玻璃的电导率降低，相应的阳离子半径越大，这种效应越强。

压碱效应现象的解释：这是由于二价离子与玻璃中氧离子结合比较牢固，能嵌入玻璃网络结构，以致堵住了迁移通道，使碱金属离子移动困难，因而电导率降低。如用二价离子取代碱金属离子，也得到同样效果。

6. Griffith微裂纹理论中的裂纹扩展条件？（P43）

答：物体内存储的弹性应变能的降低大于或等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 7.不同材料热传导的区别？

- 5 -

无机材料物理性能复习考试题

答：当固体材料两端存在温度差时，热量自动地从热端传向冷端的现象称为热传导（thermal conduction）。不同的材料在导热性能上有很大的差别。有些材料是极为优良的绝热材料，有些又会是热的良导体。

不同材料的导热机构不同。气体传递热能方式是依靠质点间的直接碰撞来传递热量。固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。金属有大量自由电子且质量轻，能迅速实现热量传递，因而主要靠自由电子传热，晶格振动是次要的，λ金属较大，在2.3~417.6 W·m-1·K-1（λ<0.22 W·m-1·K-1的材料，称隔热材料）；非金属晶体，如一般离子晶体晶格中，自由电子是很少的，因此，晶格振动是它们的主要导热机构。 8.热容的定义、两个有关晶体热容的经验定律和？（P111）

答：热容是物体温度升高1k所需要增加的能量，其本质为晶格点阵的简谐振动。是分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量，是反映材料从环境吸收能量的能力。

元素热容定律—杜隆-珀替定律：恒压下元素的原子热容为25J/kmol；化合物热容定律—柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物的各元素原子热容之和。杜隆-珀替定律在高温时与实验结果很符合；但低温下，热容不是一个恒量，随T下降而下降，在接近绝对0度时按T的三次方趋于0，低温下c下降的现象需用量子理论解释。

热容影响因素：键的强度，材料的弹性模量，熔点、气孔率、温度。 9.晶态固体热容的量子理论中两个模型的假设条件及优缺点？（P114）

答：（1）爱因斯坦模型：假设条件：晶体中所有原子都以相同的频率振动，且各个振动相互独立；不足：低温与实验不符合，原因是忽略了各格波的频率差别，其假设过于简化；优点：模型简单，在高温时与经典公式一致。

（2）德拜模型：假设条件：把晶格近似为连续介质，晶格振动的频率在0~?max连续分布，低温下热容与温度三次方(T3)成正比；不足：解释不了超导现象；优点：当T→0时，和实际结果很符合；

10.光吸收的本质及符合的规律？（P178）

答：本质：光作为一种能量流，在穿过介质时，引起介质的价电子跃迁，或使原子振动而消耗能量。此外，介质中的价电子吸收光子能量而激发，当尚未退激而发出光子时，在运动中与其它分子碰撞，电子的能量转变为分子的动能亦即热能，从而构成光能的衰减。

??x规律：光强度随厚度的变化符合指数衰减规律（朗伯特定律），即：I?I0e。

11. 简述位移极化和松驰极化的特点。

答：位移式极化是一种弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量；松弛极化与热运动有关，完

- 6 -

无机材料物理性能复习考试题

成这种极化需要一定的时间，并且是非弹性的，因而消耗一定的能量。 12. 有关介质损耗描述的方法有哪些？其本质是否一致？

答：损耗角正切、损耗因子、损耗角正切倒数、损耗功率、等效电导率、复介电常数的复项。多种方法对材料来说都涉及同一现象。即实际电介质的电流位相滞后理想电介质的电流位相。因此它们的本质是一致的。 13.什么是霍尔效应，它有什么应用？

答：如下图，若在X方向通以电流，在z方向上加以磁场，则在Y方向电极两侧开始聚积

异号电荷而产生相应的附加电场，此现象称为霍尔效应。

应用：利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导。 14.铁磁性和铁电性的本质区别？

答：（1）铁电性由离子位移引起，铁磁性由原子取向引起；

（2）铁电性在非对称的晶体中发生，铁磁性发生在次价电子的非平衡自旋中； （3）铁电体的居里点是由于晶体相变引起，铁磁性的居里点是原子的无规则振动破坏了原子间的“交换”作用，从而使自发磁化消失引起的。 四、论述题（选做2个，每个10分，共20分）

1.用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体，并予以图示。（P234）

答：根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。从下图可以看出，导体中导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，因而导电电子的浓度很大。在绝缘体中价带和导带隔着一个宽的禁带Eg，电子由价带到导带需要外界供给能量，使电子激发，实现电子由价带到导带的跃迁，因而通常导带中导电电子浓度很小。

- 7 -

无机材料物理性能复习考试题

半导体和绝缘体有相类似的能带结构，只是半导体的禁带较窄(Eg小)，电子跃迁比较容易。

2. 结合图形描述电击穿的过程。 答：

如上图（晶格温度T为定值）所示：A:单位时间内这些电子取得的能量；B:单位时间内传导电子失去的能量；E:电场强度；W:电子本身能量。 1) 当外加电场E2 > Ec时

一部分传导电子的能量处于W2～Wc 之间，单位时间内这些电子取得的能量A始终大于失去的能量B，电子被加速，碰撞晶格时产生电离，使处于导带的电子不断增加，电流急剧上升，最终导致固体电介质击穿。 2)当外加电场E1 < Ec 时，

偶尓会有能量大于W1 的电子出现，此时因A > B而使晶格发生碰撞电离、产生新的传导电子；但因电子能量大于W1 的概率很低,所以传导电子不断增多的过程很难出现，固

- 8 -