材料概论(周达飞)(二版)_第4章课件

材料力学第七章课件.doc

7-1(7-3) 一拉杆由两段杆沿m-n 面胶合而成。由于实用的原因，图中的角 限于范围内。作为“假定计算”，对胶合缝作强度计算时可以把其上的 正应力和切应力分别与相应的许用应力比较。现设胶合缝的许用切应力为许 用拉应力的3/4 ，且这一拉杆的强度由胶合缝的强度控制。为了使杆能承受 最大的荷载F，试问角的值应取多大？ 解：按正应力强度条件求得的荷载以表示： 按切应力强度条件求得的荷载以表示，则 即： 当时，，， 时，，， 时，，

时，， 由、随而变化的曲线图中得出，当时，杆件承受的荷载最大， 。 若按胶合缝的达到的同时，亦达到的条件计算 则 即： ， 则 故此时杆件承受的荷载，并不是杆能承受的最大荷载。 返回 7-2(7-7)试用应力圆的几何关系求图示悬臂梁距离自由端为0.72m的截面上，在顶面以下40mm的一点处的最大及最小主应力，并求最大主应力与x轴之间的夹角。 解：

= 由应力圆得 返回 7-3(7-8)各单元体面上的应力如图所示。试利用应力圆的几何关系求：（1）指定截面上的应力； （2）主应力的数值； （3）在单元体上绘出主平面的位置及主应力的方向。

解：（a） ，，， ， （b） ，，，， （c） , , ,

（d） ，，，，， 返回 7-4(7-9) 各单元体如图所示。试利用应力圆的几何关系求： （1）主应力的数值； （2）在单元体上绘出主平面的位置及主应力的方向。 解：（a） ，，， （b） ，，， （c） ，， ，

（d） ， ， ， 返回 7-5(7-10)已知平面应力状态下某点处的两个截面上的应力如图所示。试利用 应力圆求该点处的主应力值和主平面方位，并求出两截面间的 夹角值。 解：由已知按比例作图中A，B两点，作AB的垂直平分线交 轴于点C，以C为圆心，CA或CB为半径作圆，得 （或由 得 半径） （1）主应力

北京科技研究生半导体材料导论复习题

1、半导体材料有哪些特征？ 答：半导体在其电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。 （1）在室温下，它的电导率在103~10-9S/cm之间，S为西门子，电导单位，S=1/ρ（Ω. cm) ；一般金属为107~104S/cm，而绝缘体则<10-10，最低可达10-17。同时，同一种半导体材料，因其掺入的杂质量不同，可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化，也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率；而金属的导电性受杂质的影响，一般只在百分之几十的范围内变化，不受光照的影响。 （2）当其纯度较高时，其电导率的温度系数为正值，即随着温度升高，它的电导率增大；而金属导体则相反，其电导率的温度系数为负值。 （3）有两种载流子参加导电。一种是为大家所熟悉的电子，另一种则是带正电的载流子，称为空穴。而且同一种半导体材料，既可以形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。在金属中是仅靠电子导电，而在电解质中，则靠正离子和负离子同时导电。 2、简述半导体材料的分类。 答：对半导体材料可从不同的角度进行分类例如： 根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体； 根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体； 根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体， 但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类，依此可分为：元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类。 3、化合物半导体和固溶体半导体有哪些区别。 答：由两个或两个以上的元素构成的具有足够的含量的固体溶液，如果具有半导体性质，就称为固溶半导体，简称固溶体或混晶。固溶半导体又区别于化合物半导体，因后者是靠其价键按一定化学配比所构成的。固溶体则在其固溶度范围内，其组成元素的含量可连续变化，其半导体及有关性质也随之变化。 4、简述半导体材料的电导率与载流子浓度和迁移率的关系。 答：s = nem 其中： n为载流子浓度，单位为个/cm3; e 为电子的电荷，单位为C（库仑），e对所有材料都是一样，e=1.6×10-19C 。 m为载流子的迁移率，它是在单位电场强度下载流子的运动速度，单位为cm2/V.s； 电导率s的单位为S/cm(S为西门子）。 5、简述霍尔效应。 答：将一块矩形样品在一个方向通过电流，在与电流的垂直方向加上磁场(H)，那么在样品的第三个方向就可以出现电动势，称霍尔电动势，此效应称霍尔效应。 6、用能带理论阐述导体、半导体和绝缘体的机理。 答：按固体能带理论，物质的核外电子有不同的能量。根据核外电子能级的不同，把它们的能级划分为三种能带：导带、禁带和价带（满带）。 在禁带里，是不允许有电子存在的。禁带把导带和价带分开，对于导体，它的大量电子处于导带，能自由移动。在电场作用下，成为载流子。因此，导体载流子的浓度很大。 对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动。但在热、光等外界因素的作用下，可以使少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。 绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。半导体的禁带很窄，（一般低于3eV），绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难得多。因此，绝缘体的载流子的浓度很小。导电性能很弱。实际绝缘体里，导带里的电子不是没有，并且总有一些电子会从价带跃迁到导带，但数量极少。所以，在一般情况下，可以忽略在外场作用下它们移动所形成的电流。但是，如果外场很强，束缚电荷挣脱束缚而成为自由电荷，则绝缘体就会被“击穿”而成为导体。 7、什么是本征半导体和杂质半导体？ 答：当半导体主要是靠热激发产生载流子时，导电称为本征导电，这种半导体称为本征半导体，其特点是自由电子数等于空穴数。另一种导电机制是靠电活性杂质形成的载流子导电，这种导电称为杂质导电，这种半导体称为杂质

