性能学思考题与答案

1、第五周1. 请分析人类历史上曾使用的建 ,构筑物材料 ,从所使用的材料的性能的角度阐述其开发历程以及你认为可能的开发研究的方向。2 从所使用的材料的性能的角度简述人类炊具使用和开发的历 程以及现代炊具材料开发研究的方向。要求：简述炊具材料的发展历史沿革，说明各中炊具材料所具备的性能及优缺点， 分析炊具材料需具备哪些性能， 探讨现代炊具材料 开发研究的方向。第六周1. 弹性变形的本质正常状态下 , 材料晶格中的离子受离子间相互作用力控制保持在其平衡位置 仅作微小热振动 . 离子间作用力包括由正离子和自由电子间库仑力所产生的 引力和由离子之间电子壳层产生应变所产生的斥力 , 引力和斥力都是离子间

2、距离的函数 , 在离子的平衡位置合力为零 .当外力作用于离子时 , 合力曲线零 点位置改变 , 离子位置随之相应调整 , 即产生位移 , 离子位移的总和在宏观上 表现为材料的变形 . 外力去除后离子依靠彼此之间的作用力回到原来的平衡 位置, 宏观变形随之消失 ,即弹性变形的可逆性 .2. 虎克定律的近似性 虎克定律是由实验建立的描述无机材料 ,金属, 木材等许多重要材料在正常温 度,不大应力作用下产生弹性变形时 ,应力与应变之间的关系 , 应变与应力成 正比, 比例系数为材料的弹性模量 . 但是根据弹性变形的双原子模型 , 离子间 相互作用力与离子间弹性位移的关系是抛物线关系 , 合力曲线有最

3、大值 Fmax, 如果外加拉应力略大于Fmax就意味着可以克服离子间引力而使其分离，Fmax 是弹性状态下的理论断裂抗力 , 此时相应的离子弹性变形量可达 25%.但实际 工程材料由于不可避免存在各种缺陷 , 杂质, 气孔, 微裂纹 , 因而实际断裂抗力 远小于Fmax时,材料就发生了断裂或塑性变形，实际材料的弹性变形只相当 于合力曲线的起始阶段 , 近似为一直线 , 因此虎克定律所表示的外力 - 位移曲 线关系是近似正确的 .3. 弹性模量的物理本质 弹性模量的本质是原子间结合强度的一个标志 ,是材料对弹性变形的抗力 .弹 性模量实际上和原子间结合力曲线上任一受力点的曲线斜率有关 .因此凡影

4、 响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量 , 如键合方式 ,晶体结构 ,化学成分 , 微观组织 ,温度 ,加载方式及速度等 .4. 推导两相复合体系的上限和下限弹性模量公式第七周1、典型蠕变曲线的形状及相应的变形机制是什么？ 典型蠕变曲线分为四段 : 起始段，在外力作用下发生瞬时弹性形变，若外 力超过试验温度下的弹性极限， 则这一段也包括一部分塑性形变； 第一阶 段蠕变，也叫蠕变减速阶段，应变速率随时间递减；曲线越来越平缓；第 二阶段蠕变，也叫稳态蠕变阶段，蠕变速率几乎不变；第三阶段蠕变，也 叫加速蠕变阶段， 应变率随时间增加而增加， 蠕变曲线变陡，到最后断裂。 当外力和温度不同时， 蠕变曲线

5、仍保持几个阶段的特点， 但是各段时间及 倾斜程度将变化。减速阶段蠕变主要是由于无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以 发生运动，在高温下原子热运动加剧， 使位错从障碍中解放出来引发蠕变。 热运动有助于使位错从障碍中解放出来， 并使位错运动加速， 当受阻碍较 小，容易运动的位错解放出来完成蠕变后， 蠕变速率就会降低， 这就是蠕 变减速阶段的特点； 另外由于蠕变变形逐渐产生形变硬化， 使位错源开动 的阻力和位错滑动的阻力逐渐增大， 致使蠕变速率不断降低， 因此形成了 减速蠕变阶段； 由于形变硬化的不断发展， 促进了动态回复的发生， 使材 料不断软化。 当形变硬化和回复软化达到动态平衡时， 蠕变速

