《材料性能》题库.docx
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《材料性能》题库
材料性能〞题库
一、判断题
1.一切物质都是磁质，都具有磁现象，只是对磁场的响应程度不同。
〔〕
2.材料热膨胀系数与其结构致密度有关，结构致密的固体材料具有较大的热膨胀系数。
〔〕
3.热传导过程是基于声子和电子发生的。
〔〕
4.材料的折射率越大，其对光的反射系数越大。
〔〕
5.具有对称中心的晶体不可能有热释电效应。
〔〕
6.所有压电体均具有热释电效应。
〔〕
7.双电桥法测定材料的电阻的精度高的原因是这种方法可以用于消除接触电阻。
〔〕
8.光导纤维远距离传输信号的应用是基于全反射原理。
〔〕
9.材料低于居里温度时，自发极化为零。
〔〕
10.脆性断裂就是解理断裂。
〔〕
11.应力状态软性系数越大，材料越容易产生塑性变形。
〔〕
12.材料的刚性事表征材料弹性变形的抗力。
〔〕
13.简谐振动模型适用于材料的热膨胀过程。
〔〕
14.热量由高温向低温传递为自发的传导过程。
〔〕
15.磁场可通过等离子体方式产生。
〔〕
16.材料离子的极化率越大，折射率也越大。
〔〕
17.铁电体、热释电体和压电体均为介电材料。
〔〕
18.具有对称中心的晶体不可能有压电效应。
〔〕
19.压电体均具有铁电性。
〔〕
20.材料高于居里温度时，自发极化为零。
〔〕
21.激光晶体是线性光学材料。
〔〕
22.断口有韧窝存在，那么一定是韧性断裂。
〔〕
23.材料弹性是表征材料弹性变形的抗力。
〔〕
24.通常磨损过程分为稳定磨损和剧烈磨损两个阶段。
〔〕
25.两接触物体受压力并作纯滚动时，接触应力的最大切应力产生于物体外表。
〔〕
26.固体材料的真线膨胀系数是一个常数。
〔〕
27.磁化强度是抵消被磁化铁磁物质剩磁所需的反向外磁场强度。
〔〕
28.热释电体必定具有压电效应。
〔〕
29.激光晶体可以用于改变任何强度光的频率。
〔〕
30.光的波长与材料散射质点的大小越接近，材料对光的散射越小。
〔〕
31.帕尔帖效应原理可以用于设计热电偶温度计。
〔〕
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、
1.
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8.
9.
安培伏特计法测定电阻时，毫伏计的阻值与被测电阻的阻值差异越小，测定结果越准确。
〔〕
居里温度是一种铁电相向另一种铁电相转变的相变温度。
〔〕
NSR表示静拉伸缺口敏感度。
〔〕
“汽车没有满载，弹簧变形达最大〞这种现象反映材料弹性缺乏。
〔〕
裂纹扩展的根本形式可分为张开型、滑开型、撕开型，其中以撕开型最危险。
〔〕
通常磨损过程分为磨合、稳定磨损和剧烈磨损三个阶段。
〔〕
材料热膨胀系数与其键合状况有关，键强大的材料有较大的热膨胀系数。
〔〕
利用微波可以产生磁场。
〔〕
铁电体一定具有热释点效应。
〔〕
激光晶体可以用于产生新的激光频率。
〔〕
材料不均匀结构的折射率差异越大，对光的散射越弱。
〔〕
汤姆逊效应原理可以用于设计热电偶温度计。
〔〕
四探针法测定材料的电阻可以用于消除接触电阻。
〔〕
双稳态光闸是基于铁电材料的电控双折射效应。
〔〕
Hollomon公式可表示为S=K;。
〔〕
贝纹线是疲劳区的最大特征。
〔〕
应力状态软性系数越大，材料越不容易产生塑性变形。
〔〕
填空题
接触疲劳是两接触物体作滚动或滑动加滚动摩擦时，长期作用使材料
外表损伤剥落的现象。
和滚动轴承最常见的失效形式就是接触疲劳。
