《型无机材料试题》word版.doc

电子陶瓷部分填空题：1. 电子陶瓷的显微结构是指_的陶瓷内部的组织结构，包括_、_、_等的大小与分布。2. BaTiO3晶体存在的同质异晶相有_、_、_、_。3. 金属导热的主要机制是通过_的运动来迅速实现热量的交换；电介质材料的热传导机理是由_来实现的。4. 影响固溶度的因素有_、_、_、_以及_等。5. BaTiO3陶瓷的半导化方法有：_、_、_。6. Ca2+取代BaTiO3中的Ba2+所形成的缺陷可标记为_ ，Nb5+取代Ti4+所形成的缺陷标记为_ 。7. 晶体中常见的点缺陷有：_、_、_；常见的电子缺陷有：_、_。8. 金属与半导体的接触形式有_、_、_。9. BaTiO3陶瓷的半导化方法有：_、_、_。10.影响类瓷具有零、正、负温度系数的内在因素有_、_。11. 软性取代主要是通过 _ 来实现；硬性取代主要是通过_ 来实现。问答题：1. 何为电畴？2. 何为压电效应？3. 含钛陶瓷中钛离子易变价，在配方及工艺上可采取哪些措施来防止？4. 高导热晶体材料应具有哪些结构特点？常见的高导热基片材料有哪些？5. 为什么民用MLCC多以Ni内电极MLC为主流产品，试分析其优点、难点及解决方案？6. 展宽效应、移峰效应的定义？7. 何为铁电陶瓷?8. 含钛陶瓷常常出现瓷体“黑心”现象，试提出解决方案？9. 电容器的分类及其各自的特点？10. BaTiO3陶瓷有哪几种晶型相变？为什么BaTiO3陶瓷最适合做低频电容器介质？11. 压电陶瓷为什么要进行预极化？如何进行预极化12. 固溶体的分类及影响固溶度的因素。磁性材料部分填空题：1. 产生磁场的方式有_和_。2. SI制中H的单位是 _，CGS 单位制中是_ 。3. 特斯拉是的_单位，1特斯拉等于 _高斯。4 金属磁性材料按磁性能特点分，主要有_、_、_ 和_。5. 按照磁体磁化时的磁化率的大小和符号，可以将物质的磁性分为五种：_、_、_、_和_ 。6. 从实用的观点出发，磁性材料可以分为以下几类：_、_、_和_；7. 磁化曲线随晶轴方向的不同而有所差别，即磁性随晶轴方向显示各向异性，这种现象称为_，它存在于所有铁磁性晶体中，在_中不存在。8. 一般来讲，技术磁化过程存在两种磁化机制，分别为 _ 和 _ 。9. 金属永磁材料高矫顽力机理主要有_、_、_和_。10. 磁性材料材料在交变磁场中产生能量损耗，称为_。磁损耗包括三个方面_、_和_。11. 感生磁各向异性按产生的种类，主要有_、_、_、_。12. 磁性材料在被磁化时，随磁化状态的改变而发生弹性形变的现象，称为_。13. 设尖晶石铁氧体的分子式为AxnABynBCznCO4其中A、B、C、为金属元素，x、y、z为相应的金属离子数，nA 、nB、nC为相应的金属离子化学价。则该多元铁氧体的离子数总合与化学价总合应满足：_、_14. 尖晶石铁氧体在单位晶胞中，A位置共有_个，B位置共有_个，但实际占有金离子的A位置只有_个，B位置只有_个，其余空着，这些空位对配方不准造成的成分偏离正分并对_有利。15. 铁氧体材料按其晶体结构分为_、_ 和_ 铁氧体。16. 绝大多数铁氧体其导电特性属于_，其电阻率随温度的升高按指数规律_。17. 磁性材料在交变磁场中其复磁导率的实部和虚部随频率变化的关系曲线称为_ 。磁导率实部下降到_ 或磁导率虚部达到_ 时所对应的频率称为该材料的_ 。一般软磁铁氧体的工作频率应选择低于它的截止频率。