6、率遂为一常 数，因此形成了恒速蠕变阶段； 如果继续增加温度或延长时间， 受阻碍较 大的位错也能进一步解放出来，引起蠕变加速阶段。2、材料蠕变性能的影响因素有哪些？影响材料蠕变的因素主要有两个方面， 一是内部因素， 一是外部因素。 内 部因素主要包括化学成分、 晶体结构和显微结构。 外部因素主要是应力和 温度1) 材料的成分不同，蠕变的热激活能不同，组成相同，单独存在和形成 化合物，蠕变形为不一样； 晶体结构的影响： 结合力大不易发生蠕变， 共价键结构程度增加，抗蠕变性能好2) 显微结构主要是气孔率、晶粒尺寸和玻璃相：气孔率 气孔减少抵 抗蠕变的有效截面积，气孔率增加，蠕变率增加；晶粒尺寸的印象

7、： 金属材料 使用温度低于等强温度，细化晶粒可以提高强度；使用 温度高于等强温度，粗化晶粒可以提高钢的蠕变极限和持久强度，但 晶粒太大会降低钢的高温塑性和韧性。 陶瓷材料 不同的晶粒尺寸 决定了控制蠕变速率的蠕变机理不同。 晶粒尺寸很大，蠕变速率 受位错滑动和晶内扩散的控制； 晶粒尺寸较小时， 情况比较复杂， 蠕变速率可能受晶界扩散、晶界滑动机制所控制，也可能是所有机制 的混合控制；玻璃相能够提高材料致密化程度，但是降低蠕变性能， 玻璃相与晶粒不润湿 抗蠕变性能好，润湿程度增加，抗蠕变性能 下降。3) 应力的影响：高应力下蠕变速率高，低应力下蠕变速率低。应力对蠕 变的影响主要是改变蠕变机制，陶

8、瓷材料蠕变试验结果表明，在低应 力范围，扩散蠕变机理起控制作用，而在中、高应力范围，位错运动 机理起控制作用。4) 蠕变是热激活过程，蠕变激活能和扩散激活能都是温度的减值函数， 随着温度的改变而改变，它们的相对关系，影响着蠕变机制。3、材料的粘性的影响因素有哪些1) 温度。不同类型的材料，其粘度随温度的变化规律差别很大。一般 的，温度升高，粘度下降。2) 时间。在玻璃转变区域内，形成玻璃液体的粘度与时间有关。从高 温状态冷却到退火点的试件，其粘度随时间增加而增加，而预先在 退火点以下恒温处理一定时间后的试件，其粘度随时间而降低。3) 组成。组成对无机氧化物粘度的影响很大。硅酸盐材料的粘度总是

9、随着不同改性阳离子的加入而变化。在复杂氧化物玻璃中，改性阳 离子的加入在任何给定温度下，总会使粘度降低。1、材料屈服强度与晶格能之间的关系，为什么？ 当应力超过弹性极限后， 变形增加较快， 此时除了产生弹性变形外， 还产生部分 塑性变形。当应力达到某点后， 塑性应变急剧增加， 曲线出现一个波动的小平台， 这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。 由于下屈服点的数值较为稳定， 因此以它作为材料抗力的指标， 称为屈服点或屈 服强度(cs或C 0.2。有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的 塑性变形 (0.2)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强

10、度(yieldstrength )。实际晶体中存在位错缺陷 , 当受到剪应力作用时 ,并不是晶体内部两部 分整体相互错动 ,而是位错在滑移面上沿滑移方向运动 ,实际晶体的滑移是位错运 动的结果 ,实际晶体的滑移是位错运动的结果 ,使位错运动所需的力比使晶体两部 分整体相互滑移所需的力小得多 .微观上位错开始滑移即是屈服的开始 ,而使晶体 两部分相互滑移要克服的即是晶格能 ,因此材料的屈服强度要比晶格能小得多 .4、金属、无机非金属单晶、陶瓷材料塑性变形能力大小顺序？塑性变形能力金属 无机非金属单晶 陶瓷,因为材料的塑性变形能力主要跟晶体 的滑移系统有关 ,金属晶体中金属键没有方向性 ,滑移系数