材料概论

Introduction to Materials （材料概论）Questions and Problems （习题） 材料工程学院

1 Introduction to Materials 1.1 With regard to electron configuration,what do all the elements in Group VIIA of the Periodic Table have in common? 1.2 Cite the differences between substance and material. 1.3 Why do we study materials science and engineering? 1.4 Offer an explanation as to why covalently bonded materials are generally less dense than ionically or metallically bonded ones? 1.5 What types of bonding would be expected for each of the following materials:brass,rubber,barium sulfide (BaS),solid xenon,nylon,and aluminum phosphide (AlP)? 1.6 What is the difference between the atomic structure and crystal structure? 1.7 The unit cell for tin has tetragonal symmetry,with a and b lattice parameters of 0.583 and 0.318m,respectively.If its density,atomic weight,and atomic radius are 7.30g/cm3,118.69g/mol,and 0.151nm,respectively,compute the atomic packing factor. 1.8 Cite the primary differences between elastic,anelastic,and plastic deformation behaviour. 1.9 Cite five factors that lead to scatter in measured material properties. 1.10 Besides the mechanical properties and the physico chemical characteristics of materials,which other factors should be considered for the manufacture of an object? 1.11 What material could be used to insulate a furnace heated to 1000℃?Why? 1.12 To which class of building material does wood belong? 1.13 List the materials used in a bicycle. 1.14 Material specification for modern athletic shoes is quite complex.In your opinion what should be the requirement,and why? 1.15 You wish to select the materials needed to carry a current between the components inside an electrical“black box”.What materials would you select? 1.16 Describe some of the key mechanical and physical properties we would consider in selecting a material for an airplane wing. 1.17 In terms of bonding,explain why silicate materials have relatively low densities? 1.18 A three-point bending test is performed on a glass specimen having a rectangular cross section of height d 5mm and width b 10mm; the distance between support points is 45mm.(a) Compute the flexural strength if the load at fracture is 290N.(b) The point of maximum deflection Δy occurs at center of the specimen and is described by: EI FL y 483 =? where E is the modulus of elasticity and I is the cross-section moment of inertia.Compute Δy at a load of 266N.

