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无机材料物理性能复习资料无机材料物理性能复习 一、名词解释 塑性形变：指一种在外力移去后不能恢复的形变 延展性：材料在经受塑性形变而不破坏的能力称为材料的延展性 黏弹性：一些非晶体和多晶体在受到比较小的应力作用时可以同时表现出弹性和粘性，这种现象称为黏弹性 滞弹性：对于实际固体，弹性应变的产生与消除都需要有限的时间，无机固体和金属表现出的这种与时间有关的弹性称为滞弹性 蠕变：当对黏弹性体施加恒定压力0时，其应变随时间增加而增加。这种现象叫蠕变，此时弹性模量Ec也将随时间而减小 Ec=0/ 弛豫：如果施加恒定应变0，则应力将随时间而减小，这种现象叫弛豫。此时弹性模量Er也随时间降低Er=/0 Grffith微裂纹理论：实际材料中总是存在许多细小的裂纹或缺陷；在外力作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中现象；当应力到达一定程度时，裂纹的扩展导致了材料断裂。 攀移运动：位错在垂直于滑移面方向的运动称为攀移运动。 热容：描述材料中分子热运动的能量随温度而变化的一个物理量，定义为使物体温度升高1K所需要外界提供的能量。 德拜热容理论：在高于德拜温度D时，热容趋于常数25 J/(molK)，而在低于D时热容则与T3成正比。 热稳定性：是指材料承受温度急剧变化而不破坏的能力，又称抗热震性。 抗热冲击断裂性能：材料发生瞬时断裂，抵抗这类破坏的性能为 抗热冲击损伤性能：在热冲击循环作用下，材料表面开裂、剥落，并不断发展，无机材料物理性能复习 最终破裂或变质，抵抗这类破坏的性能为 本征电导：晶体点阵中基本离子的运动，称为 电介质的极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷，也是电容器贮存电荷能力增强的原因。 居里温度：是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁磁体从铁磁相转变成顺磁相的相变温度。也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时，该物质成为顺磁体，磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。 二、填空 晶体中的塑性形变有两种方式：滑移和孪晶 滑移系统包括滑移方向和滑移面 影响粘度的因素：温度、时间、组成 影响热导率的因素：温度、显微结构、化学组成、 反射分为：全反射、漫反射、镜面反射 载流子:电子、空穴、正离子、负离子、空位 金属材料电导的载流子是自由电子 无机非金属材料电导的载流子可以是电子、电子空穴、或离子、离子空位、 非金属材料按其结构状态可以分为晶体材料与玻璃态材料 杂质半导体：n型半导体，p型半导体 超导特性：完全抗磁性在超导体内永远保持磁感应强度为零迈斯纳效应与零电阻现象是超导体的两个基本特性 提高材料透明度：细：细化晶粒 密：减小气孔 纯：减少杂质 无机材料物理性能复习 匀：个方向均匀，减少散射 薄：吸收层散射层厚度薄 平：吸收层减少界面反射 提高材料韧性：细：细化晶粒 密：减小气孔 纯：减少杂质 匀：受力均匀 三、简答or论述 高温蠕变曲线阶段 oa在外力作用下发生瞬时弹性形变 de-n&=At=eab蠕变减速阶段。特点是应变速率随时间递减，其规律可表示为 dtbc 稳定蠕变阶段。特点是蠕变速率几乎保持不变，即 cd加速蠕变阶段。 特点是应变率随时间增加而增加，最后到d点断裂。 影响蠕变的因素 温度： 温度升高，蠕变增大。因为 升高，位错运动和晶界错动加快，扩散系数增大。 应力：蠕变随应力增加而增大，若对材料施加压应力，则增加了蠕变的阻力。 显微结构的影响： 气孔率增加，蠕变率增大。晶粒越小，蠕变率越大。 玻璃相含量高,蠕变率增大；玻璃相对蠕变的影响取决于玻璃相对晶相的湿润程度，不湿润完全湿润。 