材料物理性能作业及课堂测试
(完整word版)材料物理性能A试卷答案及评分标准
材料物理性能A 试卷答案及评分标准一、是非题（1分×10=10分）1√；2×；3×；4√；5×；6√；7√；8√；9√；10×。
二、名词解释（3分×6=18分，任选6个名词。
注意：请在所选题前打“√”）1、磁后效应：处于外电场为H0的磁性材料，突然受到外磁场的跃迁变化到H1，则磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值，而是一部分瞬时到达，另一部分缓慢趋近稳定值，这种现象称为磁后效应。
2、塑性形变：是指在超过材料的屈服应力作用下产生形变，外应力移去后不能恢复的形变。
无机材料的塑性形变，远不如金属塑性变形容易。
3、未弛豫模量：测定滞弹性材料的形变时，如果测量时间小于τε、τσ，则由于随时间的形变还没有机会发生，测得的是应力和初始应变的关系，这时的弹性模量叫未驰豫模量。
4、介质损耗：由于导电或交变场中极化弛豫过程在电介质中引起的能量损耗，由电能转变为其他形式的能，统称为介质损耗。
5、光频支振动：光频支振动：格波中频率甚高的振动波，质点间的位相差很大，邻近质点的运动几乎相反时，频率往往在红外光区，称为“光频支振动”。
6、弹性散射：散射前后，光的波长（或光子能量）不发生变化的散射。
7、德拜T3定律：当温度很低时，即T<<θD，c v=1939.7(T/θD)3j.K-1.mol-1，即当T→0 K时，c v∝T3→0。
8、BaTiO3半导体的PTC现象：价控型BaTiO3半导体在晶型转变点附近，电阻率随温度上升发生突变，增大了3~4个数量级的现象。
三、简答题（5分×5=25分，任选5题。
注意：请在所选题前打“√”）1、（1）构成材料元素的离子半径；（2）材料的结构、晶型；（3）材料存在的内应力；（4）同质异构体。
2、（1）透过介质表面镀增透膜；（2）将多次透过的玻璃用折射率与之相近的胶将它们黏起来，以减少空气界面造成的损失。
(完整)材料物理性能答案
)（E k →第一章：材料电学性能1 如何评价材料的导电能力？如何界定超导、导体、半导体和绝缘体材料？用电阻率ρ或电阻率σ评价材料的导电能力.按材料的导电能力（电阻率）,人们通常将材料划分为：）（）超导体（）（）导体（）（）半导体（）（）绝缘体（m .104m .10103m .10102m .1012728-828Ω〈Ω〈〈Ω〈〈Ω〈---ρρρρ2、经典导电理论的主要内容是什么？它如何解释欧姆定律？它有哪些局限性？金属导体中，其原子的所有价电子均脱离原子核的束缚成为自由电子，而原子核及内层束缚电子作为一个整体形成离子实。
所有离子实的库仑场构成一个平均值的等势电场，自由电子就像理想气体一样在这个等势电场中运动.如果没有外部电场或磁场的影响,一定温度下其中的离子实只能在定域作热振动，形成格波,自由电子则可以在较大范围内作随机运动,并不时与离子实发生碰撞或散射，此时定域的离子实不能定向运动，方向随机的自由电子也不能形成电流。
施加外电场后,自由电子的运动就会在随机热运动基础上叠加一个与电场反方向的平均分量，形成定向漂移，形成电流。
自由电子在定向漂移的过程中不断与离子实或其它缺陷碰撞或散射，从而产生电阻。
E J →→=σ，电导率σ= （其中μ= ，为电子的漂移迁移率，表示单位场强下电子的漂移速度）,它将外加电场强度和导体内的电流密度联系起来,表示了欧姆定律的微观形式.缺陷:该理论高估了自由电子对金属导电能力的贡献值，实际上并不是所有价电子都参与了导电。
（？把适用于宏观物体的牛顿定律应用到微观的电子运动中，并且承认能量的连续性)3、自由电子近似下的量子导电理论如何看待自由电子的能量和运动行为？自由电子近似下，电子的本证波函数是一种等幅平面行波，即振幅保持为常数;电子本证能量E 随波矢量的变化曲线 是一条连续的抛物线.4、根据自由电子近似下的量子导电理论解释：准连续能级、能级的简并状态、简并度、能态密度、k 空间、等幅平面波和能级密度函数.n 决定，并且其能量值也是不连续的，能级差与材料线度L ²成反比,材料的尺寸越大，其能级差越小，作为宏观尺度的材料,其能级差几乎趋于零，电子能量可以看成是准连续的。
《材料物理性能》课后习题答案