半导体材料导论结课复习题

半导体材料复习题 1、半导体材料有哪些特征？ 答：半导体在其电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。 （1）在室温下，它的电导率在103~10-9S/cm之间，S为西门子，电导单位，S=1/ρ（Ω. cm) ；一般金属为107~104S/cm，而绝缘体则<10-10，最低可达10-17。同时，同一种半导体材料，因其掺入的杂质量不同，可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化，也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率；而金属的导电性受杂质的影响，一般只在百分之几十的范围内变化，不受光照的影响。 （2）当其纯度较高时，其电导率的温度系数为正值，即随着温度升高，它的电导率增大；而金属导体则相反，其电导率的温度系数为负值。 （3）有两种载流子参加导电。一种是为大家所熟悉的电子，另一种则是带正电的载流子，称为空穴。而且同一种半导体材料，既可以形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。在金属中是仅靠电子导电，而在电解质中，则靠正离子和负离子同时导电。 2、简述半导体材料的分类。 答：对半导体材料可从不同的角度进行分类例如： 根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体； 根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体； 根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体， 但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类，依此可分为：元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类。 3、化合物半导体和固溶体半导体有哪些区别。 答：由两个或两个以上的元素构成的具有足够的含量的固体溶液，如果具有半导体性质，就称为固溶半导体，简称固溶体或混晶。固溶半导体又区别于化合物半导体，因后者是靠其价键按一定化学配比所构成的。固溶体则在其固溶度范围内，其组成元素的含量可连续变化，其半导体及有关性质也随之变化。 4、简述半导体材料的电导率与载流子浓度和迁移率的关系。 答：s = nem 其中： n为载流子浓度，单位为个/cm3; e 为电子的电荷，单位为C（库仑），e对所有材料都是一样，e=1.6×10-19C 。 m为载流子的迁移率，它是在单位电场强度下载流子的运动速度，单位为cm2/V.s； 电导率s的单位为S/cm(S为西门子）。 5、简述霍尔效应。 答：将一块矩形样品在一个方向通过电流，在与电流的垂直方向加上磁场(H)，那么在样品的第三个方向就可以出现电动势，称霍尔电动势，此效应称霍尔效应。 6、用能带理论阐述导体、半导体和绝缘体的机理。 答：按固体能带理论，物质的核外电子有不同的能量。根据核外电子能级的不同，把它们的能级划分为三种能带：导带、禁带和价带（满带）。 在禁带里，是不允许有电子存在的。禁带把导带和价带分开，对于导体，它的大量电子处于导带，能自由移动。在电场作用下，成为载流子。因此，导体载流子的浓度很大。 对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动。但在热、光等外界因素的作用下，可以使少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。 绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。半导体的禁带很窄，（一般低于3eV），绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难得多。因此，绝缘体的载流子的浓度很小。导电性能很弱。实际绝缘体里，导带里的电子

材料概论

第二章 1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？ 答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。 2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。 答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。 结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。 无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料 高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构 各自的特点： 3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？ 答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。 4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？ 答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。 非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子 的数量。

5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？ 答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成： 置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。 填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。 6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。 答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性) 交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性) 7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？ 答：非常好 8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？ 答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。 通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。 按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。 9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。 答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。 大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。 10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？ 答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。 超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。

半导体概论

半導體概論 作業(一) 能帶形成原因 組員： 1.499L0005 黃炯睿 (WORD製作) 2.499L0009 林杰翰 (統整資料) 3.499L0010 吳旻葦 (WORD製作) 4.499L0012 劉榮軒 (統整資料) 5.499L0045 黃志傑 (蒐集資料)

何謂能帶 能階由下而上增加，越上面能階越高，為何材料能導電，當導電帶裡有電子時，材料就會導電，一般電子都是處在價電帶中的，而從價電帶到導電帶就有一個能量差，叫做能階。也就是說電子要從價電帶跳躍至導電帶是需要能量，所以當能隙越大時，電子越不容易跳躍至導電帶。因此，絕緣體就是因為能隙很大，電子跳不過去導電帶裡，所以無法導電，但半導體的能隙較小，電子比較容易跳躍進入導電帶，所以只要施嘉一些能量，就可以讓電子進入導電帶來讓材料從不導電很容易變成導電，而導体的導電帶能階底部和價電帶能階頂部重疊，所以電子一

