材料物理性能及测试-作业

第一章无机材料的受力形变

1 简述正应力与剪切应力的定义

2 各向异性虎克定律的物理意义

3 影响弹性模量的因素有哪些？

4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。

5 什么是应力松弛与应变松弛？

6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么？

7 产生晶面滑移的条件是什么？并简述其原因。

8 什么是滑移系统？并举例说明。

9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。

10 晶体塑性形变的机理是什么？

11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。

12 影响晶体应变速率的因素有哪些？

13 玻璃是无序网络结构，不可能有滑移系统，呈脆性，但在高温时又能变形，为什么？

14 影响塑性形变的因素有哪些？并对其进行说明。

15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂？

16 高温蠕变的机理有哪些？

17 影响蠕变的因素有哪些？为什么？

18 粘滞流动的模型有几种？

19 影响粘度的因素有哪些？

第二章无机材料的脆性断裂与强度

1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。

2 断裂能包括哪些内容？

3 举例说明裂纹的形成？

4 位错运动对材料有哪两方面的作用？

5 影响强度的因素有哪些？

6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么？

7 试比较应力与应力强度因子。

8 有一构件，实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选：

甲钢：sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\2

乙钢：sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\2

试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择，并对结果进行说明。

9 结构不连续区域有哪些特点？

10 什么是亚临界裂纹扩展？其机理有哪几种？

11 介质的作用(应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。

12 什么是裂纹的快速扩展？

13 影响断裂韧性的因素有哪些？

14 材料的脆性有哪些特点？通过哪些数据可以判断材料的脆性？

15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么？

16 克服材料的脆性途径有哪些？

17 影响氧化锆相变的因素有哪些？

18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响？

19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法，哪一种方法更

可靠，为什么？

20. 有下列一组抗折强度测定结果，计算它的weibull模数，并对该测定数据的精度做出评价。

21. 何谓断裂韧性？何谓应力强度因子？二者区别与联系是什么？

22. A陶瓷材料的强度为450MPa，B陶瓷材料的强度为320MPa，可否据此判断两陶瓷材料哪种具有相对较高的断裂韧性？为什么？

23. 为什么复合材料内部总存在微应力？

24. 热压Al2O3（晶粒尺寸小于1μm，气孔率约为0）、烧结Al2O3（晶粒尺寸约15μm，气孔率约为1.3%）以及Al2O3单晶（气孔率为0）等三种材料中，哪一种强度最高？哪一种强度最低？为什么？25. 某陶瓷试样进行强度测试时采用三点弯曲法，已知试样断裂时的力P=50kg，试样尺寸为b?h?L=2.5?5?25mm3，跨距l=20mm，求强度为多少MPa？（见材料工艺实验）

26. 某种Al2O3瓷晶相体积比为95%（弹性模量为E=380GPa），玻璃相为5%，（E=84GPa），两相泊松比相同，计算上限和下限弹性模量：如果该瓷含有5%气孔（体积比），估计其上限和下限的弹性模量。

27. 为什么大多数陶瓷材料室温下不能产生塑性形变？（见陶瓷材料在室温下为脆性）

28. 陶瓷材料中裂纹产生和快速扩展的原因是什么？有哪些防止裂纹扩展的措施？

29. 如何提高陶瓷材料的强度和韧性？

30. 陶瓷材料的弹性模量与化学键的性质、应力状态、温度变化、相组成等有何关系，为什么？

31. 裂纹扩展有几种类型，哪种类型是材料断裂的主要原因？影响裂纹扩展的主要因素是什么？

32. 显微结构对陶瓷材料的脆性断裂有何影响？

第三章无机材料的热学性能

1 热容的本质是什么？

2 影响德拜温度的因素是什么？

3 影响热容的因素有哪些？

4 什么是非简谐振动？由于非简谐振动，引起声子发生怎样的变化？

5 声子产生热阻的本质是什么？

6 影响热导率的因素有哪些？

7 解释热膨胀的机理。

8 影响热膨胀的因素有哪些？

9 影响材料散热的因素有哪些？

10 比较同一组成的单晶、多晶、非晶态物质的热导率。

11. 固体材料声子热导机理及其对晶体结构影响热导的解释。

12. 简述影响抗热震损伤性的因素。

13. 热应力裂纹安定因子R st=[λ2G/(α2E0)]。请分别给出式中的物理量λ、α、G及E0的定义及其常用计量单位，并导出Rst的常用计量单位。什么叫抗热震性？陶瓷材料在热冲击下的损坏有哪几种类型？

14. 举例说明如何提高陶瓷材料的抗热冲击断裂性能？

15. 如何表示陶瓷材料的抗热震性，影响其抗热震性的因素是什么？

第四章无机材料的光学性能

1. CO2激光器（10.6微米）及CO激光器（5微米）的窗口材料要求

低吸收值但高强度并易于制造。试对比氧化物和卤化物的性能及要求。

2. 试解释为什么碳化硅的介电常数和其折射率的平方相同。对KBr，你会预期有 =n2吗？为什么？所有物质在足够高的频率下，折射率等于1。试解释之。

3. 红外传输光学愈益重要。三硫化砷玻璃适用于此目的。试根据它们的吸收特性结实为什么不用硅酸盐玻璃。你认为在As2S3中何种常见的杂质是有害的？为什么？

4. 你预料在LiF及PbS之间的折射率及色散有什么不同？说出理由。

5. 在瓷器生产上希望有高的半透明性，但这常常做不到。做为一种可测量的特性，你如何定义半透明性？讨论对瓷器的半透明性起作用的因素，并解释在组成选择；制造方法；烧成制度上所采用的增强半透明性的技术。

6. 硫化锌是一种重要的荧光物质，对于立方结构（闪锌矿）其禁带宽度是3.64eV。在适当的激发下，掺杂Cu2+（0.01原子%）的闪锌矿发射6700?的辐射。在闪锌矿晶格中由于掺入Cl-离子而产生锌空位时，所发射的辐射中心在4400?左右。假设激发与杂质能级无关，计算能够产生荧光的最长波长；确定在禁带中杂质能级相对于价带的位置（用图说明）。

