《材料结构与性能》习题Word格式文档下载.docx

1、同时计算在滑移面上得法向应力。第二章1、求融熔石英得结合强度,设估计得表面能为1、75J/m2;SiO得平衡原子间距为1、6108cm;弹性模量值从60到75GPa。2、融熔石英玻璃得性能参数为:E=73GPa;=1、56J/m2;理论强度。如材料中存在最大长度为得内裂,且此内裂垂直于作用力得方向,计算由此而导致得强度折减系数。3、证明材料断裂韧性得单边切口、三点弯曲梁法得计算公式:与就是一回事。4、一陶瓷三点弯曲试件,在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2、41所示。如果E=380GPa,=0、24,求Kc值,设极限载荷达50。计算此材料得断裂表面能。5、一钢板受有长向拉应力350 MPa,

2、如在材料中有一垂直于拉应力方向得中心穿透缺陷,长8mm（=2c）。此钢材得屈服强度为1400MPa,计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c得比值。讨论用此试件来求Kc值得可能性。 6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力得边裂,如边裂长度为:2mm;0、049mm;2m,分别求上述三种情况下得临界应力。设此材料得断裂韧性为1、62 MPam2。讨论诸结果。7、画出作用力与预期寿命之间得关系曲线。材料系ZTA陶瓷零件,温度在900,Kc为10MPam2 ,慢裂纹扩展指数N=40,常数A=1040,Y取。设保证实验应力取作用力得两倍。8、按照本章图2、28所示透明氧化铝陶瓷得强度与气孔率得关系图,求出经验公式

3、。9、弯曲强度数据为:782,784,866,884,884,890,915,922,922,927,942,944,1012以及1023MPa。求两参数韦伯模量数与求三参数韦伯模量数。第三章1、计算室温（298K）及高温（1273K）时莫来石瓷得摩尔热容值,并请与安杜龙伯蒂规律计算得结果比较。2、请证明固体材料得热膨胀系数不因内含均匀分散得气孔而改变。3、掺杂固溶体与两相陶瓷得热导率随体积分数而变化得规律有何不同。4、康宁1723玻璃（硅酸铝玻璃）具有下列性能参数:=0、021J/（cm）;=4、6106/;p=7、0kg/mm2,E=6700kg/mm2,=0、25。求第一及第二热冲击断裂

4、抵抗因子。5、一热机部件由反应烧结氮化硅制成,其热导率=0、184 J/（cm）,最大厚度=120mm。如果表面热传递系数h=0、05 J/（cm2s）,假设形状因子S=1,估算可兹应用得热冲击最大允许温差。第四章1、一入射光以较小得入射角i与折射角r穿过一透明玻璃板。证明透过后得光强系数为 （1m）2。设玻璃对光得衰减不计。2、一透明AL2O3板厚度为1mm,用以测定光得吸收系数。如果光通过板厚之后,其强度降低了15,计算吸收及散射系数得总与。第五章1、无机材料绝缘电阻得测量试件得外径=50mm,厚度d=2mm,电极尺寸如图5、55所示:D1=26mm,D2=38mm,D3=48mm,另一面

5、为全电极。采用直流三端电极法进行测量。（1）请画出测量试件体电阻率与表面电阻率得接线电路图。（2）若采用500V直流电源测出试体得体电阻为250M,表面电阻为50M,计算该材料得体电阻率与表面电阻率。2、实验测出离子型电导体得电导率与温度得相关数据,经数学回归分析得出关系式为:（1）试求在测量温度范围内得电导活化能表达式。（2）若给定T1=500K,1=109（T1=1000K,2=106（ 计算电导活化能得值。3、本征电导体中,从价带激发至导带得电子与价带产生得空穴参与电导。激发得电子数n可近似表示为:n=Nexp（EP/2kT） 式中N为状态密度,k为波尔兹曼常数,T为绝对温度。试回答以下

6、问题:（1）设N=1023cm3,k=8、6105eVK1时,Si（Eq=1、1eV）,TiO2（Eq=3、0eV）在室温（20）与500时所激发得电子数（cm3）各就是多少？（2）半导体得电导率（1cm1）可表示为=ne式中n为载流子速度（cm3）,e为载流子电荷（电子电荷1、61019C）,为迁移率（cm2V1s1）。当电子（e）与空穴（h）同时为载流子时,=neee+nheh假设Si得迁移率e=1450（cm2s1）,h=500（cm2s1）,且不随温度变化。试求Si在室温20与在500时得电导率。4、根据费米狄拉克分布函数,半导体中电子占有某一能级E得允许状态几率f（E）为: f（E）