11、目多 ,而无机材料的离 子键和共价键具有明显的方向性 ,同号离子相遇 ,斥力极大 ,只有个别滑移系统才 能满足几何条件与静电作用条件 ,晶体结构越复杂 ,满足这种条件就越困难 .而多 晶陶瓷 ,其晶粒在空间随机分布 ,不同方向的晶粒 ,其滑移面上的剪应力差别很大即使个别晶粒已经达到临界剪应力而发生滑移，也会受到周围晶粒的制约，使滑移 受到阻碍而终止.5、提高材料屈服强度的措施有哪些，依据是什么？提高材料屈服强度的方法主要有：细化晶粒、固溶强化、第二相强化等。 其影响材料屈服强度的主要因素有：晶体结构，晶界与亚结构，溶质元素,第 二相，温度及应力状态.材料屈服强度理论上说是位错开始运动所需的临界

12、 应力，其值由位错运动所受的各种阻力决定， 位错运动的阻力包括晶格阻 力和位错间交互作用产生的阻力，都与晶体结构有关；实际使用的材料很 多都是多晶材料，晶界也是位错运动的重要障碍，晶界越多，对材料的屈 服强度的提高贡献越大，晶界增多即晶粒尺寸减小，晶粒越小，屈服强度 越高；固溶合金中溶质原子与溶剂原子直径不同， 产生晶格畸变应力场会 使位错运动受阻，提高屈服强度，同时溶质与溶剂间的电学交互作用也能 提高屈服强度；在材料中加入细小弥散的第二相质点，位错线绕过不可变 形质点或切过可变形质点6、举例说明超塑性的应用超塑性的铝合金已经商品化，如英国的 Supral 100 (Al 6Cu 0.4Zr)

13、 和加拿大的Alcan 08050 (Al 5Ca-5Zn)。铝板可在300600C时利用 超塑性成型为复杂形状，所用模具费用降低至普通压力加工模具费用的十 分之一，因此它具有和薄钢板、铝压铸件及塑料模压件相竞争的能力。据推测，最近超塑性成形工艺将在航天、汽车、车厢制造等部门中广泛采用， 所用的超塑性合金包括铝、镁、钛、碳钢、不锈钢和咼温合金等。第八周1. 传统强度-应力设计方法与断裂韧度设计方法之间的异同及依据传统的强度-应力设计方法把材料和构件作为连续、均匀、各向同性的受载物体 进行力学分析，确定危险面的应力应变，考虑安全系数后，对材料提出相应的强 度、塑性和韧度的要求，防止断裂和其他失效

14、形式的发生。断裂韧度设计方法：利用应力应变分析方法，研究裂纹尖端附近的应力应变场， 提出应力场强度因子及对应的断裂韧度和 K判据，或者是利用能量分析法 ，究 裂纹扩展时系统能量的变化，提出能量释放率及对应的断裂韧度和G判据。实际材料中很难避免裂纹的存在，裂纹的存在破坏了材料和构件的连续性和均匀 性，传统设计方法无法定量计算裂纹体的应力和应变。而且经典的强度理论是在 不考虑裂纹的萌生和扩展的条件下进行强度计算的，为断裂时瞬时发生的。然而 实际上无论哪种裂纹都有萌生、扩展、直至断裂的过程，因此断裂很大程度上决 定于裂纹萌生抗力和扩展抗力，而不是总决定于永断面尺寸计算的名义断裂应力 和断裂应变。2.