7、论文：举例说明材料的组成、结构和性能对材料应用的影响？（注：按合肥学院学报形式）

第五章无机材料的电导

1. 用图说明表面电流和体积电流。

2. 载流子的迁移率的物理意义是什么？

3. 电导率的微观本质是什么？

4.什么叫晶体的热缺陷？有几种类型？写出其浓度表达式？晶体中离子电导分为哪几类？

5. 晶体的缺陷有几种？写出各缺陷的浓度表达式及式中各量的物理意义？

6. 什么是快离子相？

7.快离子导体的判据是什么？

8. 固体电解质有哪些特性？

9. 举例说明固体电解质的应用。

10.载流子的散射有哪几种机构？

11.举例说明陶瓷半导化的机理

12.简述p -n结能带图的形成过程

13.外加电压如何影响p -n结的能带图？

14.举例说明陶瓷的表面效应和晶界效应。

第六章无机材料的介电性能

1 电极化、偶极子、电偶极矩、质点的极化率、局部电场、极化强度等的概念。

2 电介质提高电容量的原因是什么？

3 电介质的电极化率ce

4 克劳修斯-莫索蒂方程的意义、使用范围及如何设计高介电常数材料

5 电介质的极化机制有哪些？

6 金红石和钙钛矿型等晶体E3很大，使其具有高的介电性，为什么。

7 介电常数大的晶体所具备的条件是什么？

8 介电损耗的形式有哪些？

9 复电导率、复介电常数、损耗角、损耗因子的定义是什么？

10 比较应力松弛与介电松弛或弛豫。

11 有关介质损耗描述方法有哪些？其本质是否一致？

12 影响介电损耗的因素有哪些？举出三种常用降低陶瓷介质tg 的方法？

13 什么是晶体的介电性：正压电效应：逆压电效应：电致伸缩效应：热释电效应：铁电性：

14热运动引起自发极化的机理是什么？

15 描述电畴的形成过程

16 铁电体有哪些特性？

17 举例说明铁电体的应用

18比较各种极化机制、并画出模型。

19你如何理解局部电场。

20比较两种自发极化的机制

21说明铁电体形成电滞回线的过程

22比较压电、铁电、热释电、电致伸缩的区别与联系。

23写出几种与介电材料性能有关的表达式。

24举例说明驻波在材料中的作用

24简述弯曲振动的过程

26压电滤波器的原理

27边长10mm、厚度1mm的方形平板电容器的电介质相对介电常数为2000，计算相应的电容。若在平板上外加200V电压，计算（1）电介质中的电场（2）每个平板上的总电量（3）电介质的极化强度。

28 示意画出测量陶瓷介质绝缘电阻试样的结构，并标明各部分的名称，实验测出试样的体积电阻为R V，表面电阻为R S，求该材料的ρV 及ρS值。

29 已知某陶瓷介质试样在1100Hz时，测得电容量为2600PF，D为6.5?10-4，试样厚2mm，瓷片直径为24mm，电极直径为20mm，求该介质材料的ε和tgδ。

30 示意画出陶瓷介质在直流电场作用下电流与时间的关系，并注明各部分电流的名称及形成的原因？写出交流电场作用时，通过陶瓷介质的全电流表达式，并说明个部分的物理意义。

31 金红石陶瓷介质在烧成时应维持何种气氛？为什么？

32 写出热击穿与本征击穿的三种区别？什么条件下发生本征击穿？示意画出热击穿与本征击穿时击穿场强与厚度的关系。

33 已知TiO2陶瓷介质的体积密度为4.24g/cm3，分子量为79.9，该介质的化学分子式表达为AB2，αeA=0.272?10-24cm3，αeB=2.76?10-24cm3，试用克——莫方程计算该介质在可见光频率下的介电系数，实测ε'∞=7.1，请对计算结果进行讨论。

34 何谓空间电荷？产生的原因是什么？

35 损耗的基本形式是什么？试举出三种常用的降低陶瓷介质的tgδ方法。

36 何谓陶瓷介质的内电离？如何判断陶瓷介质是否发生了电离击穿？

37 可谓漏导电流？示意画出介质在电场作用下全电流与时间的关系图，并标明该曲线各部分电流的名称？

38已知金红石瓷介质的体积密度为 4.24g/cm3，分子量为79.9，αeTi4+=0.272?10-24cm3，αeO2-=2.76?10-24cm3，试用克——莫方程

计算该介质在光频下的介电系数，实测ε∞=7.3，请对计算结果进行讨论。

39 某铁电陶瓷试样需测量ε及tgδ，应采用何类原理的仪器测量？测量频率及范围应多大？测量出试样的电容量为2600PF，损耗因数为6.5?10-4，试样尺寸如下图所示，求试样的ε和tgδ。（试样的上下电极的直径分别为20mm，30mm，高2mm）

40 什么叫极化强度？写出它的几种表达式及其物理意义？

41 损耗的基本形式是什么？常采用哪些方法降低陶瓷材料的tgδ？（举出5种）

42 定性画出发生电击穿时，击穿电场强度与试样厚度的关系？什么条件下发生本征击穿？

43 介质击穿电压的严格定义是什么？击穿时常伴随什么现象发生？

44 为什么说“凡是具有对称中心的晶体都不具有压电效应”？如何测量陶瓷介质的体积电阻率和表面电阻率？取哪些数据，写出相应的计算公式？

45 何谓离子松弛极化和离子位移极化？

46 写出某陶瓷中只有电子位移极化时的克——莫方程表达式？并说明该式的应用范围？

47 写出交流电场作用下通过介质的全电流密度表达式，并说明各部分的物理意义？

48 实验测出某铁电陶瓷介质试样的电容量为2600PF，损耗因数为0.0041，求该介质的ε和tgδ。（试样的直径为26mm，电极直径为20mm，高3mm，测试频率为10kHz）

49 什么叫介质的击穿？示意画出热击穿与本征击穿电场强度与温度、厚度、时间的关系？

50 写出电导率分别为r1与r2的双层介质在电场作用下，电场强度的分配规律？并说明可能由此造成陶瓷介质击穿电压下降的原因？（该双层介质的厚度分别为d1与d2，面积分别为S1与S2）

51 测量高频陶瓷介质的ε及tgδ的原理及条件是什么？测量哪些数据，写出计算的ε及tgδ的公式及式中各量的物理意义？

52 试说明烧成气氛对金红石陶瓷介质性能的影响？

53 已知某金红石陶瓷介质的体积密度为4.3g/cm3，分子量为79.9，钛离子的电子位移极化率为0.272?10-24cm3，氧离子的电子位移极化率为αe为2.76?10-24cm3，求该介质在可见光频率作用下的介电系数，实测该介电常数为7.1，试对计算结果进行讨论。

54 介质损耗的基本形式是什么？试举出5种降低陶瓷材料介质损耗的常用方法？

55 何谓空间电荷？陶瓷中产生空间电荷的原因有哪些？

56 定性画出介质发生电击穿与热击穿时电场强度与试样厚度的关系？什么条件下发生本征击穿？

第七章无机材料的磁学性能

1. 列出确定下列各项的主要因素

(a) 布洛赫畴壁（180?）能的大小

(b) 畴壁的尺寸

(c) 亚铁磁性材料的居里温度

(d) 铁电材料的居里温度

(e) 磁滞回线上最大磁能积B·H，Br、矫顽力。

2. 磁重晶石（常称为钡铁氧体）是一种硬磁材料，具有六角结构和

很高的磁各向异性，其磁化轴与基面垂直。列出烧结的钡铁氧体，获得高磁能积(B×H)的两种不同方法。并阐明有关过程中应控制哪些因素。

3. 当正型尖晶石CdFe2O4掺入反型尖晶石如磁铁矿Fe3O4时，Cd离子仍保持正型分布。试计算下列组成的磁矩：Cd x Fe3-x O4，(x=0,x=0.1,x=0.5)。

