《材料物理性能》课程教学资源（试卷习题）2015-2016第2学期无机材料物理性能——试卷A及参考答案

山东理工大学（无机材料物理性能(A)》试卷纸 (A)卷 2015-2016 年第2学 姓名： 学号： 适用专业材料工程2013 考核性质考试闭卷命题教师 唐竹兴 考试时间100分钟 周立 六 总分 一、判断题：（在每小题题首的括号里填“√或×”表示“对或错”，每题1分，共15分） 1、（√)光在均匀吸收的情况下，随着吸收程度的增加，颜色从灰变到黑。 2、(×)空间电荷极化常常发生在均匀介质中。 3、(√)多晶无机材料中非立方晶相的热膨胀及弹性各向异性是导致本征裂纹的根源之一。 4、(X)对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加的现象叫驰豫。 5、(√)无机材料断裂韧性较低的根本原因在于，除了形成新的表面能之外，几乎没有其他可以显著消 耗能量的机制。 6、(√)本征裂纹指的是那些在材料制作过程中引进的缺陷，如，气孔，夹杂，分层等。 7、(√)介电常数大的晶体需要满足：有比较特殊的点阵结构、含有尺寸大、电荷小、电子壳层易变性 的阴离子以及尺寸小、电荷大、易产生离子位移极化率的阳离子等条件。 8、(×)固体材料的热膨胀的本质是：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大。 9、(X)无机材料的断裂强度和断裂制性一样都是由原子或离子的理论结合强度决定的。 10、(√)磁畴结构的形成是由于这种磁体为了保持磁化的稳定性，必须使强磁体的能量达最低值，国 而就分裂成无数微小的磁畴。 11、(√)当制备工艺参数相同的情况下，陶瓷制品的强度与其体积成反比。 12、(X)铁磁性物质属于弱磁性物质。 13、（√)在95氧化铝多晶陶瓷材料中，滞弹性弛豫最主要的根源是由，在晶粒间界上残余的玻璃相引 起的。 14、(√)空间电荷层的多数载流子的浓度比内部不大，称为耗散层。 15、(×)光的折射率与入射光的波长和材料的禁带宽度有关。 二、填空：（每题1分，共10分） 1、色散是指材料的折射率随入射光频率的增大而增大。 2、滑移系统是由滑移面和滑移方向组成的。 3、 一个导体载流子浓度为，每个载流子的电量为9，移动速度为V,在电场强度为E的作用下，其电 导率的表达式为。=网后。 4、裂纹扩展阻力西线是指裂纹扩展阻力R或KR随裂纹尺寸而变化的关系曲线。 5、柯普定律内容为：化合物分子热熔等于构成此化合物各元素原子热熔之和。 6、电介质在电场作用下，产生感应电荷的现象，称为电介质的极化 7、抗磁性物质和顺磁性物质都属于弱磁性物质。 8、随晶粒尺寸的增大，断裂强度呈下降的趋势。 9、釉、糖瓷和玻瑞中常用的乳浊剂有S02、Ti02、Zr02等，其中最有效的乳浊剂是Ti02。 10、原子的磁矩包括三部分：①电子自旋磁矩②电子轨道磁矩：③原子核磁矩

