2008材料物理考题A

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

题号 一 二 三 四 总分 得分

一、填空题（每小题3分，共30分）

1．根据断裂前发生塑性形变的情况，大体上可把材料的断裂方式分为 断裂和 断裂，其中 断裂具有很大的危险性!

2．影响无机热导率的因素有温度， 、 、 等。 3．光的 使物体呈现出不同的颜色，光的 使人们能看到自身不发光物体的存在。

4．采用 实验可以确定材料是电子导电，采用 实验可以确定材料是离子导电。

5．离子晶体中的电导主要是离子电导，离子电导分为： 和 两大类，其中 高温时显著。

6．铁电陶瓷只有经过极化处理才能显示压电效应，影响极化的三个因素包括 ， ， 。 7．物质的磁性主要由 引起。铁磁性来源于原子未被抵消 的 和 。 8．不受外力的情况下，如（图1）所示给出了两种材料内部原子间的结合力与其距离之间的关系，其中

21αα<，根据图中所给条件，试判别这两种材料的杨氏模量1E 2E 的关系（填大于、小于或等于）。

图1

9．离子晶体在弱电场的作用下，离子的迁移率 与无关，与

和有关。

10．掺杂半导体中影响电子电导率的主要因素是、和。

二、简答题（每小题5分，共40分）

1．简述铁电体、压电体、热电体、介电体的关系。

2．简述半导体的分类。

本征半导体,其载流子

3．简述热应力产生的原因（举例说明）。

4．简述提高无机材料透光性的措施有哪些？

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？

6．离子迁移率 ，

试分析影响离子迁移率的主要因素是什么?

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。

8．说出四种无机材料的韧化机制。

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。

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。

⎪⎭

⎫

⎝⎛-⋅==kT U kT q

E 020exp 6δνυ

μ

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100MΩ，试计算该材料的表面电阻率。

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。

附：基本公式

1． 第一、第二和第三热断裂抵抗因子分别为

2． 介质对光吸收的一般规律：

3．光散射方程：

4．反射系数(m) ：

5．费米分布函数： 1]/)exp(1[)(--+=kT E E E f f 6．体电阻率的理论表达式：

体电阻率的实验表达式：

7．薄圆片式样表面电阻率表达式：

8．导带中导电电子的浓度：

价带中空穴的浓度：

9．滑移面上F 方向的应力为 ：

10．理论断裂强度：a

E m γ

σ=

11．格利菲斯裂纹断裂强度：c

E c γ

σ=

12．胡克定律：εσE =

()αμσE R f -=1h r R T m 31.01max ⨯'=∆()αμσE T f -=

∆1max ()

α

μλσE R f -='1(

)p

p

f C R C E R ρρλ

αμσ'

=

⋅-=''1()2max 31m f p r E C dt dT ⋅-⋅-=⎪⎭⎫ ⎝⎛αμσρλ2

212111⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=⎪⎭⎫ ⎝⎛'=n n w w m 令x

e I I α-=0Sx e I I -=0

I

V

h r V ⋅=21πρI

V

h r r V ⋅+=

4)(221πρI V

r r s ⋅=1

2ln 2πρ⎪

⎪⎭⎫ ⎝⎛--=kT E E N n f c c e exp ⎪

⎪⎭⎫

⎝⎛--=kT E E N n V f V h exp 2

/32*

22⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=h kT m N e c π2

/32*

22⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛=h kT m N h V

πA

F A F φ

φσcos cos /==

课程号： 0302053

《材料物理A 》期末考试试卷（A ）标准答案

考试形式：闭卷考试 考试时间：120分钟

一、填空题（每小题3分，共30分） 1. 延性 (韧性)、脆性，脆性

2. 温度、显微结构、化学组成、气孔

3. 选择性吸收，反射

4. 霍尔效应，电解效应

5. 固有离子电导（本征电导），杂质离子电导，本征离子电导

6. 极化电场、极化温度、极化时间

7.

电子的自旋磁矩，自旋磁矩，自发磁化

8. 21E E <

9. 外加电场，温度和晶体结构（00νδ、、U ） 10. 温度，杂质，缺陷

二、简答题（每小题5分，共40分）

1．铁电体、压电体、热电体、介电体之间的关系如右图所示。 2．简述半导体的分类。（4分） （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．热应力产生的原因 （1）由于各相热膨胀系数不同 （2）内部存在温度梯度

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 α∆α100=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．提高无机材料透光性的措施有 （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）主要由晶体的热缺陷所提供。

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．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