无机材料物理性能试题及答案

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无机材料物理性能试题及答案填空题（每题2分，共36分）1、电子电导时，载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。2、无机材料的热容与材料结构的关系不大，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3的热容-温度曲线基本一致。3、离子晶体中的电导主要为离子电导。可以分为两类：固有离子电导（本征电导）和杂质电导。在高温下本征电导特别显著，在低温下杂质电导最为显著。4、固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。电子电导为主的陶瓷材料，因电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。7.电子电导具有霍尔效应，离子电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料中载流子的类型。8.非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的小。在高温下，二者的导热率比较接近。9.固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大。10.电导率的一般表达式为。其各参数ni、qi和mi的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。11.晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈大。格波受到的散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。12、波矢和频率之间的关系为色散关系。13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。15、当光照射到光滑材料表面时，发生镜面反射；当光照射到粗糙的材料表面时，发生漫反射。16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显著不同的折射率，能够形成小颗粒。用高反射率，厚釉层和高的散射系数，可以得到良好的乳浊效果。17、材料的折射随着入射光的频率的减少（或波长的增加）而减少的性质，称为折射率的色散。小是决定离子电导的关键。（2分）7、比较爱因斯坦模型和德拜比热模型的热容理论，并说明哪种模型更符合实际。答：1）爱因斯坦模型（Einsteinmodel）他提出的假设是：每个原子都是一个独立的振子，原子之间彼此无关，并且都是以相同的角频w振动（2分），即在高温时，爱因斯坦的简化模型与杜隆—珀替公式相一致。但在低温时，说明CV值按指数规律随温度T而变化，而不是从实验中得出的按T3变化的规律。这样在低温区域，爱斯斯坦模型与实验值相差较大，这是因为原子振动间有耦合作用的结果（2分）。2）德拜比热模型德拜考虑了晶体中原子的相互作用，把晶体近似为连续介质（2分）。当温度较高时，与实验值相符合，当温度很低时，这表明当T→0时，CV与T3成正比并趋于0，这就是德拜T3定律，它与实验结果十分吻合，温度越低，近似越好（2分）。8、晶态固体热容的量子理论有哪两个模型？它们分别说明了什么问题？答：爱因斯坦模型在高温时，爱因斯坦的简化模型与杜隆—珀替公式相一致。（2分）但在低温时，值按指数规律随温度T而变化，而不是从实验中得出的按T3变化的规律。这样在低温区域，爱斯斯坦模型与实验值相差较大，这是因为原子振动间有耦合作用的结果。（2分）德拜比热模型当温度较高时，即，，即杜隆—珀替定律。（2分）当温度很低时，表明当T→0时，CV与T3成正比并趋于0，这就是德拜T3定律，它与实验结果十分吻合，温度越低，近似越好。（2分）9、如何判断材料的电导是离子电导或是电子电导？试说明其理论依据。答：1）材料的电子电导和离子电导具有不同的物理效应，由此可以确定材料的电导性质。（2分）利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导；（1分）利用电解效应可检验材料是否存在离子电导。（1分）2）霍尔效应的产生是由于电子在磁场作用下，产生横向移动的结果，离子的质量比电子大得多，磁场作用力不足以使它产生横向位移，因而纯离子电导不呈现霍尔效应。（2分）3）电解效应（离子电导特征）离子的迁移伴随着一定的物质变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质。由此可以检验材料是否存在离子电导。（2分）计算题（共16分）1、一陶瓷零件上有一垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：（1）2mm（2）0.049mm（3）2m，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为162Mpa·m1/2，讨论诸结果。(2分)(2分)(2分)(3)c=577.19Gpa（2分）2c为4mm的陶瓷零件容易断裂；说明裂纹尺寸越大，材料的断裂强度越低。（2分）2、光通过厚度为X厘米的透明陶瓷片，入射光的强度为I0，该陶瓷片的反射系数和散射系数分别为m、(cm-1)和s(cm-1)。请在如下图示中用以上参数表达各种