15、 影响材料脆性断裂的因素有哪些？如何改善材料的脆性提高韧性？内部因素(1) 化学成分的影响金属材料：提高断裂韧性一一细化晶粒的合金元素因提高强度和塑性降低断裂韧性一一强烈固溶强化的合金元素因大大降低塑性，形成金属间 化合物并呈第二相析出的合金元素，降低塑性有利于裂纹扩展。陶瓷材料：提高材料强度的组元，都将提高断裂韧性。(2) 基体相结构和晶粒尺寸的影响基体相的晶体结构不同，材料发生塑性变形的难易和断裂机理不同，断裂 韧性发生变化。一般来说，基体相晶体结构易于发生塑性变形，产生韧性断裂，材料的断 裂韧性就高。面心立方固溶体容易发生滑移变形而不产生解理断裂，并且形变硬化指数较 高，其断裂韧性较高。

16、对于陶瓷材料，可以通过改变晶体类型调整断裂韧性的高低。一般来说，细化晶粒既可以提高强度，又可以提高塑性，那么断裂韧性也可 以得到提高。但是，在某些情况下，粗晶粒的Klc反而较高。(3) 夹杂和第二相的影响非金属夹杂物和第二相的存在对金属材料的断裂韧性的影响归纳为第一非金属夹杂物往往使断裂韧性降低第二脆性第二相随着体积分数的增加，使断裂韧性降低第三 韧性第二相当其形态和数量适当时，可以提高材料的断裂韧性。 对于陶瓷材料和复合材料，常利用适当的第二相提高其断裂韧性。(4) 显微组织的影响显微组织的类型和亚结构将影响材料的断裂韧性。板条马氏体主要是位错亚结构，具有较高的强度和塑性一一断裂韧性较高 针

17、状马氏体主要是孪晶亚结构，硬度高而脆性大一一断裂韧性较高 夕卜部因素：(1) 温度对大多数材料，温度的降低通常会降低断裂韧性(2) 应变速率应变速率对断裂韧性的影响类似于温度，增加应变速率相当于降低温度 使Kc值下降。第九周1. 什么叫脆性断裂行为？在某种特定条件下，有些材料在外加载荷未达到材料的理论强度极限应力时， 也会发生突然断裂。表现出的材料断裂发生在宏观弹性应变状态下，断裂过 程没有经过宏观塑性流变阶段而直接发生。这种断裂方式称为脆性断裂脆性 断裂几乎没有什么先兆，只发生很小的永久变形，很难事先察觉，因此是一 种极其危险的断裂形式，无机非金属材料断裂多以脆性断裂为主。2. 无机材料为什

18、么容易发生脆性断裂无机材料在外力作用下没有或很少塑性形变，呈现出脆性，破坏时往往是 脆性断裂，抗冲击性能也很差.在外力作用下，任意一个结构单元上主应力面 的拉应力足够大时，尤其在那些高度应力集中的特征点（内部和表面的缺陷 和裂纹）附近的单元上，所受到的局部拉应力为平均拉应力的数倍时，此过 分集中的拉应力如果超过材料的临界应力值，将会产生裂纹或裂纹的扩展导 致脆性断裂。3. 理论断裂强度定义，材料实际断裂强度与理论强度有很大差异？材料强度是材料抵抗外力作用时所表现出来的一种性质。决定材料强度的 最基本的因素是分子、原子离子 之间结合力。在外加正应力的作用下将晶体中的两个原子面沿垂直于外力方向拉断

19、所需的应力称为理论结合断裂 强度。因为材料的断裂不是两部分晶体同时沿整个界面拉断，而是裂纹扩展的结 果。实际材料是含有裂纹的缺陷体，含有裂纹的材料在受力时，其内部应力将 发生改变，当平均应力还很低时，裂纹尖端的应力集中已达到很高值 （c th ） 从而使裂纹快速扩展并导致脆性断裂。因此材料的实际结合强度与理论结合 强度有很大差异.4. 如何提高无机材料的强度材料形变和断裂分析知控制强度的主要参数有弹性模量E、断裂表面能丫和裂纹尺寸c。把裂纹看作各种缺陷的总和。强化措施从消除缺陷和阻止裂纹 发展出发。主要措施有微晶、高密度与高纯度：消除缺陷，提高晶体的完整性要求材 料细、密、匀、纯；提高抗裂能力