表征材料蠕变性能常采用：
、、松弛稳定性等性能指标。
实际磁场往往通过产生。
材料根据导电性能的好坏，分为导体、绝缘体和半导体，它们的电导率分别是、、和。
超导体有3个重要的性能指标。
它们是临界转变温度Tc、、和临界电流密
度JCo
外界环境或试验条件对材料介电损耗的影响主要来自和。
机电耦合系数K是表征压电体的与相互转换能力的参数，是衡
量材料压电性强弱的重要参数之一。
铁电体的共有特性是：
①、②、③具有临界特性。
应力状态软性系数值越大，表示应力状态越，材料越容易产
生。
单向拉伸的应力状态软性系数为，单向压缩的应力
状态软性系数为，扭转的应力状态软性系数为。
10.磨损是多种因素相互影响的复杂过程。
根据摩擦面损伤和破坏的形式，磨损大致可分
为：
、、接触疲劳、腐蚀磨损等。
11.材料在恒变形条件下，随着时间的延长，逐渐降低的现象称为应力松弛。
材料抵抗应力松弛的能力即为。
12.当温度高于温度时，铁磁性物质可转变为顺磁性物质。
13.铁电材料的电光效应是通过效应和效应的形式来实现
的。
14.在晶体光学中，把不发生双折射现象的特殊方向称为。
15.石英晶体发生极化的方向是在和轴。
压电陶瓷的极化的方向是
轴。
16.影响材料导电性能的因素除了温度，化学成分以外，还有、
17.和。
18.具有热敏特性的半导体可以制成，电路温度补偿器，无触点开关等器件。
19.单向拉伸时的应力状态软性系数为，单向压缩时的应力状态软性系数
为，扭转时的应力状态软性系数为。
扭转试验中，塑性材料断裂
面与试样轴线，脆性材料的断裂面与试样轴线成。
20.根据粘着磨损模型，粘着磨损量与禾廿成正比，与
材料的成反比。
21.材料的抗磁性是由于电子的运动产生的。
22.软磁材料的矫顽力，磁滞回线面积。
23.铁粉磁性材料的磁滞损耗比硅钢片。
24.导体的电阻率小于I】m,绝缘体的电阻率大于，半导体的电
阻率介于'Jm之间。
25.电子位移极化能量，电子松弛极化能量。
26.在:
-石英晶体光轴方向上施加应力产生压电效应。
27.具有对称中心的晶体产生压电效应。
28.材料按断裂前塑性变形的大小可分为和;按断裂机理可
分为、、禾廿。
29.根据磨粒磨损模型，磨粒磨损量与和成正比，与
材料的成反比。
30.材料的顺磁性是由于电子的运动产生的。
31.硬磁材料的矫顽力，磁滞回线面积。
32.与硅钢片相比，铁粉磁性材料更适合于频率下使用。
33.导体的禁带宽度小于eV，绝缘体的禁带宽度大于eV，半导体的禁
带宽度介于eV之间。
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离子位移极化能量，离子松弛极化能量。
在:
-石英晶体的电轴方向上施加应力产生压电效应。
具有对称中心的晶体产生热释电效应。
循环应力常用、、、
④、和等五个参量来描述。
在接触疲劳发生过程中，最大综合超过材料便在该处引起塑性
变形，经屡次循环作用后，便在该处形成。
接触疲劳按破坏形态可分
为，浅层剥落和深层剥落。
材料的铁磁性是由于电子的运动产生的。
半硬磁材料的矫顽力；磁滞回线面积。
与坡莫合金相比，铁粉磁性材料更适合于频率下使用。
本征半导体的载流子为，n型半导体的载流子为，p型半导体的
载流子为。
偶极子转向极化能量，空间电荷极化能量。
在:
-石英晶体的机械轴方向上施加应力产生压电效应。
铁电体产生热释电效应。
测定材料硬度的方法主要有、弹性回跳法和;其中压入硬度法又可
分为、、等。
材料发生蠕变变形的机理主要有、、
和。
实际固体材料的:
T并不是一个常数，通常随而。
抗磁材料的磁化强度与磁场强度之间呈关系。
等金属元素具有较强的自发磁化倾向。
