2008材料物理考题A(+答案)

课程号：0302053 《材料物理A》期末考试试卷（A）

考试形式：闭卷考试考试时间：120分钟

班号学号姓名得分

1．简述铁电体、压电体、热电体、介电体的关系。

介电体包括压电体压电体包括热电体热电体

包括铁电体

2．简述半导体的分类。

（1）本征半导体：载流子：电子和空穴

（2）杂质半导体

i.n 型半导体：掺入施主杂质的半导体。载流子：多余的电子

ii.p 型半导体：掺入受主杂质的半导体（空穴半导体）。载流子：空穴

3．简述热应力产生的原因（举例说明）。

（1）多相复合材料中各相热膨胀系数不同

（2）内部存在温度梯度

（3）机械约束

例如一块平板玻璃：将其从373K的沸水中掉入273K冰水浴中，则表面层趋于∆

α100

α

T的收缩，而内层并无收缩。在这种情况下，材料内部由于收缩不一样，存=

在温度梯度，从而产生了内应力。

4．简述提高无机材料透光性的措施有哪些？

（1）提高原材料纯度

（2）掺加外加剂

（3）提高工艺措施。采取比普通烧结法更好的热压法和热等静压法，效果更好。

5．本征离子电导的导电离子（载流子）主要由什么缺陷提供？其载流子浓度： n ＝N exp(E /2kT )中E 的物理意义是什么？

1.本征离子电导的导电离子（载流子）主要由晶体的热缺陷所提供。

2.其载流子浓度：n ＝N exp(E /2kT )中E 的物理意义是缺陷形成能，离解一阳离子和一阴离子达到表面所需要的能量。

6．离子迁移率 ，

试分析影响离子迁移率的主要因素是什么? 影响离子迁移率的主要因素是与晶体结构有关(δ、U 0、ν0 ) ， T

7．画出软磁、硬磁及矩磁材料的磁滞回线。并简单说明硬磁材料的应用。

软磁性材料可用于制作线圈 继电器等，硬磁性材料可用于制作助听器，矩磁性材料可用于制作“记忆”元件

8．说出四种无机材料的韧化机制。

相变增韧、微裂纹增韧、裂纹偏折和弯曲增韧、裂纹分支增韧、桥联与拔出增韧、延性颗粒增韧、残余热应力增韧、电畴翻转增韧、复合韧化机制。（以上任意4种） 相变增韧 微裂纹增韧 裂纹弯折和弯曲增韧 裂纹分支增韧 韧性颗粒增韧 复合增韧机制

三、计算题（共20分） 1．（5分）一部热机部件由反应烧结氮化硅制成，其热导率λ=0.184J /(cm.s.℃)，其厚度=120mm 。如果表面热传递系数h=0.05 J /(cm 2.s.℃),假设形状因子S=1，R=547℃,估算可兹应用的热冲击最大允许温差。

根据 =1082ºC ………… 3分

⎪⎭

⎫

⎝⎛-⋅==kT U kT q E 020exp 6δνυμ())

.(6.1001s cm R E R f ==-='λα

μλσ()h

r R S h

r E S T m m f

31.01

31.01

1max '

=-=αμλσ∆

2．（5分）一透明Al 2O 3板厚度为1mm ，折射率n=1.76，用以测定光的吸收系数。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的总和。

076.0112

=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+-=n n m …………2分 d s e m I I )(20)1(+--=α ………………………….2分 1

10).(020)076.01(85.0-+--=s e I I α ……………

1047.0-=+cm s α ………………………..1分

3．（10分）有一无机绝缘长方形薄片材料，长为a ，宽为b ，若采用直流四探针法测其绝缘电阻，相邻电极间的距离均为L 。

（1）请画出测量试件体电阻和表面电阻的接线电路图。

（2）若采用200V 直流电源测出试件的表面电阻为100M Ω，试计算该材料的表面电阻率。

2分 2分 (2)⎪⎭

⎫ ⎝⎛--+=

L L L L V

I 2121

112πσ ……. 3分 LR L V I ππσ2112==

…………. 3分

四、综述题（共10分）

绘出典型铁电体的极化曲线和电滞回线，说明其主要参数的物理意义和造成P —E 非线性关系的原因。

典型铁电体的极化曲线和电滞回线：

用有关机制进行解释造成P —E 非线性关系的原因：（5分）

极化曲线和电滞回线是材料内部电畴运动的宏观表现。P —E 非线性关系的原因主要其内部存在着大量的局部电畴。

P s －饱和极化强度 （1分） P r －剩余极化强度 （1分） E c －矫顽场强 （1分） 绘图（2分）