山东理工大学《无机材料物理性能 (A)》试卷纸 （A）卷 2015-2016 学年 第 2 学期 班级： 姓名： 学号： .装.订.线. 适用专业 材料工程 2013 考核性质 考试 闭卷 命题教师 唐竹兴 周立娟 考试时间 100 分钟 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 总分 得分 评 阅 人 复 核 人 一、判断题：（在每小题题首的括号里填“√或×”表示“对或错”，每题 1 分，共 15 分） 1、（√）光在均匀吸收的情况下，随着吸收程度的增加，颜色从灰变到黑。 2、（×）空间电荷极化常常发生在均匀介质中。 3、（√）多晶无机材料中非立方晶相的热膨胀及弹性各向异性是导致本征裂纹的根源之一。 4、（×）对粘弹性体施加恒定应力，其应变随时间而增加的现象叫驰豫。 5、（√）无机材料断裂韧性较低的根本原因在于，除了形成新的表面能之外，几乎没有其他可以显著消 耗能量的机制。 6、（√）本征裂纹指的是那些在材料制作过程中引进的缺陷，如，气孔，夹杂，分层等。 7、（√）介电常数大的晶体需要满足：有比较特殊的点阵结构、含有尺寸大、电荷小、电子壳层易变性 的阴离子以及尺寸小、电荷大、易产生离子位移极化率的阳离子等条件。 8、（× ）固体材料的热膨胀的本质是：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大。 9、（× ）无机材料的断裂强度和断裂韧性一样都是由原子或离子的理论结合强度决定的。 10、（√）磁畴结构的形成是由于这种磁体为了保持磁化的稳定性，必须使强磁体的能量达最低值，因 而就分裂成无数微小的磁畴。 11、（√）当制备工艺参数相同的情况下，陶瓷制品的强度与其体积成反比。 12、（× ）铁磁性物质属于弱磁性物质。 13、（√）在 95 氧化铝多晶陶瓷材料中，滞弹性弛豫最主要的根源是由，在晶粒间界上残余的玻璃相引 起的。 14、（√）空间电荷层的多数载流子的浓度比内部不大，称为耗散层。 15、（×）光的折射率与入射光的波长和材料的禁带宽度有关。 二、填空：（每题 1 分，共 10 分） 1、色散是指材料的折射率随入射光频率的 增大 而增大。 2、滑移系统是由滑移面和滑移 方向 组成的。 3、一个导体载流子浓度为 n，每个载流子的电量为 q，移动速度为 v，在电场强度为 E 的作用下，其电 导率的表达式为 E v  = nq 。 4、裂纹扩展阻力曲线是指裂纹扩展阻力 R 或 KR 随裂纹 尺寸 而变化的关系曲线。 5、柯普定律内容为：化合物分子热熔等于构成此化合物各元素原子热熔之 和 。 6、电介质在电场作用下，产生感应电荷的现象，称为电介质的 极化 。 7、抗磁性物质和顺磁性物质都属于 弱 磁性物质。 8、随晶粒尺寸的增大，断裂强度呈 下降 的趋势。 9、釉、搪瓷和玻璃中常用的乳浊剂有 SnO2、TiO2、ZrO2 等，其中最有效的乳浊剂是 TiO2 。 10、原子的磁矩包括三部分：①电子 自旋 磁矩；②电子轨道磁矩；③原子核磁矩

3页第1页 山东理工大学《无机材料物理性能(A)》试卷纸 (A)卷2015-2016学年第2学期 班级。 姓名： 学号： 装」 订 线 三、名词解释：（每题4分，共20分） 1、塑性形变； 答：塑性变形是指一种在外力移去后不能恢复的形变，材料经受塑性变形而不破坏的能力 2、声子的平均自由程： 答：声子两次碰撞建的距离为自由程1，自由程有大有小，总自由程与声子数-1之比为平均声子 数。 3、非本征裂纹： 答：是指那些在材料的运输、装配及使用过程中，由于外力及环境作用而产生的缺陷裂纹。 4、铁氧体： 答：铁氧体是指含有铁酸盐的陶瓷磁性材料。 5、压碱效应 答：压碱效应是指含碱玻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 四、简答题：（每题5分，共25分） 1、举例说明产生压敏效应的机理。 答：压敏效应是指对电压敏感的非线性电阻效应。压敏效应是是陶瓷的一种晶界效应。在烧制过程 中Bⅰ离子在Z0晶界处偏析，离子置换固溶离子的位置形成电子托损层。晶界上具有负电明附的受主 能级，形成相对晶界面对称的肖特基势垒。当电压高到一定值时，界面上所捕获的电子由于隧道效应通 过势垒而导通。 2、无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。 答：共分为四个阶段： ①.起始阶段，在外力作用下发生瞬时弹性形变；②.蠕变诚速阶段，应变速率随时问递减，持续时 间较短，应变速率满足：dEt=tn:③.稳定态蠕变，形变与时间呈钱性关系：E=Kt:④.加 速蠕变阶段，该阶段是断裂之前的最后一个阶段，曲线较陡，蠕变速率随时间的增加而快速增加。 3、铁氧体磁性材料分为哪五种？ 软磁材料：硬磁材料：旋磁材料：矩磁材料：压磁材料 4、材料的折射率n有大有小，为什么？ 物成材料元素的离子半径：2材科的结糊、品型和非品态：3材料所交的内应力：4同厦 5、多响材料的抗技冲击性能的因素有哪些？ 答：材料的抗热冲击性能包括两方面，一是抗热冲击损伤性能：二是抗热冲击断裂性能。(2分) 抗热冲击损伤性能在耐火材料中的应用较为普遍，通常是采用颗粒级配、含有一定气孔率等手段，从抗 热应力损伤因子R”“和"可知，材料的弹性模量越大，屈服强度越高，材科的抗热冲击损伤性能越高 (3分)在抗热冲击断裂性能方面，(1)提高材料屈服强度，减少弹性模量：(2)提高材料的导热率：(3) 减少材料的热膨胀系数：(4)减少材料的表面热传导系数：(5)减少产品的有效厚度。(5分) 共3页 第2页