1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量())1)(()1()(10//0---=-∞=-=Ee e Et t t σσεσεττ其蠕变曲线方程为：./)0()(;0)();0()0((0)e (t)-t/e στσσσσσστ==∞==则有：：其应力松弛曲线方程为0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=AA l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
材料物理性能试题及其答案
即消失，而是先消
失一部分，另一部
分逐渐消失，这
材
考料 试物
科理 目性
能
材
试 学料
卷 类
A
生 班
09
型 级级
1-4
注意：1、答案 一律写在答题 纸；
2、不抄 题，写清题号；
3、考试 结束后交回试 题！
三、名词解释
西安 科技 大学 2011— 2012 学年 第2 学期 考试 试题 （卷）
学院： 材料科 学与工 程学院 班级： 姓名： 学号：
———装 订 线 ———————— 装订线以内不 准作任何标记 ———————— 装 订 线———
（每题3分，共15 分）： 1、费米能： 2、顺磁体： 3、魏得曼-弗兰 兹定律： 4、因瓦效应： 5、弛豫模量： 四、简答题（每 题6分，共30 分）： 1、阐述导体、半 导体和绝缘体的 能带结构特点。 2、简述温度对金 属电阻影响的一 般规律及原因。 3、何谓材料的热 膨胀？其物理本 质是什么？ 4、物质的铁磁性 产生的充要条件 是什么？ 5、内耗法测定 α-Fe中碳的扩散 （迁移）激活能H 的方法和原理。 五、论述题（每 题10分，共10 分）： 1、铁磁性材料的 技术磁化过程分 为哪几个阶段， 请用简图表示， 在图中标出自发
的。 （ ） 10、宏观
上，弹性 模量E代表 材料对弹 性正应变 的抗力； 微观上E表 征原子间 的结合 力。（ ）
1.命题时请尽量采 用计算机录入，手 写稿必须字迹工 整、清晰可辩。审 批由系主任负责； 2.考试科目应与教 学计划保持一致， 不能用简写或别 称。考试性质为“考 试”或“考查”； 3.试卷类型注明 A\B\C\D等字样，考 试地点注明“雁 塔”或“临潼”； 4.试题（卷）内容 不要超出线格范 围，以免影响试题 印制和教师评分。
《材料物理性能》课后习题答案.doc
1-1 一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm,且拉伸变形后圆杆的体积不变，求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：真应力OY = — = ―"°。
—=995(MP Q)A 4.524 xlO-6真应变勺=In — = In — = In^v = 0.0816/0 A 2.42名义应力a = — = ―4°°°_ 一= 917(MPa)A) 4.909x1()2名义应变£ =翌=& —1 = 0.0851I。
A由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1- 5 一陶瓷含体积百分比为95%的/\12O3(E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa), 试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5%的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令Ei=380GPa, E2=84GPa, V^O. 95, V2=0. 05o则有上限弹性模量=E]% +E2V2 = 380 X 0.95 +84 X 0.05 =365.2(GP Q)下限弹性模量战=(¥ +3)T =(?料+誓尸=323.1(GP Q)E]380 84当该陶瓷含有5%的气孔时，将P二0. 05代入经验计算公式E=E O(1-1. 9P+0. 9P2) 可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293. 1 GPa。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0, t = oo和t二£时的纵坐标表达式。
