材料性能学课后习题与解答概述

内容发布更新时间 : 2024/12/25 0:49:42星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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他装置。

覆盖法○5合理选材

e. 列出至少四种防止金属材料腐蚀的措施。 解:○1金属电化学保护法○2介质处理○3缓蚀剂保护法○4表面

1、名词解释:

电介质、极化强度、铁电体、压电效应、热释电效应、热电效应

解:

电介质:电场下能极化的材料。

极化强度:电介质材料在电场作用下的极化程度,单位体积内

的感生电偶极矩。 铁电体:就有铁电性的晶体。

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

称为晶体的热释电效应。

热电效应:温度作用改变材料的电性能参数。(贝塞克效应、帕

尔帖效应、汤姆逊效应)。

压电效应:没有电场作用,有机械应力作用而使电介质晶体产

生极化并形成晶体表面电荷的现象。

第九章 电性能

2、填空题

a. 从极化的质点类型看,电介质的总极化一般包括三部分:__位移极化__、__松弛极化__、 __转向极化__ ;从是否消耗能量的角度看,电介质的极化分为____弹性极化____和____非弹性极化____两类,其中___位移极化___是弹性的、瞬时完成的极化,不消耗能量;而___松弛极化___的完成需要一定的时间,是非弹性的,消耗一定的能量。

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b. 电介质在电场作用下产生损耗的形式主要有__电导损耗____和____电离损耗___两种;当外界条件一定时,介质损耗只与?tg?有关,而?tg?仅由___δ____决定,称为____介质损耗角____。

c. 电介质材料在电场强度超过某一临界值时会发生介质的击穿,通常击穿类型可分为___电击穿____、__化学击穿___、___热击穿___三类。

d. 铁电体具有__电滞回线__、 居里点 和__临界特性___三大特征。

e. 测量电阻常用的方法有 双电桥法 、电位差计法 、 安培—伏特计法 和 直流四探针法 。 f. 金属的热电现象包括 贝塞克效应 、 帕帖效应 和 汤姆逊效应 三个基本热电效应。 3、简答题: a. 简述电介质、压电体、热释电体、铁电体之间的关系。

解:电解质包括压电体、热释电体、铁电体。压电体和热释电体都

是不具有对称中心的晶体。热释电体和铁电体都能在一定的温度范围内自发极化。

b. 为什么金属的电阻随温度升高而增大,半导体的电阻随温度升高减小?

c. 表征超导体性能的三个主要指标是什么?目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是什么?

解:金属属于电子到电机制,温度升高,电子运动自由程减小,散

射几率增大导致电阻增大。半导体导电取决于电子-空穴对数量多少,温度升高,电子-空穴对数增多,导电阻减小。

解:三个指标是:○1临界转变温度TC ○2临界磁场HC ○3临界电流密度

目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是○1超导体材料的氧

化物制备困难○2材料加工困难○3临界温度难以维持

e. 一般来说金属的电导率要高于陶瓷和聚合物,请举例说明这个规律并不绝对正确。

解:PAN、

1、名词解释:

第十章 磁性能

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磁化强度 矫顽力 饱和磁化强度 磁导率和磁化率 剩余磁感应强度 磁畴 趋肤效应

解:

磁化强度:物质在磁场中被磁化的程度,单位体积内磁矩的大小。 矫顽力:去掉剩磁的临界外磁场。 饱和磁化强度:磁化强度的饱和值。 磁导率:表征磁介质磁性的物理量。

磁化率:表征物质本身的磁化特性的物理量。 剩余磁感应强度:去掉外加磁场后的磁感应强度。 磁畴:磁矩方向相同的小区域。

趋肤效应:交变磁化时产生感生电动势,使得磁感应强度和磁场

强度沿样品界面严重不均匀,好像材料内部的磁感应强度被排斥到表面的现象。

2、简答:

a. 物质的磁性可分为几类?各自的特点和区别?

解:按磁化率分为三类:○1抗磁性材料○2顺磁性材料○3铁磁性材料

抗磁体磁化率为10^?6量级负数,附加磁矩与 方向相反,减弱磁场。

顺磁体磁化率为10?310?6量级正数,略微增强磁场。

铁磁体在较弱的磁场下就能产生很大的磁化强度,磁化率为很大的正数,且与外磁场非线性变化。

b. 说明冲击法测量材料磁性能的原理.