4. 试述气孔和晶粒尺寸对MgFe2O4这类软磁铁氧体性能的影响，并与BaFe12O19这类硬磁铁氧体作比较。晶粒尺寸和气孔是在烧结过程形成，硬磁铁氧体与软磁铁氧体相比，生产中哪些因素是重要的参数？

5. 试述下列反型尖晶石结构的单位体积饱和磁矩，以玻尔磁子数表示：

MgFe2O4CoFe2O4Zn0.2Mn0.8Fe2O4LiFe5O8γ-Fe2O3

如各组成物在1200℃淬火急冷，对μB有什么影响？

6. 磁畴的研究对理解磁性有兴趣的人们是极其有益的。

(a) 即使在运动中也可观察到的布洛赫畴壁的本质是什么？

(b) 杂质，特别是气孔是如何改变布洛赫壁运动？

7. 已知测得Li0.5Fe2.5O4铁氧体的磁矩为每个化学式单元2.6玻尔磁子数。如何从有关离子的已知净自旋磁矩证明这一结果的正确性？在晶体晶格中，Li+Fe+3各占什么位置？

9. 铁磁性和亚铁磁性特性只在含过渡族和稀土类离子的化合物中才能观察到。关于导致这种类型磁特性的离子结构唯一性是什么？为什么这些离子的化合物中只有某些是铁磁性或亚铁磁性的？而其他一些却不是？

10. MnF2晶体是反铁磁性，居里点为92K，在150K时，每摩尔磁化率为1.8×10-2。

如温度下降至150K以下，磁化率将怎样变化？

磁化率达最大值是什么温度？

磁化率达最小值是什么温度？

11.镁铁氧体的组成为(Mg0.8Fe3+0.2)(Mg0.1Fe3+0.9)2O4晶格常数为8.40?。Fe3+离子的磁矩为5个玻尔磁子。试计算这种材料具有的饱和磁化强度。

12. 如将上述铁氧体用作固体器件，要有高起始磁导率和低矫顽力。在制造材料时，应以怎样的显微结构特征为目标？

材料研究与测试方法复习题答案版

材料研究与测试方法复习题答案版

复习题 一、名词解释 1、系统消光: 把由于F HKL=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。 2、X射线衍射方向: 是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。 3、Moseley定律：对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。 4、相对强度：同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。 5、积分强度：扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。 6、明场像暗场像：用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像，有衍射的为暗像，无衍射的为明像，这样形成的为明场像；用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束，让一束强衍射束成像，则无衍射的为暗像，有衍射的为明像，这样形成的为暗场像。 7、透射电镜点分辨率、线分辨率：点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离；线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。 8、厚度衬度:由于试样各部分的密度(或原子序数)和厚度不同形成的透射强度的差异； 9、衍射衬度：由于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同形成的衍射强度的差异；10相位衬度：入射电子收到试样原子散射，得到透射波和散射波，两者振幅接近，强度差很小，两者之间引入相位差，使得透射波和合成波振幅产生较大差异，从而产生衬度。 11像差：从物面上一点散射出的电子束，不一定全部聚焦在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面，结果图像模糊不清，或者原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差 球差：由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的汇聚能力不同造成的 像散：由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差 色差：由于成像电子的波长（或能量）不同而引起的一种像差 12、透镜景深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离 13、透镜焦深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离 14、电子衍射：电子衍射是指当一定能量的电子束落到晶体上时，被晶体中原子散射，各散射电子波之间产生互相干涉现象。它满足劳厄方程或布拉格方程，并满足电子衍射的基本公式Lλ=Rd L是相机长度，λ为入射电子束波长，R是透射斑点与衍射斑点间的距离。 15、二次电子：二次电子是指在入射电子作用下被轰击出来并离开样品表面的原子的核外电子。

热重分析实验报告

热重分析实验报告

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材料与建筑工程学院实验报告 课程名称: 材料物理性能 专业：材料科学与工程 班级: 2013级本科 姓名：张学书 学号: 3

指导老师：谢礼兰老师 贵州师范大学学生实验报告 成绩 实验一：SＴＡ449F3同步热分析仪的结构原理及操作方法 一、实验目的 1、熟悉同步热分析仪的基本原理。 2、了解ＳTA４49 F3型同步热分析仪的构造原理及性能。 3、学习STA4４９ F3型同步热分析仪的操作方法。 二、实验原理 差示扫描量热法(DSＣ)是指在加热的过程中，测量被测物质与参比物之间的能量差与温度之间的关系的一种方法技术。图１-1为功率补偿式DSC仪器示意图:

图１-1 功率补偿式D ＳC 示意图 1.温度程序控制器; 2.气氛控制；３.差热放大器;4.功率补偿放大器;5.记录仪 当试样发生热效应时，譬如放热,试样温度高于参比物温度,放置在它们下面的一组差示热电偶产生温差电势U ΔT ，经差热放大器放大后送入功率补偿放大器,功率补偿放大器自动调节补偿加热丝的电流,使试样下面的电流Ｉｓ减小，参比物下面的电流IR 增大,而Ｉs ＋ＩR 保持恒定。降低试样的温度,增高参比物的温度,使试样和参比物之间的温差ΔT 趋于零。上述热量补偿能及时,迅速完成，使试样和参比物的温度始终维持相同。 设两边的补偿加热丝的电阻值相同,即ＲS ＝RR=Ｒ，补偿电热丝上的电功率为PS=IR 和P Ｒ=IR 。当样品没有热效应时，PS=P Ｒ;当样品存在热效应时,PS 和PR 的差ΔＰ能反映样品放(吸)热的功率： ΔP= PS-PR= ＩR -IR=（I Ｓ+IR)( I Ｓ－IR)Ｒ =(ＩS+IR ） ΔV ＝I ΔＶ? （1） 由于总电流IS+IR 为恒定,所以样品的放（吸）热的功率ΔＰ只和ΔV 成正比, 3 1 2 4 5

材料物理性能期末复习题

期末复习题 一、填空（20） 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈 介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 ．当磁化强度M为负值时，固体表现为抗磁性。8．电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。 9．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 10．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。11．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 12．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子。 13．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 14．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 15.Griffith微裂纹理论认为，断裂并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。16．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 17．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 18．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 19．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 20．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 21. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 22.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 23.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 24.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 25.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释(20) 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。