解：Maxwell模型可以较好地模拟应力松弛过程：其应力松弛曲线方程为：b⑴=贝0光必则有:<7(0) = b(0);cr(oo) = 0;<7(r)= a(0)/e.Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程：其蠕变曲线方程为：的)=火(1 -广")=£(00)(1 _g")E则有：£(0)=0； £(OO)= 21;冶)=%1-(尸).以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上山于材料力学性能的复杂性，我们会用到 用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
材料物理性能试卷及答案B
材料物理通用B（答案）姓名：单位：级别：准考证号：装订线﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉﹉材料物理检验各专业通用试卷B注意事项：1、请填写您的姓名、工作单位、申报类别、等级及准考证号2、请按题目要求在规定的位置填写答案：3、本试卷满分100分。
一、填空（共25分，每空1分）1、金属拉伸的比例试样系按公式L0=kS01/2计算而得出试样原始标距长度的试样，k通常为 5.65 或11..3 。
2、规定非比例延伸强度测定方法有图解法和逐级施力法两种，也可以使用自动装置或自动测试系统测定。
3、影响拉伸测试结果的主观因素有人为因素和试样制作的因素两个方面；而客观因素主要指仪器设备条件和环境条件。
4、常用的引伸计有机械式、光学式和电子式三类。
5、弯曲试验常使用两种加载方法，即三点弯曲法和四点弯曲法，一般工厂试验室中常使用三点弯曲法。
6、弯曲弹性模量是指弯曲应力和弯曲应变呈线性比例关系范围内的弯曲应力和弯曲应变之比。
7、交变应力是指应力的大小、方向或大小和方向都随时间发生周期性变化的应力。
8、高温强度持久试验的试验室温度一般保持在10——35℃之间；实验室应远离或隔离震源，室内严防震动。
二、选择正确答案（共10分，每题2分）1、带凸耳板状试样用作（ A ）。
54A 金属材料无约束型压缩试样B金属材料约束型压缩试样C高分子非金属材料压缩试样2、铁碳合金基本组织中，（ B ）是单相组织。
A 珠光体B 奥氏体C莱氏体3、连续冷却转变时，共析碳钢不形成（ A ）。
A 贝氏体B 珠光体和索氏体C索氏体和屈氏体4、金属蠕变曲线的（ B ）段是恒速蠕变阶段。
A abB bcC cd5*、硬度测定时，图（ C ）所示为试样正确放置方法。
A B C5#、塑性材料扭转试样的断口为（ C ）。
A 切断断口B正断断口 C 木质纤维状断口三、名词解释（共15分，每题3分）1、弹性和弹性变形2、塑性和塑性变形3、断裂4*、奥氏体2435*、铁素体2434#、珠光体存在于727℃以下温度，是铁素体与渗碳体两相层片相间的机械混合物，平均含碳量为0.77%。
材料物理性能试题(研究生)
材料物理性能试题
1从物理本质上叙述晶体中电子能量结构的导带、价带和禁带产生的原因，并利用能带理论的初步知识说明材料的一些物理性质(举一例即可)
2 表征超导体性能的三个主要指标是什么?目前氧化物超导体应用的主要弱点是什么?
3 铂线300 K时电阻率为1×10-7Ω·m，假设铂线成分为理想纯。
试求1000 K 时的电阻率。
4 试说明压电体、热释电体、铁电体各自在晶体结构上的特点。
5 工厂中发生“混料”现象。
假如某钢的淬火试样，又经不同回火后混在一起了。
可用何法将每个不同温度回火、淬火试样区分开来（不能损伤试样）。
6 试分析材料导热机理。
金属、陶瓷和透明材料导热机制有什么区别?
7表征金属原子间结合力强弱的常用物理参数由哪些？并说明这些参数间的关系。
8 已知某三元状态图的一角(如下图)，需要测定固解体的溶解度曲线。
(1)可用哪几种物性测试方法测量?
(2)它们共同的原理是什么？
(3)以一个具体性能指标为例说明其测量方法(简要说明并绘图)。
9 使用双原子模型说明材料热膨胀的物理本质。
材料物理性能习题解答
1-8一试样受到拉应力为1.0×103 N/m2,10秒种后试样长度为原始长度 的1.15倍,移去外力后试样的长度为原始长度的1.10倍,若可用单一 Maxwell模型来描述,求其松弛时间τ值。
解：根据Maxwell模型有：
依题意得：
可恢复 不可恢复
所以松弛时间τ=η/E=1.0×105/2×104=5(s).