材料的截止频率与起始磁导率有密切的关系。一般而言，材料的起始磁导率越低，其截止频率 _ ，使用的工作频率也相应提高。18. 六角晶系铁氧体的磁晶各向异性可以出现三种类型：_、_和_。19. 六角晶系铁氧体的晶格按组成单元块的种类和排列方式的不同，可以分为_、_、_、_和_。永磁铁氧体材料BaFe12O19属于_型六角铁氧体。20. 目前金属纳米晶磁性材料已得到广泛的应用，其中三种牌号的纳米晶磁性材料为：_、_和_。 21. 非晶磁性合金又称磁性金属玻璃；有3种类型: _、_和_。问答题1. 在研究尖晶石铁氧体材料时，我们经常要提及氧参数，请问什么是氧参数？2 请阐述Si的加入对Fe-Si合金磁性的影响主要有哪些方面？3 影响稀土永磁材料磁稳定性的因素有哪些？要提高稳定性需采取哪些措施 ？4 如何降低软磁铁氧体在高、低场应用条件下的磁滞损耗 ？5. 请简述Fe、Ni、Co的晶体结构（要求画出示意图）和磁性能。6. 请画出铁氧体材料几种不同类型的Ms-T曲线 ？7. 请问什么是固态相变？8. 对于磁性材料在高频下的应用，我们经常要关注的一个性能指标：截止频率。请问何为截止频率？9. 请指出下列材料中，哪些是永磁材料，哪些是软磁材料？ (1)坡莫合金；（2）MnZn铁氧体；(3) AlNiCo; (4) Nd-Fe-B; (5) 2:17型R-Co磁性材料；（6）纯度为99.999%的铁；(7) NiZn铁氧体； (8) SmCo5；(9) BaFe12O19；（10）硅钢片；10. MGOe 是什么的单位？H的单位有哪些？其中哪个是SI单位？11. 非晶磁性材料的性能特点有哪些 ？电子陶瓷部分答案填空题1. 用各类显微镜所能观察到、晶相、玻璃相、气相（或气孔）2. 立方相、四方相、正交相、三方相3. 电子 、晶格振动的格波（或声子）4. 结构（或晶格类型）、离子大小、电负性、温度、离子电价5. 强制还原法 、施主掺杂法（或原子价控制法）、AST法6. 、7. 晶格空位 、 填隙原子 、 置换原子、电子 、 空穴8. 阻挡接触 、 欧姆接触 、 中性接触9. 施主掺杂法（或原子价控法） 、 强制还原法 、 AST法10. 质点的极化程度 、 单位体积的质点数11. 高价取代、 低价取代问答题1.答：在铁电体中，固有电偶极矩在一定的子区域内取向相同的这些区域就称为电畴。2.答：在没有对称中心的晶体上施加机械作用时，发生与机械应力成比例的介质极化，同时在晶体的两端面出现正负电荷，称为正压电效应。当在晶体上施加电场时，则产生与电场强度成比例的变形或机械应力，称为逆压电效应。二者统称为压电效应。3.答：（1）采用氧化气氛烧结，抑制还原；（2）降低烧结温度，抑制高温失氧；（3）在低于烧结温度20 40oC，在强氧化气氛中回炉；（4）掺入低价杂质，抑制高价杂质；（5）加入La2O3等稀土氧化物：改善电化学老化特性。（6）加入ZrO2：阻挡电子定向移动，阻碍Ti4+变价。4.答：高导热晶体材料应具有的结构特点是: (1) 共价键很强的晶体； (2) 结构单元种类较少； (3) 原子量或平均原子量均较低； (4) 不是层状结构；常见的高导热基片有Al2O3，AlN，BeO，SiC等。5.答：优点：降低成本。难点：镍在空气中加热易氧化，这种镍内电极的MLCC就必须在强还原气氛的保护下烧成。含钛陶瓷在还原性气氛中往往会产生Ti4+Ti3+还原，而使其丧失绝缘性能，甚至变成半导体，故需要对BaTiO3系瓷料进行改性，使之具有一定的抗还原性。