材料物理专业《材料分析测试方法A》作业

材料物理专业《材料分析测试方法A 》作业 第一章 电磁辐射与材料结构 一、教材习题 1-1 计算下列电磁辐射的有关参数： （1）波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长（μm ）； （2）5m 波长射频辐射的频率（MHz ）； （3）588.995nm 钠线相应的光子能量（eV ）。 1-3 某原子的一个光谱项为45F J ，试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。 1-5 下列原子核中，哪些核没有自旋角动量？ 12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。 1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明（001）、（002）和（003）面，并据此回答： 干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布？为什么？ 1-9 已知某点阵∣a ∣=3?，∣b ∣=2?，γ = 60?，c ∥a ×b ，试用图解法求r *110与r *210。 1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带？ )331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。 二、补充习题 1、试求加速电压为1、10、100kV 时，电子的波长各是多少？考虑相对论修正后又各是多 少？ 第二章 电磁辐射与材料的相互作用 一、教材习题 2-2 下列各光子能量（eV ）各在何种电磁波谱域内？各与何种跃迁所需能量相适应？ 1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。 2-3 下列哪种跃迁不能产生? 31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。 2-5 分子能级跃迁有哪些类型？紫外、可见光谱与红外光谱相比，各有何特点？ 2-6 以Mg K α（λ=9.89?）辐射为激发源，由谱仪（功函数4eV ）测得某元素（固体样品） X 射线光电子动能为981.5eV ，求此元素的电子结合能。 2-7 用能级示意图比较X 射线光电子、特征X 射线与俄歇电子的概念。 二、补充习题 1、俄歇电子能谱图与光电子能谱图的表示方法有何不同？为什么？ 2、简述X 射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。 第三章 粒子（束）与材料的相互作用 一、教材习题 3-1 电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子 激发产生的？

《材料性能》课程教学大纲

《材料性能》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：MT322 2、课程名称（中/英文）：材料性能/Properties of Materials 3、学时/学分：51/3 4、先修课程：大学物理，固体物理，材料科学基础、材料加工原理 5、面向对象：材料科学与工程专业 6、开课院（系）、教研室：材料科学与工程学院 7、教材、教学参考书： 1)《材料性能学》张帆, 周伟敏. 上海交通大学出版社(2009) 2)《材料性能学》王从曾. 北京工业大学出版社(2001) 3)《材料的力学行为》匡震邦, 顾海澄, 李中华. 高等教育出版社(1998) 4)《材料物理性能》田莳.北京航天航空大学出版社(2002) 二、课程性质和任务 本课程是材料科学与工程专业的专业基础主干课程。随着现代科学技术的发展，研制与开发新型结构材料以及新型功能材料、电磁材料等具有特殊物理性能的新材料已成为近代材料研究的发展方向，材料力学性能与物理性能测试方法与技术在现代材料研究领域中也显示出重要作用。其任务是通过教学和实验的手段，使学生掌握材料力学性能和物理性能的概念，测试及计算的基本原理，培养学生综合分析、解决问题的能力和实验技能，为学生在走上工作岗位以后，无论是从事工程技术工作，科学研究工作或者是开拓新技术领域打下坚实的实验技能基础。 三、教学内容和基本要求 第0章绪论 1、知识点群 材料性能的概念及划分；材料性能的宏观表征方法；微观本质；影响因素；材料性能测试的一般概念。 2、教学内容

第一节材料性能的研究意义 第二节材料性能的概念及划分 第三节材料性能的宏观表征 第四节材料性能的微观本质 第五节材料性能的影响因素 第六节材料性能的测试 3、教学安排及教学方式（课堂教学总学时数1 ） 4、教学目标 对本课程的重要性、范畴、主要内容、教学方法和要求等有一个初步了解，为本课程的学习打下基础。 第1章材料的常规力学性能 1、知识点群 拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等静载试验方法及相应的力学性能指标；材料的缺口效应；材料的硬度试验方法；材料的冲击韧性试验方法；材料的强度统计学特性。 2、教学内容与教学方法 1.1 单向静拉伸试验及性能 1.1.1 单向静拉伸试验 1.1.2 拉伸曲线 1.1.3 单向静拉伸基本力学性能指标 1.2 其它静载下的力学试验及性能 1.2.1 应力状态软性系数 1.2.2 压缩 1.2.3 弯曲 1.2.4 扭转 1.2.5 剪切 1.2.6 几种静载试验方法的比较 1.3 缺口效应 1.3.1 缺口处应力分布及缺口效应 1.3.2 缺口敏感度 1.4 硬度 1.4.1 布氏硬度 1.4.2 洛氏硬度 1.4.3 维氏硬度

ch05材料分析测试方法作业答案

第五章 X 射线衍射分析原理 一、教材习题 5-2 “一束X 射线照射一个原子列（一维晶体），只有镜面反射方向上才有可能 产生衍射”，此种说法是否正确？ 答：不正确。（根据劳埃一维方程，一个原子列形成的衍射线构成一系列共顶同轴的衍射圆锥，不仅镜面反射方向上才有可能产生衍射。） 5-3 辨析概念：X 射线散射、衍射与反射。 答：X 射线散射：X 射线与物质作用（主要是电子）时，传播方向发生改变的现象。 X 射线衍射：晶体中某方向散射X 射线干涉一致加强的结果，即衍射。 X 射线反射：晶体中各原子面产生的反射方向上的相干散射。与可见光的反射不同，是“选择反射”。 在材料的衍射分析工作中，“反射”与“衍射”通常作为同义词使用。 5-4 某斜方晶体晶胞含有两个同类原子，坐标位置分别为：( 43，43，1)和（4 1 ，41，2 1 ），该晶体属何种布拉菲点阵？写出该晶体(100)、(110)、(211)、(221)等晶面反射线的F 2值。 答：根据题意，可画出二个同类原子的位置，如下图所示： 如果将原子（1/4，1/4，1/2）移动到原点（0，0，0），则另一原子（3/4，3/4，1）的坐标变为(1/2，1/2，1/2)，因此该晶体属布拉菲点阵中的斜方体心点阵。 对于体心点阵： ])1(1[)()2/2/2/(2)0(2L K H L K H i i f fe fe F ++++-+=+=ππ

???=++=++=奇数时 ，当偶数时； 当L K H 0,2L K H f F ?? ?=++=++=奇数时 ，当偶数时； 当L K H L K H f 0,4F 22 或直接用两个原子的坐标计算： ()()()()()()()3 31112()2()4444211111122()222442 111 2() 4421 (2)2 11111111i h k l i h k l i h k l i h k l i h k l h k l i h k l h k l h k l F f e e f e e f e f e f ππππππ++++??++++ ? ??++++++++++??=+ ? ????=+?????? ??=+-?? ?? =+-?? ??=+-±?? 所以 F 2=f 2[1+(-1)(h +k +l )]2 因此，(100)和(221)，h +k +l =奇数，|F |2=0；(110)、(211)，h +k +l =偶数，|F |2=4f 2。 5-7 金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：（0，0，0）、 （ 21，21，0）、（21，0，21）、（0，21，21）、（41，41，41）、（43，43，41 ）、（43，41，43）、（41，43，4 3），原子散射因子为f a ，求其系统消光规律（F 2 最简表达式），并据此说明结构消光的概念。 答：金刚石晶体属面心立方点阵，每个晶胞含8个原子，坐标为：(0,0,0)、(1/2,1/2,0)、(1/2,0,1/2)、（0,1/2,1/2)、(1/4,1/4,1/4)、(3/4,3/4,1/4)、(3/4,1/4,3/4)、(1/4,3/4,3/4)，可以看成一个面心立方点阵和沿体对角线平移(1/4,1/4,1/4)的另一个面心立方点阵叠加而成的。