20、与预加应力：人为地预加应力，在材料表面 造成一层压应力层，可以提高材料的抗拉强度；化学强化：通过改变表面化学 的组成，使表面的摩尔体积比内部大，通常用大离子置换小离子，外表面抛光 及化学处理消除表面缺陷提高强度；相变增韧：利用多晶多相陶瓷中某些相成 分在不同温度的相变，从而增韧；弥散增韧：在基体中渗入具有一定颗粒尺寸 的微细粉料，达到增韧的效果。5. 释材料强度的尺寸效应材料强度的尺寸效应指的是材料的强度与尺寸有关 ，纤维和晶须强度高，而 大试件强度偏低.这是因为试件大，含有危险裂纹的机会多.6. 么无机材料强度具有统计性质根据Griffith 微裂纹理论,断裂起源于材料中存在的最危险裂纹,由

21、于裂纹 的长度在材料内的分布是随机的，有大有小,所以临界应力也有大有小，具有 分散的统计性.第十周1. 影响材料热容的因素有哪些？影响材料热容的因素主要有：德拜温度、材料结构、气孔、温度。1）德拜温度：高于德拜温度时，热容趋于常数25J/Kmol,低于德拜温度时与T的 三次方成正比，不同材料德拜温度不同，与键的强度、材料的弹性模量、熔点等有关。2）材料结构：固体材料的热容与材料结构的关系是不大的，但相变时，由于热量 的不连续变化，所以热容也出现突变3）气孔：固体材料的摩尔热容不是结构敏感参数，但是单位体积热容与气孔率有 关，多孔材料质量轻,热容小4）温度：材料热容与温度关系由实验精确测定。2.

22、 固体材料热膨胀机理是什么？固体材料热膨胀本质，归结为点阵结构中的质点间平均距离随温度升高而增 大。晶格振动中相邻质点间的作用力是非线性的，作用力并不简单地与位移 成正比。质点在平衡位置两侧，受力不对称，受力情况下，质点振动时的平 均位置不在平衡位置处，而要向右移动，相邻质点间平均距离增加，温度越 高振幅越大。质点在平衡位置两侧受力不对称情况越显著，平衡位置向右移 动越多，相邻质点间平均距离增加就越多，晶胞参数增大，晶体膨胀。3. 影响固体材料热膨胀系数的因素有哪些 ？材料热膨胀主要与其化学组成、晶体结构和键强度等密切相关。离子键势能曲线的对称性比共键键的势能曲线差， 所以随着物质中离子键性的

23、增 加，膨胀系数也增加。另一方面，化学键的键强越大，膨胀系数越小。结构紧密的晶体热膨胀系数都较大，而类似非晶态玻璃那样结构比较松散的材料 往往具有较小的热膨胀系数。非等轴晶系晶体，各晶轴方向的膨胀系数不等.有时，因为材料的各向异性，会使 整体的av值为负值。高温下晶格的热振动有使晶体更加对称的趋势。第十一周1、固体热导率的普遍形式？声子平均自由程受哪些因素影响从而影响热导率？1）晶体中的各种缺陷、杂质以及晶粒界面：这些都会引起格波的散射,声子 平均自由程减锲 热导率降低；2）原子热动频率（或导热系波长长，格波容易绕过缺陷，声子平均自由程 增大，热导率增大；3）温度：温度升高，频率加快，碰撞增多

24、，声子平均自由程减小，热导率 降低。2、影响材料热导率的因素？影响材料热导率的因素主要有：温度、显微结构、化学成分、气孔等1）温度：声子平均速度通常可以看作常数，高温下由于介质的弹性模量降低， 声子平均速度减小。热容c在低温下与T3成比例，超过德拜温度趋于一恒 定值。因此 入低温下也近似与温度T3成比例变化，随温度升高，入迅速增 大。声子平均自由程I随温度升高而降低。变化规律为：低温下 I值的上限 为晶粒的线度；高温下 l 值的下限为晶格间距。2）显微结构：声子传导与晶格振动的非谐性有关，晶体结构越复杂，晶格振动的非谐性程度越大，格波受到的散射越大，因此声子平均自由程I越小，热导率越低。同一种