直都在導電帶中，因此材料隨時都可以導電 那能帶是如何形成的呢?? 半導體概念與能帶（Semiconductor Concepts and Energy Bands） 國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯 在半導體晶格中，電子的能量跟金屬有明顯的不同。以矽為例子，由於矽原子之間以價電子方式鍵結，在相鄰的矽原子之間，彼此價電子互相作用之下，導致晶體中電子能量會分裂成兩個可以明顯區分的能帶，此即所謂的價電帶和導電帶，此兩個能帶的間隙即為能帶間隙，由於在能帶間隙中電子的存在是不被容許的，此代表著在晶體中禁止的電子能量。 而價電帶代表晶體中兩個互相鍵結原子的電子波函數，佔據這些波函數的電子我們稱他為價電子。在絕對零度時，所有的鍵結都被價電子佔據，所以在價電帶中所有的電子能階都會被這些電子填滿。當電子處於導電帶中的時候，電子可以在晶體中自由的移動，同時也會對電場做出回應，所以在周圍會有很多空的能階。而電子可以容易的從電場中得到能量，進而能躍遷到比較高的能階裡。因為只有在導電帶裡才有空的能態，所以想要將價電帶中的電子激發到導電帶中需要能量，此能量須大於等於能帶間隙。當電子獲得足夠能量可以克服能帶間隙時，電子就會躍遷到導電帶中，所以在導電帶中會產生一個自由的電子，則在導電帶中會遺失一個電子即為電洞。 在導電帶中的自由電子，可以在晶體中自由的移動，所以外加電場的時候，會產生導電的情形。由於帶負電的電荷從晶體電中性區域脫離出，即會造成在價電帶中生成一個帶正電荷的電洞。而從近代物理的原子中，我們可知能量被量子化，並且具有特定不連續值，例如鋰原子有兩個電子位於1s殼層和一個電子位於2s 殼層。此相同的概念我們可應用到數個原子中分子的電子能量，同理電子的能量是呈量子化的。因此將多到1023個緊密排列大小的鋰原子聚集在一起以形成金屬，會因為原子間的作用力生成電子能帶。而2s能階會分裂成1023個緊密排列的能階，此會有效的形成一個能帶，即命名為2s能帶。同理，其他較高的能階也會形成能帶，而這些能帶彼此會互相重疊而形成代表金屬能帶結構的連續能帶。由於鋰原子的2s能階為半填滿的，這是因為2s次殼層需要兩個電子才能填滿，所以這意謂著如果晶體中的2s能階也是半填滿的話，此金屬即具有半填滿能帶的特性。 參考資料：光電子學與光子學-原理與應用

材料概论知识点总结

材料概论知识点总结 1.材料学纲要 结合键 离子键、共价键、金属键（化学键）、分子键和氢键 1）几种结合键的区别？ 离子键 是以正负离子间的相互作用力形成的结合。 离子键材料由两种以上的电负性相差很大的原子构成。 离子晶体的特性：（1）离子晶体是最密堆积的面心立方或六方密填结构，离子晶体的这种结构特征体现了离子键的各向同性。 （2）对可见光透明，吸收红外波长。离子震动能级吸收。 共价键 不易失去价电子的原子倾向于与邻近原子共有价电子、成为8电子稳定结构。共价键以拉手结合。金属键具有方向性，价电子位于共价键附近的几率高于其他处。共价键形成的条件：原子具有相似的电负性、价电子之和为8。 共价键材料的特性：（1）高硬度、高熔点、导电性差、低膨胀系数，这体现了共价键是强化和键。 （2）性脆，延展性很差，这体现了共价键的方向性。 陶瓷和聚合物；或完全、或部分是共价键。 金属键 金属原子失去价电子成为正离子、价电子成为自由电子，离子骨架浸泡在电子的海洋。 本质：是离子、电子间的库仑相互作用。 特性：无方向性，不易被破坏。 使金属具有良好的延展性和导电性，是良好的导体。 分子键 由分子之间的作用力（范德华力）而形成的，由于分子键很弱，故结合成的晶体具有低熔点、低沸点、低硬度、易压缩等特性。 氢键 氢原子与电负性大的原子X以共价键结合，若与电负性大、半径小的原子Y（O F N等）接近，在X与Y之间以氢去为媒介，生成X-H...Y形式的一种特殊的分子间或分子内相互作用，成为氢键。 1）结合键对材料性能的影响。 金属材料 金属材料的结合键主要是金属键。金属特性：导电性、导热性好；正电阻温度系数；好的延展性；金属光泽等。 陶瓷材料 陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物，其结合键主要是离子键和共价键，大多数是离子键。离子键赋予陶瓷相当高的稳定性，所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度，但同时陶瓷材料的脆性也很大。 高分子材料 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中，组成分子的结合键