共 3 页 第 1 页 山东理工大学《无机材料物理性能 (A)》试卷纸 （A）卷 2015-2016 学年第 2 学期 班级： 姓名： 学号： .装.订.线. 三、名词解释：（每题 4 分，共 20 分） 1、塑性形变； 答：塑性变形是指一种在外力移去后不能恢复的形变，材料经受塑性变形而不破坏的能力。 2、声子的平均自由程 l； 答：声子 n 两次碰撞建的距离为自由程 l，自由程有大有小，总自由程与声子数-1 之比为平均声子 数。 3、非本征裂纹； 答：是指那些在材料的运输、装配及使用过程中，由于外力及环境作用而产生的缺陷裂纹。 4、铁氧体； 答：铁氧体是指含有铁酸盐的陶瓷磁性材料。 5、压碱效应 答：压碱效应是指含碱玻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。 四、简答题：（每题 5 分，共 25 分） 1、举例说明产生压敏效应的机理。 答：压敏效应是指对电压敏感的非线性电阻效应。压敏效应是是陶瓷的一种晶界效应。在烧制过程 中 Bi 离子在 ZnO 晶界处偏析，离子置换固溶离子的位置形成电子耗损层。晶界上具有负电吸附的受主 能级，形成相对晶界面对称的肖特基势垒。当电压高到一定值时，界面上所捕获的电子由于隧道效应通 过势垒而导通。 2、无机材料的蠕变曲线分为哪几个阶段，分析各阶段的特点。 答：共分为四个阶段： ①.起始阶段，在外力作用下发生瞬时弹性形变；②.蠕变减速阶段，应变速率随时间递减，持续时 间较短，应变速率满足：dε/dt=At-n ；③.稳定态蠕变，形变与时间呈线性关系：ε=Kt ；④.加 速蠕变阶段，该阶段是断裂之前的最后一个阶段，曲线较陡，蠕变速率随时间的增加而快速增加。 3、铁氧体磁性材料分为哪五种？ 软磁材料；硬磁材料；旋磁材料；矩磁材料；压磁材料 4、材料的折射率 n 有大有小，为什么？ 答：1 构成材料元素的离子半径；2 材料的结构、晶型和非晶态；3 材料所受的内应力；4 同质异构 体 5、影响材料的抗热冲击性能的因素有哪些？ 答：材料的抗热冲击性能包括两方面，一是抗热冲击损伤性能；二是抗热冲击断裂性能。(2 分) 抗热冲击损伤性能在耐火材料中的应用较为普遍，通常是采用颗粒级配、含有一定气孔率等手段，从抗 热应力损伤因子 R"´和 R""可知，材料的弹性模量越大，屈服强度越高，材料的抗热冲击损伤性能越高； (3 分) 在抗热冲击断裂性能方面，（1）提高材料屈服强度，减少弹性模量；（2）提高材料的导热率；（3） 减少材料的热膨胀系数；（4）减少材料的表面热传导系数；（5）减少产品的有效厚度。(5 分) 共 3 页 第 2 页

山东理工大学《无机材料物理性能(A)》试卷纸 (A)卷2015-2016学年第2学期 班级： 姓名： 学号： 装 订 线 五、综合题：（每题10分。共30分） 提高无机材料的强度和韧性的途径有哪些？为什么？ 答：微晶密度与纯度(1分)：提高抗裂能力与预加应力(1分)：化学强化(1分)：相变增韧(1 分)：沐散增韧(1分)：说明(5分)： 共3页第3页

山东理工大学《无机材料物理性能 (A)》试卷纸 （A）卷 2015-2016 学年第 2 学期 班级： 姓名： 学号： .装.订.线. 共 3 页 第 3 页 五、综合题：（每题 10 分。共 30 分） 提高无机材料的强度和韧性的途径有哪些？为什么？ 答：微晶密度与纯度（1 分）：提高抗裂能力与预加应力（1 分）：化学强化（1 分）：相变增韧（1 分）：沵散增韧（1 分）；说明（5 分）：