其中ε1立即回复，ε2逐渐回复，ε3不能回复。
Voigt的回复方程为：，这里t为从回复时算起，而题目的t为从开始拉伸时算起，所以此题的回 复方程为： 排除立即恢复后的应变，应变的回复方程就可写成
1-10当取Tg为参考温度时log中的C1=17.44,C2=51.6，求以Tg+50℃为 参考温度时WLF方程中的常数C1和C2。
材料物理性能 习题与解答
吴其胜 盐城工学院材料工程学院
2007，3
1 材料的力学性能 2 材料的热学性能 3 材料的光学性能 4 材料的电导性能 5 材料的磁学性能 6 材料的功能转换性能
目录
1材料的力学性能
1-1一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若 直径拉细至2.4mm，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真 应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
Voigt模型可以较好地模拟应变蠕变过程：
以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到 用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。如采用四元件模型来表示线性高聚物 的蠕变过程等。
1-7试述温度和外力作用频率对聚合物力学损耗角正切的影响并画出相 应的温度谱和频率谱。
2-6 NaCl和KCl具有相同的晶体结构，它们在低温下的Debye温度θD分别 为310K和230K，KCl在5K的定容摩尔热容为3.8*10-2J/(K.mol),试计算 NaCl在5K和KCl在2K的定容摩尔热容。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
热学作业（一）1. 请简述关于固体热容的经典理论. 爱因斯坦热容模型解决了热容经典理论存在的什么问题？其本身又存在什么问题？为什么会出现这样的问题？德拜模型怎样解决了爱因斯坦模型的问题？答：固体热容的经典理论包括关于元素热容的杜隆-珀替定律，以及关于化合物热容的柯普定律。
前者内容为：恒压下元素的原子热容约为25 J/(K·mol)。
后者内容为：化合物分子热容等于构成该化合物的各元素原子热容之和。
爱因斯坦热容模型解决了热容经典理论中C m 不随T 变化的问题。
在高温下爱因斯坦模型与经典理论一致，与实际情况相符，在0K 时C m 为0，但该模型得出的结论是C m 按指数规律随T 变化，这与实际观察到的C m 按T 3变化的规律不一致。
之所以出现这样的问题是因为爱因斯坦热容模型对原子热振动频率的处理过于简化——原子并不是彼此独立地以同样的频率振动的，而是相互间有耦合作用。
德拜模型主要考虑声频支振动的贡献，把晶体看作连续介质，振动频率可视为从0到ωmax 连续分布的谱带，从而较为准确地处理了热振动频率的问题。
2. 金属Al 在30K 下的C v,m =0.81J/K·mol ，其θD 为428K. 试估算Al 在50K 及500K 时的热容C v,m .解：50K 远低于德拜温度428K ，在此温度下，C v 与T 3成正比，即3T A C v ⋅=则 5331033081.0-⨯===T C A v J/mol·K 4 故50K 时的恒容热容75.350103353=⨯⨯=⋅=-T A C v J/mol·K500K 高于德拜温度，故此温度下的恒容摩尔热容约为定值3R ，即： 9.2431.833=⨯=⋅=R C v J/mol·K热学作业（二）1、晶体加热时，晶格膨胀会使得其理论密度减小. 例如，Cu 在室温（20℃）下密度为8.94g/cm 3，待加热至1000℃时，其理论密度值为多少？