材料物理性能及材料测试方法大纲、重难点

《材料物理性能》教学大纲 教学内容: 绪论(1 学时) 《材料物理性能》课程的性质,任务和内容,以及在材料科学与工程技术中的作用. 基本要求: 了解本课程的学习内容,性质和作用. 第一章无机材料的受力形变(3 学时) 1. 应力,应变的基本概念 2. 塑性变形塑性变形的基本理论滑移 3. 高温蠕变高温蠕变的基本概念高温蠕 变的三种理论 第二章基本要求: 了解:应力,应变的基本概念,塑性变形的基本概念,高温蠕变的基本概念. 熟悉:掌握广义的虎克定律,塑性变形的微观机理,滑移的基本形态及与能量的关系.高温蠕变的原因及其基本理论. 重点: 滑移的基本形态,滑移面与材料性能的关系,高温蠕变的基本理论. 难点: 广义的虎克定律,塑性变形的基本理论. 第二章无机材料的脆性断裂与强度(6 学时) 1.理论结合强度理论结合强度的基本概念及其计算 2.实际结合强度实际结合强度的基本概念 3. 理论结合强度与实际结合强度的差别及产生的原因位错的基本概念,位错的运动裂纹的扩展及扩展的基本理论 4.Griffith 微裂纹理论 Griffith 微裂纹理论的基本概 念及基本理论,裂纹扩展的条件 基本要求: 了解:理论结合强度的基本概念及其计算;实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件熟悉:理论结合强度和实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件. 重点: 裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件难点: Griffith 微裂纹理论的 基本概念及基本理论 第三章无机材料的热学性能(7 学时) 1. 晶体的点阵振动一维单原子及双原子的振动的基本理论 2. 热容热容的基本概念热容的经验定律和经典理论热容的爱因斯坦模型热容的德拜模型 3.热膨胀热膨胀的基本概念热膨胀的基

无机材料物理性能期末复习题

期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆，直径4mm，承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm，且体积保持不变，在此拉力下名义应力值为，名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3．固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4．格波间相互作用力愈强，也就是声子间碰撞几率愈大，相应的平均自由程愈小，热导率也就愈低。 5．电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6．复介电常数由实部和虚部这两部分组成，实部与通常应用的介电常数一致，虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7．无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8．广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?（1-m）2x。9．设某一玻璃的光反射损失为m，如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分应为 I 10．对于中心穿透裂纹的大而薄的板，其几何形状因子Y= 。 11．设电介质中带电质点的电荷量q，在电场作用下极化后，正电荷与负电荷的位移矢量为l，则此偶极矩为 ql 。 12．裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为，断裂并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。14．考虑散热的影响，材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15．当温度不太高时，固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16．在应力分量的表示方法中，应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向，第二个字母表示应力作用的方向。 17．电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18．原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论，材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量，而是决定于裂纹的大小，即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大，产生很大的内应力，使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化：极化并非由外电场所引起，而是由极性晶体内部结构特点所引起，使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩，这种极化机制为自发极化。 断裂能：是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用，不仅取决于组分、结构，在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性：当应力作用于实际固体时，固体形变的产生与消除需要一定的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波：处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果，这种波称为格波，格波的一个

包装材料物理性能检测指标(正式版)

乳白玻璃酒瓶 1 目的与范围 1.1为了使包装材料感观检验及物理性能检测具有科学性和准确性，特制定本标准。 1.2 本标准规定了质量检验部包装材料检测室所需材料的抽样检测工作。 1.3 本标准适用于质量检验部包装材料检测室所需材料的抽样检测。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 Q/MTJ08.01-2010 《包装材料检验标准》 Q/MTJ06.14-2009 《包装材料检验指导书》 Q/MTJ06.20-2009 《抽样方法总则》 Q/MTJXX.XX-2011 《包装材料检测仪器操作指导书》 3 乳白玻璃酒瓶 3.1容量系列及允差 3.1.1 容量及允差符合表１的规定。 表１ 3.2 酒瓶几何尺寸及瓶底要求 参照《包装材料技术标准汇编》 3.3 技术要求 3.3.1乳白玻璃酒瓶的技术指标必须符合表2的规定。

表2

3.3.2 玻璃瓶的强度要求:拿着玻璃瓶颈离水泥地面1.5m高自由落下，连续二次以上，玻璃瓶无破损。 3.3.3 酒瓶光洁度、乳白度要好，瓶壁细腻、光滑、合逢线无明显凸出、无炸裂纹、皱纹、桔皮状、砂粒等，且瓶身垂直无座底、失圆现象. 3.3.4 酒瓶渗漏率不得超过万分之五，综合合格率达98％。

彩盒 1 目的与范围 1.1为了使包装材料感观检验及物理性能检测具有科学性和准确性，特制定本标准。 1.2 本标准规定了质量检验部包装材料检测室所需材料的抽样检测工作。 1.3 本标准适用于质量检验部包装材料检测室所需材料的抽样检测。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 Q/MTJ08.01-2010 《包装材料检验标准》 Q/MTJ06.14-2009 《包装材料检验指导书》 Q/MTJ06.20-2009 《抽样方法总则》 Q/MTJXX.XX-2011 《包装材料检测仪器操作指导书》 3 规格尺寸 参照《包装材料技术标准汇编》 4 技术要求 4.1字体及颜色要求。 4.1.1各种规格(除珍品系列外)彩盒红色部分均为大红色，要求色彩鲜艳，金色部分采用青色金粉烫金;珍品系列彩盒颜色由茶色、淡红色和金黄色三中颜色组成，要求色彩过渡自然流畅。 4.1.2食品标签内容、位置及颜色。 ——所有系列的茅台酒食品标签内容相同,均印彩盒上，内容为“食品名称、原料与配料、酒精度、净含量、生产日期、执行标准、生产许可证号、厂址“等内容。 4.1.3本标准未注明的字体大小、图案设计尺寸、颜色均以抽取的样品彩盒为准。 4.1.4普通彩盒“贵州茅台酒”五个字,均采用凹凸工艺，增强字体、图案立体感。 4.2 质量要求。 4.2.1印制好的彩盒，色彩、图案、文字应与抽取样品相同，要求表面整洁，不褪色、不

