2008材料物理考题答案(B)

课程号： 0302053

《材料物理A》期末考试试卷B标准答案

考试形式：闭卷考试 考试时间：120分钟

二、简答题(每小题5分，共40分) 1. ?m?40GPa，?c?28.3GPa

2．（1）由于晶体微观结构中存在缺陷，当受到外力作用时，在这些缺陷处就会引起应力集中，导致裂纹成核。

（2）材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹。 （3）由于热应力形成裂纹。

3．(1)提高原材料纯度, (2) 掺加外加剂, (3) 改变工艺措施

4．τ是连续碰撞两次的时间，e是电子的电量，m*是电子的有效质量；主要因素有：电子和空穴有效质量的大小，散射的强弱，掺杂浓度和温度。

5．重要意义：建立了宏观量?r与微观量?之间的关系，提供了计算介电性能参数的方法；

适用范围：分子间作用很弱的气体、非极性液体和非极性固体，一些NaCl型离子晶体和具有适当对称的晶体。 6．典型矩磁材料的磁滞回线： 绘图（2分）

磁滞回线呈矩形，在两个方向上的剩磁可用于表示计算机二进制的“0”和“1”，故适合于制成“记忆”元件。 （3分）

7．当金属温度升高时，自由电子碰撞的次数增多，阻碍了电子的运动，因而电阻增大。而半导体当温度升高时才能激发出电子，并且是少数的，因而电阻减小。

8．介质损耗的概念：（2分）电介质在电场作用下，在单位时间内因发热而消耗

的能量，称为电介质的损耗功率，简称介质损耗。

介质损耗的分类：（3分）电导损耗、极化损耗、电离损耗、结构损耗、宏观结构不均匀的介质损耗。

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三、计算题（每小题10分，共20分）

1. 无机材料绝缘电阻的测量试样的外径?＝50mm，厚度h=2mm，电极尺寸如

下图所示，其中D1＝26mm，D2＝38mm，D3＝48mm，另一面为全电极。采用直流三端电极法进行测量。

（1）请画出测量试样体电阻率和表面电阻率的接线电路图。（4分） （2）若采用500V直流电源测出试样的体电阻为250M?，表面电阻为50M?，计算该材料的体电阻率和表面电阻率。（6分）

?V?1.0048?108? ?s?8.28?108?

2.康宁玻璃（硅酸铝玻璃）

r1 a rA 2 V b g h E 具有下列性能参数：热导率?= 0.021J/(cm.s.℃)；线膨胀系数?= 4.6χ10-6/℃；极限抗拉强度?f= 7.0kg/mm2, 弹性模量

E=6700Kg/mm2,切变模量μ=0.25。求第一及第二热冲击断裂抵抗因子。

?f?1???

解：根据 =170.3oC （5分）?Tmax?E?

??f?1??? R ? ? ? ? R ? 3 . 577 (cm .s ) （5分）

E?

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四．综合分析题（10分）

简述固体热膨胀的微观机理，并分析影响热膨胀的因素。

机理分析：固体材料的热膨胀本质，归结为点阵结构中的质点间的平均距离随温度升高而增大。由图1可以看到，质点在平衡位置两侧时，受力并不对称。

（2分）

固体材料的热振动是一种非线性振动，如图2所示，由于势能曲线不对称, 所以平衡位置不在r0，而在r1?ra?rb。随着温度的升高，粒子的振动总能量依2次增为E(T2),E(T3)…所以平衡位置依次增为r1，r2 ，r3 … （3分）

影响热膨胀因素有：

成分与相变对膨胀系数的影响； 晶体缺陷对热膨胀的影响； 晶体各向异性对热膨胀的影响； 工艺因素对膨胀系数的影响；

温度对膨胀系数的影响； （5分）

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