解决方法：受主掺杂。6.答：展宽效应：指铁电陶瓷的与温度关系中的峰值扩张得尽可能的宽旷，平坦，即不仅使居里峰压低，而且要使峰的肩部上举，从而使材料既具有较小的温度系数，又具有较大的值。移动效应：铁电体居里点及其他转变点，随着组成成分的变化，作有规律地移动现象。7.答：在一定温度范围内具有自发极化，且自发极化能为外电场所转向的陶瓷称为铁电陶瓷。8.解决方案：（1）采用氧化气氛烧结，抑制还原；（2）降低烧结温度，抑制高温失氧；（3）在低于烧结温度20 40oC，在强氧化气氛中回炉；（4）掺入低价杂质，抑制高价杂质；（5）加入La2O3等稀土氧化物：改善电化学老化特性。（6）加入ZrO2：阻挡电子定向移动，阻碍Ti4+变价。9.答： I类（高频瓷）：介电常数较小，介电损耗小，介电常数温度系数小（系列化）。 II类（低频瓷）：介电常数高，介电损耗较大，介电常数温度系数较大。 III类（半导体电容器瓷）：介电常数超高，晶粒半导化，晶界绝缘化。10.答： BaTiO3陶瓷有立方相、四方相、正交相和三方相 四种晶型。由于频率增大，BaTiO3陶瓷的介电常数降低，而损耗大幅增加，因此BaTiO3陶瓷最适合做低频电容器介质。11.答： 对于铁电陶瓷来说，各个晶粒都有较强的压电效应。但由于晶粒和电畴分布无一定规则，各方向几率相同，使宏观极化强度为零，对外不显示压电效应，故必须经过人工预极化，使宏观极化强度不为零，对外才能显示压电效应。在涂有电极的铁电陶瓷两面加上直流电场进行预极化。12.答：分类： 按溶解度或溶质原子在溶剂晶体中的位置来分类：置换型固溶体；填隙型固溶体；缺位型固溶体； 按照溶解度：无限固溶体；有限固溶体。影响溶质原子在溶剂晶格中的溶解度的因素： 结构因素 离子大小因素 电负性 温度 离子电价的影响磁性材料部分答案填空题1. 电流法、铁磁性材料法2. 安培/米 、奥斯特3. 磁感应强度B、1044. 软磁合金、 永磁合金 、 矩磁合金、压磁合金5. 抗磁性、顺磁性、反铁磁性，铁磁性、亚铁磁性6. 软磁材料、永磁材料、信磁材料、特磁材料7. 磁晶各项异性、非晶磁性材料8. 磁畴壁的位移运动、磁畴转动9. 高应力型、单畴型、成核型、钉扎型10. 磁损耗、涡流损耗、磁滞损耗、剩余损耗11. 磁场或应力热处理感生磁各向异性、轧制感生磁各向异性、 生长感生磁各向异性、交换各向异性12. 磁致伸缩效应13. x+y+z 3、xnA+ynB + znC814. 64、32、8、16、掺杂15. 尖晶石铁氧体、石榴石 铁氧体、 磁铅石（或六角晶系）16. 半导体类型、下降17. 磁谱、一半、极大值、截止频率fr、越高18. 主轴型、平面型、锥面型19. M型、W型X型、Y型、Z型、U型、M20. FINEMET、NANOPERM、HITPERM21. 过渡金属-类金属合金(TM)、稀土-过渡金属合金(RT)、过渡金属-Zr或Hf(铪)合金(T-Zr或T-Hf)问答题1. 答：描述尖晶石铁氧体单位晶胞中氧离子真实位置的一个参数，是指氧离子与小立方（又名子晶格）中最远一个面的距离。2. 答： 硅的加入可以降低磁滞损耗，提高磁导率；这主要是由于硅的加入使铁硅合金的磁晶各向异性常数、饱和磁致伸缩系数下降； 饱和磁感应强度和居里温度均随含硅量的增加而下降；这主要是由于Si为非磁性离子。3. 答： 稳定性一般包括磁场稳定性、温度稳定性和时间稳定性等。