材料物理综合练习真题精选Word文档格式.docx

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B.Y3+

C.Lu3+

D.La3+

A

9固体电介质的击穿受什么因素制约？

固体电介质的击穿电场强度主要取决于材料的均匀性；

大部分材料在交变电场下的击穿强度低于直流下的击穿电场强度，在高频下由于局部放电的加剧，使得击穿电场强度下降的更厉害，并且材料的介电常数越大，击穿电场强度下降的越多；

无机电介质在高频下的击穿往往具有热的特征，发生纯粹电击穿的情况并不多见；

在室温附近，高分子电介质的击穿电场强度往往比陶瓷等无机材料要大；

在软化温度附近，热塑性高聚物的击穿电场强度急剧下降。

10经典自由电子论、量子自由电子论和能带理论分析材料导电性理论的主要特征是什么？

经典自由电子论：

连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动；

量子自由电子论：

不连续能量分布的价电子在均匀势场中的运动；

能带理论：

不连续能量分布的价电子在周期性势场中的运动。

根据经典自由电子论，金属是由原子点阵组成的，价电子是完全自由的，可以在整个金属中自有运动，就好像气体分子能够在一个容器内自由运动一样，故可以把价电子看出“电子气”。

自由电子的运动遵从经典力学的运动规律，遵守气体分子运动论。

在电场的作用下，自由电子将沿电场的反方向运动，从而在金属中形成电流。

量子自由电子论认为，金属离子形成的势场各处都是均匀的，价电子是共有化的，它们可以不属于某个原子，可以在整个金属内自有运动，电子之间没有相互作用。

电子运动遵从量子力学原理，即电子能量是不连续的，只有出于高能级的电子才能够跃迁到低能级，在外电场的作用下，电子通过跃迁实现导电。

能带理论认为，原子在聚集时，能级变成了能带，在某些价带内部，只存在着部分被电子占据的能级，而在价带中能量较高的处于上方的能级很少有电子占据，在外场作用下，电子就能够发生跃迁，从而实现导电。