材料物理性能实验报告

实验一材料的拉伸试验 1.实验名称及类别 材料的拉伸试验；验证性。 2.实验内容及目的 （1）测定低碳钢材料在常温、静载条件下的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。 （2）测定铸铁在常温、静载条件下的抗拉强度。 （3）掌握万能材料试验机的工作原理和使用方法。 3.实验材料及设备 低碳钢、铸铁、游标卡尺、万能试验机。 4.试样的制备 按照国家标准GB6397—86《金属拉伸试验试样》，金属拉伸试样的形状随着产品的品种、规格以及试验目的的不同而分为圆形截面试样、矩形截面试样、异形截面试样和不经机加工的全截面形状试样四种。其中最常用的是圆形截面试样和矩形截面试样。 如图1所示，圆形截面试样和矩形截面试样均由平行、过渡和夹持三部分组成。平行部分的试验段长度称为试样的标距，按试样的标距与横截面面积之间的关系，分为比例试样和定标距试样。圆形截面比例试样通常取或，矩形截面比例试样通常取或，其中，前者称为长比例试样（简称长试样），后者称为短比例试样（简称短试样）。定标距试样的与之间无上述比例关系。过渡部分以圆弧与平行部分光滑地连接，以保证试样断裂时的断口在平行部分。夹持部分稍大，其形状和尺寸根据试样大小、材料特性、试验目的以及万能试验机的夹具结构进行设计。 对试样的形状、尺寸和加工的技术要求参见国家标准GB6397—86。

（a） （b） 图1 拉伸试样 （a）圆形截面试样；（b）矩形截面试样 5.实验原理 低碳钢进行拉伸试验时，外力必须通过试样轴线，以确保材料处于单向应力状态。低碳钢具有良好的塑性，低碳钢断裂前明显地分成四个阶段：弹性阶段：试件的变形是弹性的。在这个范围内卸载，试样仍恢复原来的尺寸，没有任何残余变形。 屈服（流动)阶段：应力应变曲线上出现明显的屈服点。这表明材料暂时丧失抵抗继续变形的能力。这时，应力基本上不变化，而变形快速增长。通常把下屈服点作为材料屈服极限（又称屈服强度），即，是材料开始进入塑性的标志。结构、零件的应力一旦超过屈服极限，材料就会屈服，零件就会因为过量变形而失效。因此强度设计时常以屈服极限作为确定许可应力的基础。 强化阶段：屈服阶段结束后，应力应变曲线又开始上升，材料恢复了对继续变形的抵抗能力，载荷就必须不断增长。D点是应力应变曲线的最高点，定义为材料的强度极限又称作材料的抗拉强度，即。对低碳钢来说抗拉强度是材料均匀塑性变形的最大抗力，是材料进入颈缩阶段的标志。 颈缩阶段：应力达到强度极限后，塑性变形开始在局部进行。局部截面急剧收缩，承载面积迅速减少，试样承受的载荷很快下降，直到断裂。断裂时，试样的弹性变形消失，塑性变形则遗留在破断的试样上。

材料物理性能期末复习重点-田莳

1.微观粒子的波粒二象性 在量子力学里，微观粒子在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性。 2.波函数及其物理意义 微观粒子具有波动性，是一种具有统计规律的几率波，它决定电子在空间某处出现的几率，在t 时刻，几率波应是空间位置（x,y,z,t)的函数。此函数 称波函数。其模的平方代表粒子在该处出现的概率。 表示t 时刻、 （x 、y 、z ）处、单位体积内发现粒子的几率。 3.自由电子的能级密度 能级密度即状态密度。 dN 为E 到E+dE 范围内总的状态数。代表单位能量范围内所能容纳的电子数。 4.费米能级 在0K 时，能量小于或等于费米能的能级全部被电子占满，能量大于费米能级的全部为空。故费米能是0K 时金属基态系统电子所占有的能级最高的能量。 5.晶体能带理论 假定固体中原子核不动，并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动，称单电子近似。用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论，称能带理论。 6.导体，绝缘体，半导体的能带结构 根据能带理论，晶体中并非所有电子，也并非所有的价电子都参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。从下图可以看出，导体中导带和价带之间没有禁区，电子进入导带不需要能量，因而导电电子的浓度很 大。在绝缘体中价带和导期隔着一个宽的禁带E g ，电子由价带到导带需要外界供给能量，使电子激发，实现电子由价带到导带的跃迁，因而通常导带中导电电子浓度很小。半导体和绝缘体有相类似的能带结构，只是半导体的禁带较窄(E g 小) ，电子跃迁比较容易 1.电导率 是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两 端 时，其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为，因而产生电流。电导率 是以欧姆定律定义为电流密度 和电场强度 的比率： κ=1/ρ 2.金属—电阻率与温度的关系 金属材料随温度升高，离子热振动的振幅增大，电子就愈易受到散射，当电子波通过一个理想品体点阵时(0K)，它将不受散射；只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方，电子被才受到散射(不相干散射)，这就是金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示)，以及晶体中异类原于、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样，电子波在这些地方发生散射而产生电阻，降低导电性。 金属电阻率在不同温度范围与温度变化关系不同。一般认为纯金属在整个温度区间产生电阻机制是电子-声子（离子）散射。在极低温度下，电子-电子散射构成了电阻产生的主要机制。金属融化，金属原子规则阵列被破坏，从而增强了对电子的散射，电阻增加。 3.离子电导理论 离子电导是带有电荷的离子载流子在电场作用下的定向移动。一类是晶体点阵的基本离子，因热振动而离开晶格，形成热缺陷，离子或空位在电场作用下成为导电载流子，参加导电，即本征导电。另一类参加导电的载流子主要是杂质。 离子尺寸，质量都远大于电子，其运动方式是从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置。离子导电是离子在电场作用下的扩散。其扩散路径畅通，离子扩散系数就高，故导电率高。 4.快离子导体（最佳离子导体，超离子导体） 具有离子导电的固体物质称固体电解质。有些

材料物理性能作业及课堂测试

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 53310330 81 .0-?=== T C A v J/mol·K 4 故50K 时的恒容热容75.3501033 53=??=?=-T A C v J/mol·K 500K 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 == ，31000 10001000a m V m D ==

材料物理性能检测设备操作规程

1范围 本操作规程规定了熔融指数仪的使用方法、使用注意事项等。 2使用方法 将仪器调节至水平，打开电源，在屏幕上设置所需要的温度和负荷。 2.2待温升至设置温度时再恒温15分钟，用纱布分别对仪器料筒、口模及料秆进行清洗。 2.3取物料3?8g加入到料筒内，加料时要均匀且迅速，整个过程1min内完成。 2.4加料完成后拿压料秆尽量压实物料，放入料秆。 2.5屏幕按下计时值确预热认时间达到240秒后停止计时，再加载砝码。 2.6一般先选用国标A法进行测试，并收集一定时间间隔内挤出的物料进行称量，且满足每段 长度在10m?20mn之间，每段质量大于以上。当每段长度和质量不满足时，则应选用B法进行测试。根据熔体质量流动速率计算如下式： ref ? m