25、材料多晶体的热导率总是比单晶体小3）化学成分：物质组分原子量之差越小，质点的原子量越小，密度越小德拜温 度越大，结合能大，热传导系数越大。晶体中存在的各种缺陷和杂质，会导 致声子散射，降低声子的平均自由程，使热导率变小。固溶体的形成降低热 导率，同时溶质元素的质量、大小与溶剂元素相差愈大，以及固溶后结合力 改变愈大，则对热导率的影响愈大。4）气孔：气孔看作为一分散相，热导率近似看作零，随气孔率增大，热导率按 比例减小。3、晶体和非晶体的导热系数随温度变化规律有何差异？产生该差异的原因（画出入-T图）？1）非晶体的导热系数（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的小， 因为非晶体的声子平均自

26、由程在绝大多数情况下都比晶体小得多；2）晶体和非晶材料的导热系数在高温时比较接近，当温度升到 c点或g点时, 晶体的已经减小到下限值，与非晶体一样，等于几个晶格间距的大小；两者 的声子热容都接近 3R ，光子导热还未有明显的贡献；3）晶体导热系数有一峰值点 m，而非晶体导热系数没有峰值点，晶体各向同性, 非晶体各向异性，非晶体物质的在几乎所有温度范围内均接近一常数。4. 简述固体材料热传导微观机理固体中的导热主要由晶格振动的格波和自由电子的运动实现 .金属中存在大 量自由电子,电子质量很轻,能够迅速实现热量的传递 ,金属一般具有比较大的 热导率.非金属晶体自由电子很少 ,其导热机构主要是晶格振

27、动 .如果晶格中某 一质点处于较高温度 ,热振动较强烈 ,平均振幅也较大 ,其邻近指点所处的温度 较低,振动较弱 .由于质点间存在相互作用 ,振动较弱的质点在振动较强质点的 影响下 ,振动加剧 ,热运动能量增加 ,这样热量就能转移和传递 ,使整个晶体中 热量从温度较高处传向温度较低处 ,产生热传导现象 .第十三周1. 请解释霍尔效应与电解效应 ?霍尔效应：电子电导的特征是具有霍尔效应。 沿试样 x 轴方向通入电流 （I 电 流效应Jx ）,Z轴方向加一磁场Hz,那么在y轴方向将产生一电场Ey，这一现 象称为霍尔效应。电解效应：离子电导的特征是存在电解效应。离子的迁移伴随着一定的质量变化，离子在

28、电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是电解现象。2. 离子电导率的影响因素有哪些 ?(习题 20)1) 离子电导率的影响因素有 :温度、晶体结构、晶体缺陷。2) 温度：随着温度升高，电导按指数规律增加。杂质活化能比基本点阵离 子的活化能小许多，因此低温下杂质电导占主要地位，高温下热运动能 力增高，本征电导的载流子数显著增多，固有电导起主要作用；3) 晶体结构： 熔点高的晶体 ,晶体结合力大 ,活化能高 ,电导率低； 离子电荷高 低影响活化能，离子电荷小，活化能小，高价正离子，价键强，活化能 大，迁移率低；晶体结构紧密地晶体，可供移动的间隙小，间隙离子迁 移困难，活化能搞，可获得较低的电导率

29、；4) 晶体缺陷：离子性晶格缺陷的生成及其浓度大小是决定离子电导的关键3. 什么叫固体电解质 , 固体电解质应具备哪些特征具有离子电导的固体物质称为固体电解质。只有离子晶体才能成为固体电解 质，但并非所有的离子晶体都能成为固体电解质，离子晶体要成为固体电解 质，必须具备两个条件： 1.电子载流子的浓度小； 2.离子晶格缺陷浓度大并 参与电导。4. 影响电子电导率的因素有哪些 ?1) 电子电导率的影响因素主要有：温度、杂质缺陷、组分缺陷等2) 温度:温度变化不大时，电导率与温度符合指数式.'温度影响电子迁移率， 低温下杂质离子散射起主要作用 ,高温下,声子散射起主要作用 ,但温度对 迁移