半导体概论

半导体生产流程 所谓的半导体，是指在某些情况下，能够导通电流，而在某些条件下，又具有绝缘体 效用的物质；而至于所谓的IC，则是指在一半导体基板上，利用氧化、刻蚀、扩散等 方法，将众多电子电路组成各式二极管、晶体管等电子组件，作在一微小面积上，以 完成某一特定逻辑功能（例如：AND、OR、NAND等），进而达成预先设定好的电路 功能。自1947年12月23日第一个晶体管在美国的贝尔实验室(Bell Lab)被发明出来，结束了真空管的时代，到1958年TI开发出全球第一颗IC成功，又意谓宣告晶体管的时代结束，IC的时代正式开始。从此开始各式IC不断被开发出来，集成度也不断提升。从小型集成电路（SSI），每颗IC包含10颗晶体管的时代；一路发展MSI、LSI、VLSI、ULSI；MSI（Middle-scale integration）中等规模集成电路；LSI（Large-scale integration）大规模集成电路；VLSI（Very-Large-scale integration）甚大规模集成电路；ULSI（Ultra-Large-scale integration）超大规模集成电路再到今天，短短50年时间，包含千万个以上晶体管的集成电路已经被大量生产，并应用到我们的生活的各领 域中来，为我们的生活带来飞速的发展。不能想象离开半导体产业我们的生活将会怎样，半导体技术的发展状况已成为一个国家的技术状况的重要指针，电子技术也成为 一个国家提高国防能力的重要途径。 半导产品类别 目前的半导体产品可分为集成电路、分离式组件、光电半导体等三种。 A.集成电路(IC)，是将一电路设计，包括线路及电子组件，做在一片硅芯片上，使其 具有处理信息的功能，有体积小、处理信息功能强的特性。依功能可将IC分为四类产品：内存IC、微组件、逻辑IC、模拟IC。 B.分离式半导体组件，指一般电路设计中与半导体有关的组件。 常见的分离式半导体组件有晶体管、二极管、闸流体等。 C.光电式半导体，指利用半导体中电子与光子的转换效应所设计出之材料与组件。 主要产品包括发光组件、受光组件、复合组件和光伏特组件等。 1.IC产品介绍 IC产品可分为四个种类，这些产品可细分为许多子产品， 分述如下： 内存IC：顾名思义，内存IC是用来储存资料的组件，通常用在计算机、电视游乐器、电子词典上。依照其资料的持久性(电源关闭后资料是否 消失)可再分为挥发性、非挥发性内存；挥发性内存包括DRAM、SRAM，

材料概论试题

1.何为材料，为何材料是人类社会生活的物质基础？ 材料是人类用于制造物品、器件或其他产品的物质。是人类要生存需要的最基本的物质生活资料。物质生产活动是人类从事其他各种社会活动的先决条件。 2.材料科学与工程的四个基本要素是什么？请说明他们之间的关系。 材料的四个基本要素：结构与成分、性质、合成与制备、用途与性能 3. 复合材料设计的基本思想是什么？举一例说明。 达到功能复合，能保留原组成原料的特性，并通过复合效应得到原来所不具有的更为优越的新性能。碳纤维复合材料制造大飞机；轮胎是由橡胶、碳黑、帘子线等材料构成的。 4. 从燕子造窝到人用草拌泥造房、再到我们用碳纤维复合材料制造大飞机的过程，你得到了哪些启示？这些复合材料的制备都还停留在经验的层面上，而碳纤维复合材料制造大飞机虽然使用了一贯的复合思想，但相比之下更具有系统性、科学性。如今我们创造新的复合材料不再需要像过去一样完全依靠试错法，而有相关的理论指导，所以我们在探索新领域时可以从一些已有的思想中获取灵感，再用理论化地手段将其转化为材料科学。 5．绿色建筑的基本涵义？ 绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物。 6.建筑生态环境材料的基本涵义？ 生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料 7.看《终结者2》推测那个人材料的性能与特点，并推测由什么方法合成。(描述电影中未来人材料的特点和性能，并设想可由什么方式合成? 终结者2中的机器人由液态金属构成，具有流动性和高强度性，韧性好，可再组合。 合成方法: 合金合成法，置于电解液中的镓基液态合金在和铝合金结合后，能长期高速运转。 8.试说明金属材料在民航飞机中的应用情况 铝合金用作承力件，钛合金用于具有一定耐热性和耐腐蚀性的板材结构件，高强度结构钢，用于前后起落架；不锈钢，用于发动机的一些装置。高温合金用于耐高温的板材结构件和螺栓，螺母等固件和排气孔的蜂窝结构 9.说明燃料电池的工作原理及其特点。 燃料电池的工作原理是通过氧化还原反应将化学能直接转化为电能。 燃料范围广，不受卡诺循环限制、能量转换效率高、超低污染、运行噪声低、可靠性高、维护方便等 10.说明质子交换膜燃料电池的特性 a．可低温运行。 b．比能量和比功率高；c．结构紧凑、质量小，水易排出。 d．采用固态电解质不会出现变形、迁移或从燃料电池中气化，无电解液流失。 e．可靠性高，寿命长。 f．因唯一的液体是水，本质上可避免腐蚀。 11.什么是有机半导体？ 具有半导体性质的有机材料，即导电能力介于金属和绝缘体之间 12.导电机理是什么，为什么有机物能导电？ 含有共轭基团的有机分子之间形成连续共轭的大结构，用来传导电子和空穴，然后在电场的作用下,载流子可以沿聚合物链作定向运动,从而使高分子材料导电 13.有机导体的优点和缺点是什么？ 优点：成膜技术更多、器件尺寸更小，集成度更高、有机物易于获得、柔韧性好，质量轻、可修饰性强。缺点：电阻率的变化受杂质含量的影响极大.电阻率受外界条件（如热、光等）的影响很大 14.有机导体有哪些应用方向？ 光盘、有机发光二极管、传感器、有机太阳能电池等。 15.生物医用材料的定义及其主要性能特征