无机材料物理性能复习 组成：组成不同的材料其蠕变行为不同。即使组成相同，单独存在和形成化合物，其蠕变行为不一样。 晶体结构：共价键结构程度增加，扩散及位错运动降低，抗蠕变性能就较好。 滑移和攀移的区别：滑移通过剪应力作用在一定滑移系统上进行，与外力有关，而攀移是通过扩散进行的，与晶体中的空位和间隙原子的浓度及扩散系数等有关。 热膨胀机理：质点偏离平衡位臵时由于斥力与引力变化不同，使得引力大于斥力，随着温度升高，振幅增大，产生的热振动越剧烈，宏观上表现为热膨胀。 金属非金属晶体滑移难易的比较：金属由一种离子组成，金属键无方向性，结构简单，滑移系统多，非金属组成复杂，共价键或离子键有方向，结构复杂，滑移系统少。 为什么采用折射率和玻璃相近的胶将玻璃粘起来？ 除了最外和最内的表面是玻璃和空气的相对折射率外，内部各界面都是玻璃和胶较小的折射率，从而大大减小了界面的反射损失。 固体材料热传导的微观机理 气体导热质点间直接碰撞； 金属导热自由电子间碰撞； 固体导热晶格振动声子碰撞，并且格波分为声频支和光频支两类。 提高抗热冲击断裂性能的措施 1提高材料强度，减小弹性模量E，使/E提高。 2提高材料的热导率，使 R提高。 3减小材料的热膨胀系数 。 4减小表面热传递系数 h。 无机材料物理性能复习 5减小产品的有效厚度。 提高材料透光性的措施 1提高原材料纯度 2掺加外加剂：目的是降低材料的气孔率，气孔由于相对折射率的 关系，其影响程度远大于杂质等其它结构因素。 3工艺措施：采取热压法比普通烧结法更便于排除气孔，因而是获得透明陶瓷较为有效的工艺，热等静压法效果更好。 闪电，打火机产生的原因： 当施加于电解质上的电场强度或电压增大到一定程度时，电解质就由介电状态变为导电状态，这一突变现象称为电解质的击穿。 电滞现象与电滞回线 磁滞现象与磁滞回线 无机材料物理性能复习 铁电体的物理效应：压电效应、热释电效应、电致伸缩效应、光学效应 压电效应：正压电效应、逆压电效应 正压电效应：某些电介质，当沿着一定方向对其施力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新恢复不带电状态的现象。当作用力方向改变时，电荷极性也随着改变。 逆压电效应：当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力，当外加电场撤去时，这些变形或应力也随之消失的现象。 热释电效应：温度引起自发极化强度发生变化,从而在它们的两端产生异号的束缚电荷,这种现象称为热释电效应。 电致伸缩效应：在压电体中外电场还可以引起另一种类型的应变，其大小与场强成比例，当外场反向时应变正负亦反号。后者是压电效应的逆效应，不是电致伸无机材料物理性能复习 缩。外电场所引起的压电体的总应变为逆压电效应与电致伸缩效应之和 超导态的临界参数 温度超导体必须冷却至某一临界温度以下才能保持其超导性。 临界电流密度通过超导体的电流密度必须小于某一临界电流密度才能保持超导体的超导性。 临界磁场施加给超导体的磁场必须小于某一临界磁场才能保持超导体的超导性。 四、计算 元素的热容定律杜隆一珀替定律： 恒压下元素的原子热容为Cp=25 J/(molK) 表3.1 部分轻元素的原子热容: 另一个是化合物的热容定律柯普定律： 化合物分子热容等于构成该化合物各元素原子热容之和。理论解释：C=nici。其中，ni化合物中元素i的原子数；ci元素 i 的摩尔热容。 【一克物质的热容称为比热容单位是J/，一摩尔无知的热容称为摩尔热容单位是无机材料物理性能复习 J/(molK)】 气孔的弹性模量 在两相系统中，假定组成材料的两相具有相同的泊松比，在外力作用下两相的应变相同，根据力的平衡条件，可得到 Eu=E1V1+E2V2 如果假定两相所受的应力相同，可得 EL=E1E2/(E1V2+E2V1) 对连续基体内的密闭气孔，一般可用下面经验公式计算弹性模量 E=E0(1-1.9P+0.9P2)