MFR(190,2.16kg) = (1) t MFR --- 熔体质量流动速率； t ref 参比时间（10min）,s（600s）； m 切断的平均质量，g； t 切断的时间间隔，s；将所称得的每段挤出物料的平均质量，输入仪器操作界面，得出熔体质量流动速率。 选用B法测试时，依次?的步骤，当料杆下标线达到料筒顶面时，开始自动测定。从加料开始到测得最后一个数据时间不得超过25mi n。对整个事件过程中切下的物料进行精密称量。并按式（2）计算熔体在测定温度下的密度p ,g/cm3。 m p —— (2) A ? l m -- 秤量测的的活塞移动lcm 时挤出的试样质量； l - 活塞移动的距离，mm； A -- 活塞和料筒的截面积平均值（等于0.711cm2）； 将 2 式计算得出的熔体密度输入仪器操作界面，直接得出熔体质量流动速率与熔体体积流动速率。 实验结束，依次对料杆、料筒、口膜进行彻底清洗

(完整word版)教案-材料现代分析测试方法

西南科技大学 材料科学与工程学院 教师教案 教师姓名：张宝述 课程名称：材料现代分析测试方法 课程代码：11319074 授课对象：本科专业：材料物理 授课总学时：64 其中理论：64 实验：16（单独开课） 教材：左演声等. 材料现代分析方法. 北京工业大 学出版社，2000 材料学院教学科研办公室制

2、简述X射线与固体相互作用产生的主要信息及据此建立的主要分析方法。 章节名称第三章粒子（束）与材料的相互作用 教学 时数 2 教学目的及要求1．理解概念：（电子的）最大穿入深度、连续X射线、特征X射线、溅射；掌握概念：散射角（2 ）、电子吸收、二次电子、俄歇电子、背散射电子、吸收电流（电子）、透射电子、二次离子。 2．了解物质对电子散射的基元、种类及其特征。 3．掌握电子与物质相互作用产生的主要信号及据此建立的主要分析方法。 4．掌握二次电子的产额与入射角的关系。 5．掌握入射电子产生的各种信息的深度和广度范围。 6．了解离子束与材料的相互作用及据此建立的主要分析方法。 重点难点重点：电子的散射，电子与固体作用产生的信号。难点：电子与固体的相互作用，离子散射，溅射。 教学内容提要 第一节电子束与材料的相互作用 一、散射 二、电子与固体作用产生的信号 三、电子激发产生的其它现象第二节离子束与材料的相互作用 一、散射 二、二次离子 作业一、教材习题 3-1电子与固体作用产生多种粒子信号（教材图3-3），哪些对应入射电子？哪些是由电子激发产生的？ 图3-3入射电子束与固体作用产生的发射现象 3-2电子“吸收”与光子吸收有何不同？ 3-3入射X射线比同样能量的入射电子在固体中穿入深度大得多，而俄歇电子与X光电子的逸出深度相当，这是为什么？ 3-8配合表面分析方法用离子溅射实行纵深剖析是确定样品表面层成分和化学状态的重要方法。试分析纵深剖析应注意哪些问题。 二、补充习题 1、简述电子与固体作用产生的信号及据此建立的主要分析方法。 章节第四章材料现代分析测试方法概述教学 4

材料物理性能大作业

非晶态固体的导电性能 能带论是目前研究晶态固体中电子运动的重要理论,能带论的出发点是:固体中的电子不再束缚于个别的原子,而是在整个固体中做共有化运动。它是所谓“单电子理论”,就是说,各电子的运动基本上看做是相互独立的, 每个电子是在一个具有晶格周期性的势场中运动,这个周 期性势场包括了原子实以及其它电子的平均势场。能带论虽然是一个近似理论,但实际的发展证明,它对于晶态半导体是比较好的,近似可以作为分析其中电子运动规律的基础。 这段文字引自韩汝琦教授在1979年所写的《非晶态半导体的导电性》研究。由于非晶态材料的非周期性，及从理论上讲其导电性能不好，所以没有具体阐述，通过对文献的查找我发现对于这一方面研究的学者也少之又少。所以在学习了材料物理性能对于固体晶态金属、半导体、离子结构导电性的基础上对非晶态的固体导电性做一些了解。以下为我在阅读相关文献后的一点总结及感触。 非晶态半导体中电子运动的问题,仍可以用单电子理论,即把各电子的运动看成是相互独立的。差别在于这时的势场不再具有周期性,本征态波函数不再具有布洛赫波函数的形式, 与晶体势场周期性相联系的量子数k不再存在了。则无法通过k空间建立能带能级的关系。 非晶态半导体中也存在有导带和价带,它们之间也有禁带,能带的存在是不依赖于晶体的周期性的.差别在于能态密度函数存在有尾部。在晶态半导体中能带中的状态是共有化运动状态, 而在非晶态半导体能带中的状态分为两类:一类叫扩展态;一类叫定域态。在导带中, E > Ec 的状态( Ec为临界状态)是扩展态,它的波函数延伸在整个空间,相当于电子可以通过隧道效应从一个势井穿透到另一个势井,它类似于晶态半导体中的共有化运动状态。在导带E < Ec的 状态是定域态,它的波函数只是局限在一些中心点附近,随着远离这个中心点的距离增大而 指数衰减。电子不能通过隧道效应在整个材料中做共有化运动,而是在比较小的范围内做定 域运动,所以叫做定域态。 隧道效应：是一种有微观粒子波动性所确定的微观效应。按照量子理论，可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，表明在势垒的另一边，粒子有一定概率贯穿势垒。对于非晶态半导体,扩展态中载流子导电的机理和晶态中载流子的导电机理相似;而在定域态中载流子只能通过和晶格振动的相互作用,交换能量,才能从一个定域态跳到另一个定域态。综上所述,为了分析非晶态半导体的导电性,就需要着重分析定域态的导电机理。先可以从晶态半导体的杂质开始讨论，在简单的半导体的导电理论中,施主杂质(或受主杂质)在低温下 可以束缚电子(或空穴) ,这些电子(或空穴)围绕着杂质原子运动。假定有一N型样品,施主和 受主杂质浓度分别是N D和NA。在足够低的温度下,导带中的电子可以忽略不计。这时受主接受施主提供的电子成为负离子,而施主一部分失去电子成为正离子,一部分仍是中性的. 在这些中性的施主杂质周围束缚有电子,杂质导电就是靠这些电子从一个施主态到另一个 不占有电子的施主态之间的跳跃.在晶体中实际存在的电离施主和电离受主杂质,它们的库 仑场会影响这些施主态的能级位置。由于电离杂质分布是无规则的,使得这些施主态的能量值是不完全一样的。这样,电子从一个施主态转移到另一个施主态就必须具备两个条件。( A )是两个施主态之间的波函数要有交叠,也就是说,一般来说只有相互靠近的一些杂质态之间 才能实现转移; ( B )是由于这些相邻施主态能级的能量之间一般来说是不一样的,这样在转 移过程中就需要依赖于电子一晶格的相互作用,电子与晶格交换能量吸收一个或多个声子, 这是一个激活过程,称为跳跃式导电。根据这个导电机构可以说明上述实验事实,其中,反映跳跃导电的激活能;当掺杂浓度增高,杂质态波函数的交叠增大,从而使几变大.从杂质导电的例子,可以看出定域态的几个特点: ( A )定域态的波函数是局限在某一中心附近的范围内,就象 施主态的电子是局限在施主杂质中心附近一样。( B )由于存在有无规则的势场分布(在杂质 导电中就是无规则分布的电离杂质的库仑势场) ,使得这些定域态的能级可能是不相同的, 形成连续分布的能带。( c )定域态之间的电子导电是跳跃式的。当然,这种跳跃式的杂质导电