材料力学-第一章

材料力学-第一章

2005年注册岩土工程师考前辅导精讲班 材料力学 第二讲剪切 【内容提要】 本讲主要讲连接件和被连接件的受力分析，区分剪切面与挤压面的区别，剪切和挤压的计算分析，剪力互等定理的意义及剪切虎克定律的应用。 【重点、难点】 本讲的重点是剪切和挤压的受力分析和破坏形式及其实用计算，难点是剪切面和挤压面的区分，挤压面积的计算。 一、实用(假定)计算法的概念 螺栓、销钉、铆钉等工程上常用的连接件及其被连接的构件在连接处的受力与变形一般均较复杂，要精确分析其应力比较困难，同时也不实用，因此，工程上通常采用简化分析方法或称为实用(假定)计算法。具体是： 1．对连接件的受力与应力分布进行简化假定，从而计算出各相关部分的“名义应力”；2．对同样连接件进行破坏实验，由破坏载荷采用同样的计算方法，确定材料的极限应力。 然后，综合根据上述两方面，建立相应的强度条件，作为连接件设计的依据。实践表明，只要简化假定合理，又有充分的试验依据，这种简化分析方法是实用可靠的。 二、剪切与剪切强度条件 当作为连接件的铆钉、螺栓、销钉、键等承受一对大小相等、方向相反、作用线互相平行且相距很近的力作用时，当外力过大；其主要破坏形式之一是沿剪切面发生剪切破坏，如图2-1所示的铆钉连接中的铆钉。因此必须考虑其剪切强度问题。

连接件与其所连接的构件，挤压面上挤压应力。：假定挤压面上的挤压应力均匀分布。于是；挤压应力，与相应的挤压强度条件分别为 式中：Pc为挤压面上总挤压力；Ac为挤压面的面积。当挤压面为半圆柱形曲面时取垂直挤压力方向直径投影面积。如图2—2所示的取Ac=dt。[]为许用挤压应力其值等于挤压极限应力除以安全系数。在实用（假定）计算中的许用剪应力[]、许用挤压应力[ ]，与许用拉应力[]之间关系有：对于钢材 [ ]=（0.75～0.80）[ ] []=（1.70～2.00）[] 四、纯剪切与剪应力互等定理 (一) 纯剪切：若单元体上只有剪应力而无正应力作用，称为纯剪切。如图2-3(a)所示，是单元体受力最基本、最简单的形式之一。 在剪应力作用下．相邻棱边所夹直角的改变量．称为剪应变，用表示，其单位为rad。如图2-3(b)所示。

2020年智慧树知道网课《材料概论》课后章节测试满分答案1

第一章测试 1 【判断题】 (10分) 材料是人类社会生活的精神基础。 A. 对 B. 错 2 【判断题】 (10分) 青铜是铜锡合金。 A. 对 B. 错 3 【判断题】 (10分) 芯片是各种集成电路和原件刻蚀在线路板上的一个综合体。 A. 错 B.

对 4 【判断题】 (10分) 日常生活中家庭用到的空调洗衣机、冰箱电视的壳体材料基本是塑料这种高分子材料。 A. 错 B. 对 5 【单选题】 (10分) 材料是人类用于制造各种产品和有用物件的（）。 A. 生产力 B. 原料 C. 设备 D. 物质

6 【单选题】 (10分) 恩格斯曾经这样论述，人类从低级阶段向文明阶段的发展，是从学会制 开始的。 A. 青铜器 B. 瓷器 C. 陶器 D. 铁器 7 【单选题】 (10分) 目前风力发电机叶片所用的材料为。 A. 高分子材料 B. 金属材料 C. 无机非金属材料 D.