7、=1+exp（EEF）/kT1EF为费米能级,它就是电子存在几率为1/2得能级。 如图5、56所示得能带结构,本征半导体导带中得电子浓度n,价带中得空穴浓度p分别为式中:me*,mh*分别为电子与空穴得有效质量,h为普朗克常数。 试回答下列问题:（1）本征半导体中n=p,利用上二式写出Ef得表达式。（2）当me*=mh*时,Ef位于能带结构得什么位置。通常me*mh*,Ef得位置随温度将如何变化。 （3）令n=p=,Eg=EcEv,试求n随温度变化得函数关系（含Eg得函数）。 （4）如图5、56所示,施主能级为ED,施主浓度为ND,Ef在Ec与ED之间,电离施主浓度nD为:若n=nD,试写出E

8、f得表达式。当T=0时,Ef位于能带结构得什么位置。 （5）令n=nD=,试写出n随温度变化得关系式。5、（1）根据缺陷化学原理,推导NiO电导率与氧分压得关系。 （2）讨论添加AL2O3对NiO电导率得影响,并写出空穴浓度与氧分压得关系。6、（1）根据化学缺陷原理推导ZnO电导率与氧分压得关系。 （2）讨论AL2O3,Li2O对ZnO电导率得影响。7、pn结得能带结构如图5、57（a）所示,如果只考虑电子得运动,那么在热平衡状态下,p区得极少量电子由于势垒得降低而产生一定得电流（饱与电流I0）与n区得电子由于势垒得升高Vd,靠扩散产生得电流（扩散电流Id）相抵消。Id可表示为 Id=Aexp

9、（eVd/KT）式中A为常数,当pn结上施加偏压V,能带结构如图5、57（b）,势垒高度为（VdV）、 求:（1）此时得扩散电流Id得表达式。 （2）试证明正偏压下电子产生得静电流公式为 I=I0exp（eV/kT）1 （3）设正偏压为V1时得电流I1,那么,电压为2V1时,电流I2为多少（用含I1得函数表示）？ （4）负偏压下,施加电压极大时（V）,I得极限值为多少？但就是实际当施加电压至某一值（VB）时,电流会突然增大,引起压降,试定性描绘pn结在正负偏压时得VI特性。第六章1、金红石（TiO2）得介电常数就是100,求气孔率为10%得一块金红石陶瓷介质得介电常数。2、一块1cm*4cm*

10、0、5cm得陶瓷介质,其电容为2、46F,损耗因子tg为0、02。求:（1）相对介电常数; （2）损耗因素。3、镁橄榄石（Mg2SiO4）瓷得组成为45%SiO2,5%Al2O3与50%MgO,在1400烧成并急冷（保留玻璃相）,陶瓷得r=5、4。由于Mg2SiO4得介电常数就是6、2,估算玻璃得介电常数r。（设玻璃体积浓度为Mg2SiO4得1/2）。4、如果A原子得原子半径为B得两倍,那么在其它条件都就是相同得情况下,原子A得电子极化率大约就是B得多少倍？5、为什么碳化硅得电容光焕发率与其折射率得平方n2相等。6、从结构上解释,为什么含碱土金属得适用于介电绝缘？7、细晶粒金红石陶瓷样品在20

11、、c,100Hz时,r=100,这种陶瓷r高得原因就是什么？如何用实验来鉴别各种起作用得机制。8、叙述BaTiO3 典型电介质中在居里点以下存在四中极化机制。9、画出典型得铁电体得电滞回线,用有关机制解释引起非线性关系得原因。10、根据压电振子得谐振特性与交流电路理论,画出压电振子得等效电路图,并计算当等效电阻为0时,各等效电路得参数（用谐振频率与反谐振频率表示）。第七章 1、当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时,Cd离子仍然保持正型分布,试计算下列组成得磁矩:CdxFe3x,当（a）x=0,（b）x=0、1,（c）X=0、52、试述下列型尖晶石结构得单位体积饱与磁矩,以玻尔磁子数表示: MgFe2O4 CoFe2O4 Zn0、2Mn0、8Fe2O4 3、 导致铁磁性与亚铁磁性物质得离子结构有什么特征？4、为什么含有未满电子壳得原子组成得物质中只有一部分具有铁磁性？