热电偶测温的原理是基于金属材料的效应。
电路温度补偿器利用了半导体的效应。
松弛极化属于极化，极化过程需要消耗一定的。
电介质材料离子的极化率愈大，那么介电常数，折射率。
介电晶体产生压电效应的对称性条件是。
透明铁电陶瓷作为二进位存储器的原理是基于其效应。
低温脆性常发生在具有结构的金属及合金中，而在（结构的
金属及合金中很少发现。
典型的疲劳断口一般包括、和。
一般齿轮摩擦副在滚动兼滑动时，接触应力的向齿轮的
（移动，常发生的磨损失效形式是。
:
-Al2O3是结构，其体膨胀系数与线膨胀系数的关系是
61•顺磁材料的磁化强度与磁场强度之间呈关系。
62.铁磁性材料在温度之上，铁磁性破坏。
63.光导纤维利用了电介质材料的原理。
64.位移式极化是一种的极化，极化过程不消耗。
65.电介质材料的相对折射率愈大，那么反射系数，散射系数
66.介电晶体产生热释电效应的对称性条件是。
67.电控光闸的原理是基于透明铁电陶瓷材料的效应。
68.铁电陶瓷材料有自发极化的方向。
三、简答题
1.如何利用磁畴解释铁磁性材料的自发磁化过程，并画出示意图。
2.试解释超导磁悬浮列车性能与超导材料临界转变温度、临界磁场强度和临界电流密度的
关系。
3.试阐述本征半导体、n-型半导体和p-型半导体的导电机理的差异。
4.简述热释电效应的形成机制及其应用。
5.材料电击穿的三种根本形式，并加以说明。
6.简述低温脆性现象及其物理本质。
7.材料热膨胀的本质？
与热容有何联系？
8.分别举出半导体热敏效应、光敏效应、压力敏感效应的应用例子，并加以说明
9.简述介质极化的根本形式及电场频率对极化损耗的影响。
10.分析材料透光性的影响因素
11.举出压电材料应用的三个例子，并加以说明
12.请比拟布式硬度、洛氏硬度、维氏硬度的共同点和区别？
13.简述影响屈服强度的因素。
14.试推导各向同性材料的“体膨胀系数〞与“线膨胀系数〞之间的关系。
15.试以安培分子环流学说解释物质的磁现象。
16.金属的热电现象包括3种根本热电效应，请问是哪三种效应？
并分别给出它们的定义。
17.半导体的导电性受环境影响会产生相应的敏感效应，试阐述光的照射对某些半导体材料
电阻的影响及产生影响的原因。
18.简述低温脆性现象及其物理本质。
19.热导率〔或热导系数〕的两种单位分别是什么？
两种单位之间的关系是什么？
20.试以磁畴解释铁磁性物质的自发磁化过程。
21.简述材料对光的吸收是怎样一个过程。
22.试列举三类压电材料〔压电单晶、陶瓷压电材料、高分子压电材料〕各自的特点。
23.试述表征材料蠕变特性的常用三种性能指标的意义及各自的适用范围。
24.推导在稳定传热条件下的热导率公式。
25.简述材料超导电性的概念及超导材料的三个重要性能指标。
26.试举出三个半导体材料应用的例子并加以说明。
27.弹性的不完整性包括哪些现象并加以说明。
28.硬度试验方法包括哪几大类？
每一类中分别举出几种硬度？
29.接触疲劳的发生过程及与一般疲劳的关系。
30.简述材料热导率的测量原理以及测量仪器的特点。
31.试举出三个激光应用的例子并进行说明。
32.简述全反射的概念及其在光纤上的应用原理。
33.简述缺口效应包括哪些效应。
34.疲劳断裂有哪些特点，如何从断口特征判断疲劳断裂与冲击断裂？
35.绘制出退火态低碳钢的应力应变曲线，在图中标出6、二b、二e、-勺、'•gt，并说明
其所包括哪几个阶段。
36.哪些材料容易表现出低温脆性？
工程上常用哪些方法评定材料的低温脆性？
37.同一种材料的多晶体和单晶体之间热导率的差异如何？
并分析造成这种差异的原因。
38.简述超导材料的三个重要技术指标的概念〔临界温度、临界电流密度和临界磁场强度〕与其使用性能之间的关系。