复合材料 8 【多选题】 (10分) 根据材料对社会历史发展作用，人类社会按照材料命名可以包括的时代为。 A. 铁器时代 B. 新材料时代 C. 石器时代 D. 青铜器时代 E. 硅时代 9 【多选题】 (10分) 以金属为主制造的建筑物包括。 A. 金门大桥 B. 港珠澳大桥

C. 埃菲尔铁塔 D. 世界贸易中心大厦 E. 三峡大坝 10 【多选题】 (10分) 超导计算机中的运算速度可以达到每秒8000万次，元件完全不发热。这些优异性能主要基于超导陶瓷的基本特征。 A. 完全抗磁性 B. 高度绝缘性 C. 完全导电性 D. 良好导热性 E. 完美半导体 第二章测试 1

材料概论

一、名词解释 1、能源材料：能源开发、转换、运输、储存所需的材料。 2、信息材料：信息的接收、处理、储存和传播所需的材料。 3、结构材料：以力学性能为基础，用以制造各种以受力为主的构件材料。 4、功能材料：主要利用物质独特的物理性质、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。 5、碳素钢：含碳量小于2%，除铁、碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其 他合金元素的钢。 6、合金钢：为了改善钢的某些性能而加入一定量的某种或几种合金元素的钢。 7、调质钢：经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢。 8、工具钢：用以制造各种工具用的高~中碳优质钢。 9、铸铁：铸造用生铁经重新熔炼~浇注后铸造机器零件的金属材料。 10、粉末冶金：将金属粉末经过成型和烧结制成金属材料或机械零件的一种工艺方法。 11、灰口铸铁：因其断口的外貌呈暗灰色。 12、蠕墨铸铁：将低碳低硅的铁水经过硅铁或硅钙孕育处理而得。 13、球墨铸铁：用灰口成分的铁水经过球化处理和孕育处理而得。二、填空 1、从材料的使用性能考虑，将材料分为结构材料和功能材料两类。 2、我国河南安阳殷墟出土的商代晚期的司母戊鼎，是使用锡青铜材料铸造的，主要是Cu 和Sn的合金。 3、元素周期表中，有84种元素是金属元素。 4、金属材料通常分为黑色金属和有色金属，其中黑色金属主要指铁及其合金。 5、按化学成分分类，钢分为碳素钢和合金钢。 6、按冶炼设备和方法的不同，工业用钢可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。 7、根据冶炼时脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢。 8、按退火后的金相组织，钢可以分为亚共析钢、共析钢、和过共析钢。 9、按正火后的金相组织，钢可以分为珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢和奥氏体钢。 10、低碳钢、中碳钢和高碳钢的含碳量分别为0.04%~0.25%C、0.25%~0.60%C和0.60%~1.35%C。 11、强碳化物形成元素有钒、锆、铌、钛、钽等。（举三例即可，中文名称或元素符合均得分。） 12、为了形成易切钢，常在钢中添加硫、铅、钙、磷等元素。 13、渗碳钢一般的热处理工艺都是在渗碳之后进行淬火，然后进行低温回火，以达到“表硬里韧”的性能。为了改善渗碳钢的淬透性，可加入铬、镍、锰、硼等元素。 14、大多数调质钢从碳含量上讲一般属于中碳钢。调质处理后，钢的组织为回火索氏体。 15、碳素弹簧钢的碳含量一般在0.60%~0.75%C之间，合金弹簧钢的含碳量一般在0.46%~0.70%C之间。弹簧钢中加入Si、Mn、Cr、V等，主要作用是提高钢的淬透性和回火稳定性。 16、铬轴承钢中的含铬量以0.40%~1.65%为宜，加入铬的主要目的是增加钢的淬透性。 17、不锈钢中主要包含铬（Cr）、镍（Ni）和钛等合金元素。按组织特征，不锈钢主要分为奥氏体型、奥氏体-铁素体型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型。 18、硬质合金是用作工具材料的粉末合金，它具有高的硬度、耐磨性和红硬性。一般以 WC、TiC、TiN等熔点高、硬度高的难熔化合物为主体，加入一定量的钴做粘接剂，分为钨铬合金、钨钛合金、钨钛钽（铌）钴合金和碳化钛镍鉬四类。 19、超硬铝是Al~Cu~Mg~Zn系合金，是强度最高的一种合金。 20、工业纯铜具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，称为紫铜。在工业纯铜中加入合金元素可