（不考虑热缺陷影响，Cu 晶体从室温~1000℃的线膨胀系数为17.0×10-6/℃） 解：因为3202020a m V m D ==，3100010001000a mV m D ==又由)201000(2020100020-⋅-=∆⋅∆=a a a T a a l α，得201000)1980(a a l ⋅+⋅=α故2033203310001000)1980(1)1980(D a m a mD l l ⋅+⋅=⋅+⋅==αα 94.8)1100.17980(136⨯+⨯⨯=-= 8.79g/cm 3 或者：由体膨胀系数l V V V V T V V αα3)201000(2020100020≈-⋅-=∆⋅∆=，得201000)12940(V V l ⋅+⋅=α 故202010001000)12940(1)12940(D V mV m D l l ⋅+⋅=⋅+⋅==αα94.8)1100.172940(16⨯+⨯⨯=-= 8.51g/cm 32、利用热膨胀原理，将一根外径为10.00mm 的钨棒与一根内径为9.98mm 的不锈钢环组装在一起. 将不锈钢环加热到一定温度后取出，在室温（20℃）下迅速与钨棒组装. 为了保证能够组装，至少应加热至多高温度？（钨的热膨胀系数取4.5×10-6/℃，不锈钢的热膨胀系数取16.0×10-6/℃） 解：根据热膨胀系数定义式有：α=∆⨯-TD D D f 00在组装时，不锈钢环的温度为T f1，内径为D c ，钨棒的温度为T 0=20℃，外径为D r ；D c = D r = 10.00mm 。
则有：600100.16)20(98.998.900.10-⨯=-⨯-=∆⨯-f f T TD D D则：3.14520100.1698.998.900.106=+⨯⨯-=-f T ℃热学性能课堂练习（一）1. 试画出典型的无机非金属材料（如氧化铝陶瓷）摩尔热容随温度的变化曲线，并简述在不同温度范围内热容随温度变化的规律. 典型的金属材料热容与温度的变化规律有何不同？为什么？答：（图略，注意横纵坐标内容，以及是否表现出平台值3R ）在低温区域，C V ,m ∝T 3（德拜三次方定律）；在德拜温度附近C V ,m 趋近于一常数3R ，符合杜隆-珀替定律。
典型的金属材料在极低温区（几K ），C V ,m ∝T ；在比德拜温度高得多的高温区，C V ,m >3R 平缓上升。
因为在这些温区，金属中的原子对热容的贡献趋于稳定，而大量自由电子对热容的贡献表现得较为明显。
2. 氧化铝的比热为750J/K·kg ，氧化镁为940J/K·kg ，试估算镁铝尖晶石（Al 2O 3·MgO ）的比热.（摩尔质量: Al-27.0, O-16.0, Mg-24.3）解：氧化铝摩尔质量为0.10230.1620.27=⨯+⨯，氧化镁摩尔质量为3.400.163.24=+ 根据复合材料比热公式，镁铝尖晶石的比热为：kgK J g c g c c Mg Mg Al Al MgAl ⋅=+⨯++⨯=⨯+⨯=/8.8033.400.1023.409403.400.1020.102750 或者：（根据化合物摩尔热容公式计算如下：氧化铝摩尔热容mol K J M c C Al Al Al ⋅=⨯⨯=⨯=-/5.760.102107503氧化镁摩尔热容mol K J M c C Mg Mg Mg ⋅=⨯⨯=⨯=-/9.373.40109403则镁铝尖晶石摩尔热容mol K J C C C Mg Al MgAl ⋅=+=+=/4.1149.375.76， 化为比热kg K J M C c MgAl MgAl Mg ⋅=⨯==/9.80310)3.142/4.114(/3）3. 利用双球模型，请简述晶体热膨胀的物理本质.答：固体热膨胀的物理本质可归结为点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大的结果。
晶格热振动实为非简谐振动，相邻质点间作用力是非线性的，即质点在平衡位置r 0两侧的受力是不对称的：两质点相互靠近时，斥力随位移增大得较快；两质点相互远离时，引力随位移增大得较慢。
所以质点振动时的平均位置就不在平衡位置r 0处，而要大于r 0。
温度越高，振幅越大，质点在r 0两侧受力的不对称情况越显著，振动平均位置比r 0越来越大，即晶格间距越来越大，宏观变现为晶体的热膨胀。
4. 日用瓷釉层的热膨胀系数与坯体相比，应满足什么条件？为什么？答：釉的热膨胀系数应略小于坯体的热膨胀系数。
因为在冷却过程中釉层与坯体热膨胀系数不一致会产生热应力。