30、率影响比对载流子浓度影响小得多 ,因此电导率队温度的依赖关系主 要取决于浓度项 ,载流子浓度与温度成指数关系，低温阶段为杂质电导， 温度升高，杂质全部电离完，本征电导激发的还不多，出现饱和区，温 度继续升高为本征电导，符合指数关系。3) 杂质缺陷： 杂质离子引起局部能级使材料半导化从而提高材料的电导率；4) 组分缺陷：由于各种原因，比如环境温度和气氛的影响形成非化学计量 配比化合物，引起晶体化学组成的偏离，形成离子空位或间隙离子，这 些缺陷的种类和浓度影响材料的电导。5. 玻璃电导的双碱效应及压碱效应 双碱效应是指当玻璃中碱金属离子总浓度较大时(占玻璃组成 2530%)， 总浓度不变，含两种碱

31、金属离子比一种碱金属离子的玻璃电导率小，当比例 适当时，电导率可降低很低。以 K2O、Li2O 为例说明双碱效应的原因：钾 离子半径大于锂离子半径，在外电场的作用下，碱金属离子移动时，Li+离子留下的空位比K+留下的空位小，K+只能通过本身的空位；Li+进入大体积 空位，产生应力，不稳定，只能进入同种离子空位较为稳定；大离子不能进 入小空位，使通路堵塞，妨碍小离子的运动；相互干扰的结果使电导率大大 下降。压碱效应是指含碱金属玻璃中加入二价金属离子，特别是重金属氧化物，使 玻璃的电导率降低。相应的阳离子半径越大，这种效应越强。这是因为二价 离子与玻璃中氧离子结合比较牢固，能嵌入玻璃网络结构，堵塞

32、迁移通道， 使碱金属离子移动困难，电导率降低。第十四周1. 介质的极化包含哪些极化方式，各有什么特点？介质的极化主要有电子位移极化、离子位移极化、松弛极化、转向极化、 空间电荷极化、自发极化等。1) 电子位移极化是在外电场作用下，原子外围的电子云相对于原子核发生 位移形成的极化，特点是极化所需时间极短，不消耗能量；2) 离子位移极化是离子在电场的作用下，偏移平衡位置引起的极化。离子 位移极化建立时间 10-12 到 10-13 秒，消耗能量很少；3) 松弛极化是松弛质点由于热运动使之分布混乱，电场力使之按电场规律 分布，在一定温度下发生极化，松弛质点主要是材料中存在的弱联系电 子、离子和偶极子

33、。松弛极化的特点是比位移极化移动较大距离，移动 时需克服一定的势垒，极化建立时间长，需吸收一定的能量，是一种非 可逆过程；4) 转向极化是具有恒定偶极矩的极性分子在外加电场作用下，偶极子发生 转向，趋于和外加电场方向一致，与极性分子的热运动达到统计平衡状 态，整体表现为宏观偶极矩。极化时间 10-2 10-10 秒，需要克服一定 势垒，极化建立时间长，需要吸收一定能量；5) 空间电荷极化是在不均匀介质中，如介质中存在晶界、相界、晶格畸变、 杂质、气泡等缺陷区，都可成为自由电子运动的障碍；在障碍处，自由 电子积聚，形成空间电荷极化，一般为高压式极化。极化建立的时间： 几秒 数十分钟 数十小时6)

34、 自发极化是由晶体的内部结构造成，并非由外电场引起，这类晶体每个 晶胞里存在固有电矩铁电体具有特殊的晶体结构，存在自发极化2. 无机介质的损耗有哪几种，如何降低材料的介质损耗 (1)无机材料的损耗主要包括电导损耗、松弛损耗、电离损耗、结构损耗。 电导损耗是由于介质内部漏导造成的损耗，松弛损耗是介质极化的建立引起 的电流所引起的损耗， 松弛损耗是松弛质点位移较长距离需要克服一定势垒， 因此需要吸收能量因而造成损耗；电离损耗主要是含有气孔的固体介质在外 电场强度超过了气孔内气体电离所需要的电场强度时， 由于电离而吸收能量， 造成损耗； 结构损耗是和介质内部结构的紧密程度密切相关的介质损耗 ，结 构紧密地晶体或玻璃体的结构损耗很小，但是当某些原因(如杂质的参入， 试样经淬火急冷的热处理等)使它的