图解半导体制程概论1

图解半导体制程概论（1） 第一章半导体导论 █半导体的物理特性及电气特性 【半导体】具有处于如铜或铁等容易导电的【导体】、与如橡胶或玻璃等不导电的【绝缘体】中间的电阻系数、该电阻比会受到下列的因素而变化。如： 杂质的添加·温度 光的照射·原子结合的缺陷 █半导体的材料 硅(Si)与锗(Ge)为众所周知的半导体材料.这些无素属于元素周期素中的第IV族,其最外壳(最外层的轨道)具有四个电子.半导体除以硅与锗的单一元素构成之处,也广泛使用两种以上之元素的化合物半导体. ●硅、锗半导体 （Si、Ge Semiconductor) 单结晶的硅、其各个原子与所邻接的原子共价电子（共有结合、共有化）且排列得井井有条。利用如此的单结晶，就可产生微观性的量子力学效果，而构成半导体器件。

●化合物半导体 (Compound Semiconductor) 除硅（Si)之外，第III族与第V族的元素化合物，或者与第IV族元素组成的化合物也可用于半导体 材料。 例如，GaAs（砷化镓）、Gap（磷化砷）、AlGaAs（砷化镓铝）、GaN（氮化镓）SiC（碳化硅）SiGe（锗化硅）等均是由2个以上元素所构成的半导体。

█本征半导体与自由电子及空穴 我们将第IV族（最外层轨道有四个电子）的元素（Si、Ge等），以及和第IV族等价的化合物（GaAs、GaN等），且掺杂极少杂质的半导体的结晶，称之为本征半导体（intrinsic semiconductor）。 ●本征半导体（intrinsic semiconductor） 当温度十分低的时候，在其原子的最外侧的轨道上的电子（束缚电子（bound electrons）用于结合所邻接的原子，因此在本征半导体内几乎没有自由载子，所以本征半导体具有高电阻比。

材料概论(陶瓷材料)

We live in a world of material possessions,that largely define our social relationships and economic quality of life .we distinguish six categories that encompass the materials available to practicing engineers:metals,ceramics,glasses,polymers,composites,and semiconductors. Ceramics is the most ancient material that widely used as the engineering material since about 8000 years ago.and it also be developed for the airspace and electronics industries.Ceramics can be divided into two categories:structual ceramic and fuctional ceramic . the raw materials of trantional ceramic contains clay,kaolinite,montmorillonite and other materials that can improve and change the property of ceramics.there materials are abundent and economical,many of the traditional ceramics that we use are made of these materials called silicates.With the development of the ceramic,it has been more and more advanced . When we first discuss a material,we often talk about it’s structual and property and then application.The structure of ceramic cotains three phases:crystal phase,glass phase and gaseous phase(i.e.pore)Because it’s crystal structual,ceramics often called crystalline ceramics by looking at the SiO2-based silicates.It’s network of the structure contribute to the property of it’s s pecial hardness and excellent temperature resistance and other phsical and chemical properties.The role of glass phase is to fill the crystalline gap,improve the density,lower the sintering temperature and

新材料概论金属材料及其合金的研究进展

河南工程学院《新材料概论》考查课 专业论文 金属材料及其合金的研究进展 学生姓名： 学号：== 学院： 专业班级： 专业课程： 任课教师： 日

金属材料及其合金的研究进展 ) 摘要：金属是人们日常生活生产中最不可或缺的材料，更是人类社会进步的关键所在，本篇论文主要论述金属材料的种类、性能及在社会发展中的重要应用，并且展望金属材料在未的发展前景。 关键词：金属材料、镁合金、铝合金、记忆金属 金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化合物和特种金属材料等。由两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质称为合金。工业中广泛使用的金属材料是合金，金属材料中最常用的是钢铁、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金等。现代生产生活中种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 一、金属材料的分类 金属材料通常分为黑色金属和有色金属如图1所示 1、黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 2、有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 3、特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金，以及金属基复合材料等。[1]金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造有色金属及合金。变形