若坯体的热膨胀系数小于釉的，则在釉层中会产生张应力，易导致裂纹；而坯体的热膨胀系数大于釉时，釉层中受到的是压应力。
釉是脆性材料，较耐压而不耐张，所以釉的热膨胀系数略小于坯体为宜。
但若偏小过多，也容易产生釉层缺陷。
热学作业（三）1. 试绘制典型的玻璃及晶体材料在10~2000K 范围内的热导率随温度变化的关系曲线，并解释为什么玻璃的室温热导率常常低于晶体材料几个数量级.答：（图略，注意晶体材料应出现峰值，玻璃材料没有）。
因为玻璃材料为近程有序、远程无序结构，其可视为尺寸仅有几个晶格间距的极细晶粒组成的“晶体”，因而其声子热导的平均自由程最大值与最小值数量级相近，均为晶格间距大小。
而晶体材料远程有序，其声子热导的平均自由程在低温下达到最大值，为晶粒尺寸，在高温下减小至最小值，为晶格间距大小。
室温下，晶体的声子平均自由程尚未减小至最小值，仍比晶格间距大若干数量级。
根据l v C ⋅⋅=λ，在热容C 和声子平均速度v 相近的情况下，晶体中声子的平均自由程l 比玻璃中的要大几个数量级，故热导率也相应高出几个数量级。
2. 某氧化铝陶瓷的密度为3.5g/cm 3，请估算其导热系数.（氧化铝密度为3.9g/cm 3，导热系数为39.0W/m·K ）解：%3.109.35.311=-=-=⋅-==d p dp air VV V VV p ρρρρ（或：dp pd p pd p airm mmV V p ρρρρρρρρ-=-=-==1111） 简单估算：%)3.101(0.39)1(-⨯=-⋅=p s λλ= 35.0W/m·K（采用更精确一些的计算公式：103.05.01103.010.3921112111⨯+-⨯=+-⨯=+-⨯=p p V V s d d c λλλ= 33.3 W/m·K ）热学性能课堂练习（二）1. 为什么金属材料的热导率通常远高于陶瓷材料？而致密陶瓷的热导率又比多孔陶瓷材料的高？答：金属和陶瓷材料都具有声子热导，而金属中还存在大量的自由电子，其质量极小，易于移动，可迅速地实现热量传递，对热导率贡献很大；陶瓷材料则以声子热导为主（即主要以晶格波为热量传递的手段），其运动速度比自由电子慢得多，故陶瓷材料的热导率远低于金属材料。
多孔陶瓷中含有较多的气孔。
气体的热导率远小于固体材料，可近似视为0。
在没有对流传热的情况下，气孔相比例越高，则材料的热导率越低。
同时，气孔相的存在也会使声子热导的平均自由程减小，进一步降低热导率。
2. 简述影响陶瓷材料抗热震性能的因素主要有哪些？采取哪些措施可以改善陶瓷材料的抗热震性能？答：影响抗热震性能的力学性能方面的因素有：抗张强度、弹性模量、泊松比、断裂韧性等，热学性能方面的因素有：热导率、热膨胀系数、比热，其他方面的因素包括：材料表面散热率、制品尺寸形状、微观结构（如微裂纹等）。
改善陶瓷材料的抗热震断裂性能可以采取以下措施：提高抗张强度、热导率，降低弹性模量、热膨胀系数，减小材料表面散热率，减小制品尺寸等；改善抗热震损伤性能，则须提高弹性模量、热导率，降低抗张强度、热膨胀系数，减小材料表面散热率，减小制品尺寸，引入适量的微裂纹等。
3. 有一厚16mm 的致密陶瓷板（形状因子为1）因工艺需要，须能承受80℃/s 的降温速度.请根据下表，通过计算判断何种材料适用于该陶瓷板的制备.解：22max 31)1(3'')(m p f mr c E r R dt dT ⨯⋅⨯⨯-=⨯=-ρλαμσ Al 2O 3：231)1()(32mp f O Al r c E dt dT ⨯⋅⨯⨯-=-ρλαμσ233696)2/1016(3600100.4133105.810420)22.01(10150--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯== 21.1 ℃/s （4105.4''-⨯=R ）SiC ：231)1()(mp f SiC r c E dt dT ⨯⋅⨯⨯-=-ρλαμσ233696)2/1016(3580102.3184105.410450)14.01(10120--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯= = 108.1 ℃/s （3103.2''-⨯=R ）故应选用SiC 陶瓷制备。