11磁弹性能

物体在磁化时伸长或收缩受到限制，则在物体内部形成应力，从而内部将产生弹性能，即磁弹性能。

12介质极化主要有三种类型：

电子极化；

离子极化；

取向极化

13画出钢、刚玉、橡胶、聚乙烯、电木的应力-应变曲线示意图并简要说明其力学特征。

电木：

脆性较大

钢：

刚而韧

天然橡胶：

软而韧

聚乙烯：

拉伸强度低，具有一定韧性

刚玉：

刚而脆

14下图是亚共析钢的结晶过程示意图，请说明从起始点降温，历经哪些相以及相态的变化情况。

1以前，液态；

1-2，析出δ固溶体，L+δ；

2-2’包晶转变形成奥氏体；

2-3，L+奥氏体；

3以后，亚共析钢全部凝固，成为单相奥氏体；

4点，奥氏体中开始析出铁素体；

4-5，铁素体+奥氏体；

冷到5点，奥氏体含碳量达到0.77%，发生共析转变，转别产物为珠光体。

15任何物体都倾向表面积缩小（收缩），总表面能最（），故液体趋于（）形，固体表面积难改变，常吸附外部低表面能物质。

低；

球

16画出肖特基缺陷和弗兰克尔缺陷的示意图。

17简述金属键的特点。

①由正离子排列成有序晶格；

②各原子最（及次）外层电子释放，在晶格中随机、自由、无规则运动，无方向性；

③原子最外壳层有空轨道或未配对电子，既容易得到电子，又容易失去电子；

④价电子不是紧密结合在离子芯上，键能低、具有范性形变。

18介电常数

征电介质在电场作用下极化程度的宏观物理量。

19聚合物合金

两种或两种以上聚合物通过物理的或化学的方法共同混合而成的宏观上均匀、连续的高分子材料。

20共析

即两种以上的固相新相，从同一固相母相中一起析出，而发生的相变。

21点缺陷（PointDefect）

任何方向尺寸都远小于晶体线度的缺陷区。

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22费米能级

费米能级表示的是金属在绝对零度时的最高填充能级。

23画出软磁、硬磁及矩磁材料的磁滞回线。

并简单说明硬磁材料的应用。

软磁性材料可用于制作线圈、继电器等，硬磁性材料可用于制作助听器，矩磁性材料可用于制作“记忆”元件。

24高温蠕变四个阶段：

（）、（）、（）、（）

瞬时弹性形变；

蠕变减速阶段；

稳态蠕变阶段；

加速蠕变阶段

25影响弹性模量的因素

（1）键合方式和原子结构：

共价键>

离子键>

金属键>

分子键。

（2）晶体结构：

①单晶：

各向异性，沿原子排列最密的晶向上弹性模量较大。

②多晶：

伪各向同性。

③非晶：

各向同性。

（3）化学成分：

引起原子间距或键合方式的变化。

（4）微观组织：

①金属材料：

对组织不敏感。

②工程陶瓷：

相的种类、粒度、分布、气孔率。

③高分子聚合物：

添加增强性材料来提高。

（5）温度：

一般，温度升高，原子振动加剧，体积增大，原子距离增大，结合力下降，弹性模量下降。

（6）加载条件和负荷持续时间：

①金属：

无影响。

②陶瓷：

压缩E>

拉伸E。

一般，随负荷时间的延长，弹性模量减小。

26热膨胀的本质：

（）

点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。

27晶格振动以（）传播

弹性波

28抗热冲击断裂性：

（）-强度判据；

抗热冲击损伤性：

（）-断裂能判据

应力；

应变能

29试述影响热膨胀的因素包括哪些。

（1）化学键型：

离子键势能曲线的不对称性比共价键型的高，膨胀系数大。

另一方面，化学键的键强越大，热膨胀系数越小。

结构紧密的晶体，膨胀系数大；

反之，膨胀系数小。

（3）晶体的各向异性膨胀：

各层间的结合力不同引起热膨胀不同。

（4）多晶转变引起体积变化，导致热膨胀。

温度升高，热膨胀系数增大。

30影响热导率的因素有哪些？

（1）温度：

一般，温度越高热导率减小；

（2）显微结构：

结晶构造的影响：

晶体结构越复杂，格波受到的散射越大，声子平均自由程较小，热导率较低；

各向异性晶体的热导率：

在膨胀系数低的方向热导率最大，温度升高，不同方向热导率减小；

多晶与单晶：

对于同一物质，由于多晶体晶粒尺寸小，晶界多，缺陷多，杂质多，易受到散射，热导率小。

（3）化学组成：

一般，质点的原子量越小，密度越小，杨氏模量越大，德百温度越高，额热导率越大；

晶体中存在的各种缺陷和杂质会导致声子的散射，降低声子的平均自由程，使热导率变小。

（4）气孔：

在不改变结构状态的情况下，气孔率的增大总是使热导率降低。

31双折射

光进入非均质介质时，一般要分为振动方向相互垂直，传播速度不等的两个波，它们分别构成两条折射光线的现象。

32光在界面反射的多少取决于：

相对折射率

33波长等于散射质点的（），散射出现（）。

直径；

峰值

34荧光：

（）；

激光器：

光导纤维：

光致发光；

激发态原子受激辐射；

