無機材料物理性能知識點整理

1. 鐵電體與鐵磁體的定義和異同

答：鐵電體是指在一定温度範圍內具有自發極化，並且自發極化方向可隨外加電場作可逆轉動的晶體。鐵磁體是指具有鐵磁性的物質。

2. 本徵（固有離子）電導與雜質離子電導

答：本徵電導是源於晶體點陣的基本離子的運動。這種離子自身隨着熱振動離開晶體形成熱缺陷。這種熱缺陷無論是離子或者空位都是帶電的，因而都可作為離子電導載流子。顯然固有電導在高温下特別顯著；第二類是由固定較弱的離子的運動造成的，主要是雜質離子。雜質離子是弱聯繫離子，所以在較低温度下雜質電導表現顯著。

相同點：二者的離子遷移率 和電導率 表達形式相同

不同點：a.本徵離子電導載流子濃度與温度有關，而雜質離子電導載流子濃度與温度無關，僅決定於雜質的含量

B.由於雜質載流子的生成不需要提供額外的活化能，即他的活化能比在正常晶格上的活化能要低得多，因此其係數B比本徵電導低一些

C.低温部分有雜質電導決定，高温部分由本徵電導決定，雜質越多，轉折點越高

3. 離子電導和電子電導

答：攜帶電荷進行定向輸送形成電流的帶點質點稱為載流子。載流子為離子或離子空位的為離子電導；載流子是電子或空穴的為電子電導

不同點：a.離子電導是載流子接力式移動，電子電導是載流子直達式移動

B.離子電導是一個電解過程，符合法拉第電解定律，會發生氧化還原反應，時間長了會對介質內部造成大量缺陷及破壞；而電子電導不會對材料造成破壞

C.離子電導產生很困難，但若有熱缺陷則會容易很多；一般材料不會產生電子電導，一般通過摻雜形式形成能量上的自由電子

D.電子電導的電導率遠大於離子電導（原因：1.當温度升高時，晶體內的離子振動加劇，對電子產生散射，自由電子或電子空穴的數量大大增加，總的效應還是使電子電導非線性地大大增加；2.在弱電場作用下，電子電導和温度成指數式關係，因此電導率的對數也和温度的倒數成直線關係；3.在強電場作用下，晶體的電子電導率與電場強度之間不符合歐姆定律，而是隨場強增大，電導率有指數式增加

4.鐵電體與反鐵電體

答：鐵電體是指在一定温度範圍內具有自發極化，並且自發極化方向可隨外加電場作可逆轉動的晶體；反鐵電體是指晶體中相鄰的離子沿反平行方向發生自發極化，宏觀上自發極化為零且無電滯回線的材料

不同點：1.在反鐵電體的晶格中，離子有自發極化，以偶極子形式存在，偶極子成對的按反平行方向排列，這兩部分偶極子的偶極矩大小相等，方向相反；而在鐵電體的晶格中，偶極子的極性是相同的，為平行排列

2.反鐵電體具有雙電滯回線，鐵電體具有電滯回線

3.當外電場降至零時，反鐵電體無剩餘極化，鐵電體存在剩餘計

5.聲頻支與光頻支的異同

答：相同點：聲頻支與光頻支都是由於一維雙原子點陣的振動引起的，且都是獨立的格波，頻率都與元胞振動頻率相同

不同點：1.聲頻支是相鄰原子具有相同的振動方向，表示了元胞的質量中心的振動；光頻支是相鄰兩種原子振動方向相反，表示了元胞的質量中心維持不同，因而引起了一個範圍很小，頻率很高的振動

2.聲頻支是低温下的格波，頻率小影響範圍廣，是同一類原子不同晶胞之間相互振動引起的；光頻支是晶體熔融温度下的格波，頻率高，影響範圍小，是不同類原子同一晶胞之間相互振動引起的。