材料物理性能检验人员培训题

材料物理性能检验人员培训大纲 一、选择题 1、质检人员的职业道德规范的内容包括（） A. 爱岗敬业，忠于职守 B. 遵纪守法，严守机密 C. 秉公办事，诚实守信 D. 实事求是，工作认真 2、任何工程材料受力后都将会产生变形，变形过程可分为（） A. 弹性变形 B. 塑形变形 C. 最后断裂 D. A+B+C 3、由拉伸试验得出的力学性能指标包括（） A. 非比例延伸强度 B. 屈服强度 C. 硬度值 D. 弹性模量 4、测定规定非比延伸强度，最适用的方法有（） A. 图解法 B. 公式计算法 C. 逐级施力法 D. 排除法 5、规定残余延伸强的测定的定义（） A. 试验拉伸时，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。 B. 试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。 C. 试样卸除拉伸力后，其残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。 D. 以上都不对。

6、测定上屈服强度或下屈服强度的方法有（） A. 位移法 B. 公式计算法 C. 图示法 D. 指针法 7、抗拉强度的定义（） A. 试样拉断前所承受的最大标称应力即是抗拉强度。 B. 试样拉断后所承受的最大标称应力即是抗拉强度。 C. 试样拉断前所承受的最小标称应力即是抗拉强度。 D. 试样拉断后所承受的最小标称应力即是抗拉强度 8、金属拉伸试验试样尺寸测量后横截面积计算结果有效位数（） A. 2位 B. 3位 C. 4位 D. 5位 9、塑性也是工程材料重要的性能指标，可以从（）说明： A. 当材料具有一定塑性时，机件或构件偶而遭受到过载荷时能发生塑性变形从而产生形变强化，保证构件安全，避免断裂。 B. 机械零部件难免存在沟槽、夹角等，加载后会出现应力集中，可以通过塑性变形来削减应力峰使之重新分配。 C. 有利于冷冲、冷弯等成形、修复工艺和装配的顺利完成。 D. 塑性指标是金属生产的质量标志。 10、弹性模量（） A. 弹性模量代表材料生产单位弹性变形所需应力的大小。 B. 在弹性范围内物体的应力和应变呈正比关系。 C. 弹性模量E是决定构件刚度的材料常数。

材料分析测试技术习题

近代材料分析测试方法习题 1 Ariy斑如何形成？ 2 简述产生像差的三种原因。 3 何为焦长及景深，有何用途？ 4 对比光学显微镜与电磁显微镜分辨率。 6 画出电镜结构原理图，简述每个部件的 作用。 7 何谓点分辨率、晶格分辨率、放大倍 数，其测定方法？ 8 简述塑料一级复型、碳一级复型、塑料 －碳－喷铬二级复型制作步骤，对比各 有何特点。 9 简述质后衬度成像原理。 10 计算2种复型样品相对衬度（见书）。 11 简述透射电镜的主要用途。 12 写出劳埃方程，简述其用途。 13 写出布拉格方程，简述其用途。 14 已知简单立方晶体晶格常数为3A°，分别 在正空间和倒易空间中画出(101)、 (210)、(111)晶面及倒易易点，并计算出晶面的面间距和倒易失量的大小。 15 画出面心立方及体心立方[011]晶带轴的 标准电子衍射花样，标出最近的三个斑点指数及夹角。 16 画出爱瓦尔德球简述其用途。 17 体心立方和简单立方晶体的消光条件。 18 何谓标准电子衍射花样。面心立方和简单 立方晶体的消光条件。 19 为何不精确满足布拉格方程时，也会在底 片上出现衍射斑点。 20 为何入射电子束严格平行〔uvw〕时， 底片上也有衍射斑点出现。 21 绘出面心立方〔012〕晶带轴的标准电 子衍射花样，并写明步骤。（10分）22 已知相机常数K、晶体结构及单晶衍射花 样，简述单晶衍射花样标定步骤。（10 分） 23 何谓磁偏角。 24 选区衍射操作与选区衍射成像操作有何不 同。 25 孪晶衍射花样有何特点。 26 高阶劳爱斑点如何得到。 27 如何确定有序固溶体。 28 何谓菊池线花样。 29 何谓二次衍射斑点。 30 简述薄晶体样品制作步骤。 31 多晶衍射花样标定步骤。32 薄晶体成像原理与复型成像原理有何异同 点。 33 画出薄晶体衍衬成明场像、暗场像的光路 图，并加以说明。 34 螺型位错和刃型位错衍衬成像特征。为 何？ 35 厚度消光、弯曲消光条纹产生原因。 36 孪晶、层错典型特征。 37 扫描电镜的主要用途。 38 扫描电镜中能成形貌像、成分像的信号各 有哪些？ 39 如图所示，晶粒１为铝、晶粒２为铁，画 出Ａ、Ｂ探头的收集背散射电子的信 号，及形貌、成分信号。 40 对比二次电子、背散电子成像衬度。 41 特征x射线可成哪种像，有何特征。 42 简述能谱仪与波谱仪工作原理。 43 试述原子散射因子f和结构因子│FHKL│ 2的物理意义，结构因子与哪些因素有 关？ 44 画出X射线衍射分析光路图，说明测角仪 的工作原理。（8分） 45 简述用X射线衍射方法定性分析未知材料 的步骤。 46 写出粉末衍射卡组字母索引和数字索引 的编排方法和查询方法。 47 对钙钛矿（CaTiO3）为主的复相材料进 行定性分析，试设计分析方案（特别应 指出选何种辐射源及滤光片）。 48 用X射线衍射仪进行物相分析，请绘图说 明X射线管焦点、入射束、衍射束、接收狭缝、样品表面法线、反射晶面法线、 衍射圆之间的关系。