全反射

35简述折射率的影响因素有哪些？

（1）构成材料元素的离子半径：

r↑，介电常数增大，折射率随之增大。

（2）材料的结构、晶型、非晶态：

对于各向同性晶体，材料只有一个折射率；

对各向异性晶体，材料发生双折射。

（3）材料所受的内应力：

垂直于受拉主应力方向的折射率大，平行于受拉主应力方向的折射率小。

（4）同质异构体：

高温晶型，折射率低；

低温晶型，折射率高。

（5）入射光的频率：

折射率随入射光频率的减小而减小（色散）。

36分析影响材料透光性的因素。

（1）吸收系数

（2）反射系数

（3）散射系数（max）：

缺陷、晶粒排列方向、气孔

37西贝克效应

半导体材料的两端如果有温度差，多数载流子会扩散到冷端，在半导体两端产生温差电动势，称为温差电动势效应，即西贝克效应。

38约瑟夫森效应

超导电子能在极薄的绝缘体阻挡层中通过的现象（隧道效应）

39超导体的三个临界条件

临界转变温度、临界磁场强度、临界电流密度

40离子电导微观机构：

载流子-离子的扩散。

离子扩散机构有（）、（）、（）。

空位扩散；

间隙扩散；

亚晶格间隙扩散

41铁电体的极化过程（）

电畴的移动

42载流子—电荷的自由粒子；

金属：

无机材料：

离子（正负离子、空位）、电子（负电子、空穴）

自由电子

43电子电导主要发生在（）和（）中。

导体；

半导体

44只有（）或（）才能参与导电。

导带中的电子；

价带顶部的空穴

45测量陶瓷电阻时，加直流电压后，电阻需经过一定时间才能稳定。

切断电源后，将电极短路，会有反向电流，并随时间减小到0，随时间变化的电流称为（），恒定的电流称为（）。

这种现象称为吸收现象。

吸收现象主要是在（）。

主要发生在（）为主的陶瓷中。

吸收电流；

漏导电流；

外电场作用下，内部自由电荷重新分布的结果；

离子电导

46BaTiO3半导体化的方式：

（）、（）

价控型；

还原型

47超导体的特性：

（）、（）、（）

零点阻；

迈斯纳尔效应；

约瑟夫森效应

48简述影响电子电导的因素包括哪些。

（1）杂质及缺陷的影响：

杂质缺陷：

掺杂

组分缺陷：

i:

阳离子空位—捕获空穴—p型半导体；

ii：

阴离子空位—捕获电子—n型半导体；

间隙离子—n型半导体。

（2）温度：

低温，杂质离子散射；

高温，声子散射为主。

49阐述BaTiO3的PTC效应及其机理。

当温度达到居里点，电阻率随温度上升发生突变，增大3-4个数量级。

价控型钛酸钡半导体为n型半导体，晶界具有表面能级，可以捕获载流子，产生电子耗损层，形成肖特基势垒。

介电常数越大，势垒越低；

温度超过居里点，介电常数急剧减小，势垒增高，电阻率急剧增加。

50介质极化的种类：

偶极子转向极化

51测量电子极化一般在（）下进行。

光频（紫光）

52转向极化发生在（）介质中。

极化分子

53一般，高温、低频—（）损耗；

常温、高频—（）损耗；

低温、高频—（）损耗。

电导；

松弛极化；

结构

54电化学老化的必要条件：

（）。

至少有一种离子参加电导

55铁电体的介电效应：

（）效应、（）效应

移峰；

压峰

56简述雪崩和本征电击穿的区别。

本征击穿理论中增加导电电子是继稳态破坏后突然发生的，而“雪崩”击穿是考虑到高场强时，导电电子倍增过程逐渐达到难以忍受的程度，导致介质晶格破坏。

57简述电滞回线的形成过程

（1）加电场：

①沿电场方向的电畴扩展变大；

与电场反方向的电畴则变小。

极化强度随外电场增加而增加，如图中oA段曲线。

②电场强度继续增大，最后电畴方向都趋于电场方向，极化强度达到饱和，这相当于图中C附近的部分。

③再增加电场，P与E成线性关系，将线性部分外推至E=0时，在纵轴P上的截距称为自发极化强度Ps。

（2）去电场：

晶体的极化强度随之减小，在零电场处，仍存在剩余极化强度Pr。

（3）加反电场：

①达到值-Ec，剩余极化全部消失。

②反向电场继续增加，极化强度反向并增加到负方向的饱和值-Ps，当电场在正负饱和值之间循环一周时

极化和电场表现出电滞回线关系

Ps：

自发极化强度，对单畴而言

Pr：

剩余极化强度，对整个晶体

Ec：

矫顽力

OA在原点的斜率代表介电常数

58磁性的分类：

（）磁、（）磁、（）磁、（）磁、（）磁

抗；

顺；

铁；

反铁；

亚铁

59简述磁性的来源

（1）电子绕原子核运动—电子轨道磁矩；

（2）电子自旋—电子自旋磁矩；

（3）附加磁矩

60简述铁磁性与铁电性的区别。

（1）铁电性是由离子位移引起的，铁磁性是由原子取向引起的；

（2）铁电性是在非对称的晶体中发生的，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熵的增加，而铁磁体的居里点是原子无规则振动破坏了原子间的交换作用，使自发磁化消失引起的。