39.简述高分子磁性材料的优点及其应用。
40.解释平面应力和平面应变状态，并用应力应变参数表述这两种状态。
41.试说明高温蠕变和应力松弛间的异同点。
42.试根据半导体的禁带宽度解释半导体的光敏效应，并简述其应用。
43.简述温度、冷塑性变形、应力和合金化对金属导体导电性的影响。
44.举例说明热释电体的应用。
45.缺口会对材料的力学性能将产生哪些影响？
如何评定材料的缺口敏感性？
46.试比拟晶体材料和非晶体材料的热学性能〔热膨胀和热导率〕。
47.试根据半导体的电压敏感效应，并简述其应用。
48.简述材料透光性的影响因素。
49.举例说明铁电体的应用。
50.简述硬磁材料的特点及其应用。
51.机件的磨损过程可分为几个阶段？
每个阶段各有什么特征？
52.试解释电子天平的工作原理。
53.火灾报警器的工作原理是什么。
54.试解释磁盘存储信息的原理。
55.屈服强度表征材料的什么性能，简述影响屈服强度的主要因素。
56.
57.
58.
59.
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四、
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2.
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4.
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7.
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10.
11.
试述应力松弛的本质及提高构件抵抗应力松弛应采取的措施。
试解释利用压电效应探测潜艇的原理。
试述非接触测定高温物体的原理。
解释磁头读取数据的原理。
简述矫顽磁场的概念。
计算题
假设将一根直径为2mm的载流直导线通过电流强度为3.14mA的直流电场，试计算所产
生的磁场强度？
假设换成直流环形线圈产生，应选用多大的环半径？
■210
通常纯铁的s=2J/m，E=2105MPa，a°=2.510m，试求其理论断裂强度。
某一拉伸试样第一次由5mm拉伸至8mm第二次再由8mm拉伸至10mm请分别计算两次
拉伸的工程应变〔；1、；2、；总〕和真应变〔e1、e2、e总〕。
假设在一根直径为2mm的直导线中通过电流强度为3.14mA的直流电，可产生多大磁场
强度的磁场？
假设换为直流环形线圈产生该磁场，环形线圈的直径应是多大？
一个典型拉伸试样的标距为50mm直径为15mm试验后将试样对接起来以重现断裂时
的外形，试问：
〔1〕假设对接后的标距为78mm其伸长率是多少？
〔2〕假设缩颈处最小直径为7.5mm,那么断面收缩率是多少？
现欲采用电磁线圈产生大小为10A/m的磁场，其核心材质的绝对磁导率为
Tm/A，该磁场能产生多大的磁感应强度？
其磁化率及相对磁导率为多少？
」0=
4二10-7〔H/m〕。
假设将一根直径为2mm的载流直导线通过电流强度为12.56mA的直流电场，试计算所产
生的磁场强度？
假设换成长的直流螺线圈产生，为了减小空间，应将其扎成几匝？
某一拉伸试样第一次由10mm拉伸至12mm第二次再由12mm拉伸至15mm请分别计算
两次拉伸的工程应变〔；1、工、；总〕和真应变〔e1、e2、e总〕。
拟采用电磁线圈产生大小为10A/m的磁场，要求该磁场能产生的磁感应系数不低于0.2T。
试计算作为该电磁线圈核心材料的磁导率及相对磁化率。
真空磁导率为4二10-7
〔H/m〕。