6.抗熱震斷裂性與抗熱震損傷性

答：材料發生瞬時斷裂，抵抗這類破壞的性能稱為抗熱衝擊斷裂性能

在熱衝擊循環作用下，材料表面開裂，剝落，並不斷髮展，最終碎裂或變質，抵抗這類破壞的性能稱為抗熱衝擊損傷性能。

7.熱容與熱膨脹

答：熱容是描述材料中分子熱運動的能量隨温度而變化的一個物理量，定義為使物體温度升高1K所需外界提供的能量

熱膨脹是指物體的體積或長度隨温度的升高而增大的現象

相同點：熱膨脹係數與熱容密切相關且有着相似的規律，兩者曲線近於平行，變化趨勢相同，即兩者比值接近於恆值

不同點：熱容具有可加性，與材料結構關係不大，氣孔率大，熱容小

熱膨脹不具可加性，與材料結構密切聯繫，氣孔率對其影響不大

8.裂紋快速發展與靜態疲勞

答：裂紋快速發展----按照格里菲斯微裂紋理論，裂紋的快速發展，材料的斷裂強度不是取決於裂紋的數量，而是決定於裂紋的大小，即是由最危險的裂紋尺寸（臨界裂紋尺寸）決定材料的強度，一旦裂紋超過臨界尺寸，裂紋就迅速擴展而斷裂

靜態疲勞是指裂紋在使用應力下，隨着時間的推移而緩慢擴展，也稱亞臨界擴展。裂紋緩慢擴展的結果是裂紋尺寸逐漸加大，一旦達到臨界尺寸就會失穩擴展而破壞

二. 簡答

1.格里菲斯微裂紋理論

答：實際材料中總是存在許多細小的裂紋或缺陷；在外力作用下，這些裂紋和缺陷附近產生應力集中現象；當應力達到一定程度時，裂紋的擴展導致了材料斷裂。換句話説，斷裂並不是晶體同時沿整個原子面拉斷，而是裂紋嚴重某一存在有缺陷的原子面發生擴展的結果。材料內部儲存的彈性應變能的.降低大於由於開裂形成兩個新表面所的表面時，裂紋將發生擴展；反之，裂紋將不會擴展

2.裂紋來源

答：1.由於晶體微觀結構中存在缺陷，當受到外力作用時，在這些缺陷處就引起應力集中，導致裂紋結核

2.材料表面的機械損傷與化學腐蝕形成表面裂紋，此種裂紋最危險，裂紋的擴展常常由表面裂紋開始

3.由於熱應力而形成裂紋

3.提高陶瓷材料強度的方法

答：1.利用顯微結構增韌和熱壓燒結，使晶粒超細化，以減少氣孔，裂紋尺寸和數量

2.預加壓應力---材料加熱後急劇冷卻，進行熱韌化，表面冷卻速度高於內部，因而使

材料表面引入殘餘壓力

3.化學強化----通過改變表面的化學組成，消除表面缺陷，使表面的摩爾體積比內部的大，並使表面殘餘壓應力更高

4.將表面拋光或化學處理，消除表面缺陷

5.複合強化：纖維增強，晶粒增強

4熱膨脹微觀機理

答：固體材料熱膨脹的物理本質可以歸結為點陣結構中質點間平均距離隨温度升高而增大。在熱振動過程中，在質點平衡位置r0的兩側合力曲線的斜率是不等的。温度越高，振幅越大，質點在r0兩側受力不對稱情況越顯著，平衡位置向右移動越多，相鄰質點間平均距離就增加得越多，以致晶胞參數增大，宏觀上便表現為晶體的熱膨脹。

次要機理：隨温度升高熱缺陷濃度按指數關係增加，熱缺陷的形成將造成局部晶格膨脹和畸變

5.熱傳導隨温度如何變化

答：熱傳導是指當固體材料一端的温度比另一端高時，熱量從熱端自動的傳向冷端的現象。在温度不太高的範圍內，無機材料中的熱傳導主要是聲子傳導。但是在温度較高時，介質由於結構鬆弛而產生蠕變，導致介質的彈性模量迅速下降，v則呈現出隨温度增大而減小的趨勢

6.愛因斯坦模型（92）

答：愛因斯坦提出的假設是：每一個原子都是一個獨立的振子原子之間彼此無關，並且都以相同的角頻率*a

離子電導的特點：

1、 源於晶體點陣的基本離子的運動，稱為固有離子電導。這種離子自身隨着熱振動離開晶格形成熱缺陷這種熱缺陷，無論是離子或者空位都是帶電的，因而都可以作為離子電導載流子。

2、 由固定較弱的離子運動造成的，主要是雜質離子。

影響離子電導的因素：

1、 温度，低温下雜誌電導佔主要地位，高温下固有電導起主導作用。

2、 晶體結構，熔點高的晶體，結合力大，相應的活化能也高，電導率低。

3、 晶格缺陷