解:在测试线圈中通以电流,则线圈中产生磁场,试样被磁化,磁感应强度B。利用换向开关使得外磁场方向突然变化。试样中的磁通量变化,引起测量线圈中有电流产生,检流计偏转,利用公式计算出磁感应强度B,不同磁场强度下测出B,绘出磁滞回线。

c. 简述常用的磁性材料分类及其主要特点。

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解:常用磁性材料分为软磁材料和硬磁材料。

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d. 什么是自发磁化?铁磁体形成的条件是什么?有人说“铁磁性金属没有抗磁性”,对么?为什么?

解:自发磁化是指在没有外磁场的情况下,材料的子璇磁矩自发同向排列的现象。

铁磁体的形成条件除了金属原子具有未被抵消的自旋磁矩外,还必须使得自旋磁矩自发的通向排列。

说法错误,铁磁性金属的附加磁矩并不是全部都与外场的方向相同,部分磁矩的方向任然与外场相反。

软磁材料矫顽力很小,磁滞回线窄,磁滞损耗小。 硬磁材料矫顽力大,磁滞回线宽,磁滞损耗大。

e. 哪些磁性能参数是组织敏感的?哪些是不敏感的?

解:Ms、Tc、K磁晶各向性,λ磁致伸缩系数等组织不敏感。 饱和磁化度、Hc、Br、μ、χ等组织敏感。 解:○1涡流损耗○2磁滞损耗○3剩余磁损耗

f. 交变磁化下能量损耗包括哪些?

g. 电子行业用的坡莫合金线圈一般是绕起来以后再退火,为什么不在绕之前退火?[提示:加工对磁性的影响] 解:加工硬化使得原子间距增大而密度减小,使材料的抗磁性减弱。

退火的作用与加工硬化正好相反,所以要绕起来后再退火。 3、计算:

a. 铁原子具有2.2波尔磁子,试求铁的饱和磁化强度Ms。(铁的相对原子质量55.9,密度7.87) 解:

b. 在外场H=5×105A/m下,某材料磁感应强度B=0.63T, 试计算该材料的磁化率和磁导率?属于哪一类磁性?若外场为200A/m下某材料的磁化强度M=1.2×106A/m, 试计算此材料的磁导率、磁化率和磁感应强度?它又属于哪一类磁性?

解:由M??H及B??0(H?M)??H得

M?B/?0?H?1338A/m

???M/H?2.67?10?3 ???B/H?1.26?10?6H/m

若外场为200A/m 时 M?1.2?106A/m 则

??M/H?6?103

B??0(H?M)?4??10?7?(200?1.2?106)?1.51T

?3 ??B/H?1.51/2?00?7.H55 m10

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1、名词解释:

热容 热膨胀 差热分析 热导率 导温系数

解:

热容:在没有相变或化学反应的条件下,材料温度升高1K时所吸

收的热量称为该材料的热容。

热膨胀:物体的体积或长度随温度升高而增大的现象。

差热分析:在程序温度控制下,测量试样和参照物的温度差随温

度或时间的变化关系。

热导率:一定温度梯度下,单位时间内通过单位垂直面积的热量。 导温系数:材料棒各点的温度随时间变化,截面上各点温度的变

化率。

第十一章 热性能

2、简答:

a. 什么叫德拜温度,有什么物理意义?

解:??h?/k?4.8?10? 为德拜温度是金属的本征物理量,

^11Dmaxmaxb. 简述固体膨胀的物理本质

解:质点在平衡位置两侧受力情况并不对称,在质点平衡位置的

两侧,合力曲线的斜率不同,质点振动时的平均位置悲哉平衡位置处,相邻质点间的平均间距离增加,温度越高,振幅越大,受力不对称情况越显著,平均间距增加的越多,以致晶胞参数增大,固体膨胀。

间接反映了键的强度。

c. 试分析材料的导热机理,金属、陶瓷、透明材料的导热有何差别?

解:气体材料导热通过分子碰撞来实现,固体材料

依赖自由电子的运动和晶格振动波实现。金属材料d. 简述热容和热膨胀的关系?

解:固体材料受热引起的容积膨胀是晶格振动加剧的结果。晶格振

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导热主要依赖于电子导热。陶瓷材料则主要通过声子导热。透明材料通过光子导热。

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