正火45钢的'b=610MPa，匚J=300MPa，试用Goodman公式绘制faxCmin〕一、m
=^斗〔1_厶〕
疲劳图，并确定J"，"0，'—等疲劳图。
〔Goodman公式为"b〕
1/2
现有一块屈服强度f=1500MPa，断裂韧度KC=65MPam的厚板，经探伤发
现厚板内部有一个4mm长度横向穿透型裂纹〔丫=丁兀〕,假设该板在轴向拉应力
:
二=600MPa下工作，请计算：
〔1〕裂纹尖端应力场强度因子KI及塑性区宽度R0；〔2〕
裂纹失稳扩展到临界应力。
12.某一压力容器的层板上有一长度为2a=42mm的横向穿透裂纹〔“=二〕，容器每次
升压和降压交变应力为！
二=100MPa，通过计算该容器允许的临界裂纹长度
2ac=225mm。
设该容器钢材的疲劳裂纹扩展速率符合Paris公式，且参数
_10
c=210，n=3,试估算该容器的疲劳寿命？
13.某压力容器有一长
42mm直穿透裂纹。
受交变应力厶二-。
根据材料的断裂韧
da103
210〔K〕3
度判定容器的临界裂纹尺寸为325mm测定裂纹扩展速率为dN•。
试
估算容器的疲劳寿命和经过5万次循环后的裂纹尺寸。
〔人K〔二J二a，―二〕
14.试用裂纹长度为2a的无限大板中心穿透裂纹延长线上应力强度分布公式二y=Ki/2~X，计算平面应力条件下裂纹前端塑性区的真实大小。
其中材料的屈服强度为二S，计算时需考虑应力松弛的影响。
15.在无限大厚板中心有一穿透裂纹2a^2-0mm，设板受垂直于裂纹的交变应力，其中
最大应力'「吶"210MPa，最小应力二min=-50MPa。
板材的
Kg=60MPa/m，AQh=6.0MPadm；Paris公式中的参数C=4"0」2、
疲劳寿命。
16.某构件中存在长度为2a0的中心穿透裂纹，构件材料的断裂韧性为Kc。
假设该构件
在最大应力为匚的脉动应力下工作，且=二-7「Kth。
试用疲劳裂纹扩展速率
s为裂纹面上单位面积的外表能。
证明材料的抗拉强度只与应变硬化指数和应变硬化系数有关。
论述介质的松弛极化的种类及其引起的损耗与电场频率之间的关系。
六、综合题
损耗的过程，并在右图中每个箭头的位置标注能量的大小。
3.下列图为退火低碳钢和淬火高碳钢的应力应变曲线，试判断图1和图2哪种是退火低碳钢
应力应变曲线。
说明这两种曲线的差异，从应力应变曲线中可以得到哪些力学性能指
标？
图1图2
4.推导均匀变形材料的延伸率和断面收缩率J的关系式。
5.绘制出磁滞回线，并解释饱和磁化强度、矫顽力、磁能积和磁导率的概念。
6.某大型厚板结构〔属于平面应变〕，所受的工作应力二二560MPa，板中心有一裂
纹长度2a=6mm的穿透型裂纹〔心=^』荷〕，材料的性能指标如下表所示:
温度〔°C〕
6（MPa）
KIC（MPa-m1/2）
-50
1000
30
-30
900
50
0
800
90
50
700
150
7.试求：
①该构件在哪个温度点使用时平安？
②该构件在0C和50C时的塑性区大小R。
③用作图法求出该材料的低温脆性转变温度TK。
8.绘制出电滞回线的曲线，并解释饱和极化强度、剩余极化强度和矫顽场强的概念。
9.拟用某种热导率测量仪测定如下图的圆筒试样的热导率：
内柱面半径为r1、外柱面
半径为r2、长度为L;试样的内壁面温度均匀，恒为T1、外壁面温度也均匀，恒为T2,
且T1>T2，热量由内柱面流向外柱面。
试推导此时热导率■的表达式。
10.论述压电陶瓷材料预极化的条件。
11.试以位能曲线解释材料热膨胀的机理。
12.论述介电材料极化损耗的影响因素。
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