其中温度的影响为主要因素。具体的措施： 1）选择高的Hc,高f 配方 ，并可添加有益杂质； 2）以及利用不同系列合金，正负温度等效互相补偿来提高稳定性；3）时效处理，进行人工老化（时效温度比工作温度高3050摄氏度）；4）温度 循环处理，在比工作温度范围宽的温度，反复循环多次；5）交流退磁处理，在比干扰场稍大的交流磁场中退磁；6）正确选择永磁体的工作点；7）利用热磁合金进行外补偿，可以提高温度稳定性； 8）对于稀土永磁材料除了上述措施外还可采用如下措施：提高合金本身的耐蚀性；磁体表面形成保护膜；降低环境温度。4. 答： 磁滞损耗是指软磁材料在交变场中存在不可逆磁化而形成磁滞回线所引起的被材料吸收掉的功率。在低场下主要是防止不可逆磁化过程的产生。主要从以下两方面考虑：与提高磁导率的方法一致，但要注意不可逆磁化的出现；但主要采用不提高磁导率不一样的方法，如：晶粒细小、完整、均匀；晶界相对较厚，气孔少。在高场下加速不可逆磁化的发生，使磁滞回线面积 配方原则：k10, ls 0原料要求纯,活性好，与提高磁导率的方法一致(高材料)；工艺原则：高密度,较大晶粒，均匀，完整，无异相掺杂，内应力小；晶界薄而整齐,气孔少;与高Bs材料基本一致。5. 答：Fe、Ni、Co均为铁磁性；（2分） Fe晶体结构为体心立方；Ni 晶体结构为面心立方；Co晶体结构为密排（3分）6. 答：磁滞回线。7. 答：当外界条件（温度、压强）作连续变化时，固体物质在确定的条件下，其化学成分或浓度、结构类型、晶体组织、有序度、体积、形状、物理特性等一项或多项发生突变。8. 答：由于软磁材料畴壁共振及自然共振的影响，使软磁材料的磁导率实部值下降到起始值的一半且磁导率的虚部达到峰值时的频率。称为截止频率fr9. 答：永磁材料： (3) AlNiCo; (4) Nd-Fe-B; (5) 2:17型R-Co磁性材料； (8) SmCo5；(9) BaFe12O19；软磁材料：（1)坡莫合金；（2）MnZn铁氧体；（6）纯度为99.999%的铁；(7) NiZn铁氧体；（10）硅钢片10. 答： MGOe 是磁能积的单位。H的单位包括有A/m, Oe等。其中A/m 是SI单位11. 答：1) TM非晶合金可形成一系列性能优良的软磁材料；直流损耗较小； 2) 由于原子无序造成的电子散射，有很高的电阻率(100 200 Wm.cm)，适合高频应用，具有低的涡流损耗； 3) 没有宏观的磁晶各向异性(残留的各向异性主要是由内应力产生); 4) 没有微观结构的不连续(晶界或沉淀物)可供磁畴壁的钉扎； 5) 非晶材料具有特别好的机械性能，如高强度、高硬度和高延展性； 6) 抗化学腐蚀能力极好，几乎不受酸、碱所腐蚀； 7) 抗g射线及中子等辐射能力强，在火箭、宇航、核反应等技术领域中很适用；考试样卷8、简述永磁材料材料的特性要求。（8 分）（1）对永磁特性参数的要求（4分）剩余磁感应强度高矫顽力HCJ和HCB高（BH）max要大曲线的退磁凸出系数趋于1，=（B?H）m/(Br?Hc)；稳定性好。温度稳定性、磁场稳定性、时间稳定性（2）、将永磁体选用在最佳工作点，即最大磁能积点附近。（2分）（3）、经济性好（2分）9、简述金属磁性材料织构化的概念；金属磁性材料织构主要包括哪几类？（5分）在材料结构一定的情况下，其晶粒或磁畴在一个方向上成规则排列的状态，称为织构。使多晶材料产生织构就是织构化。（2分）金属磁性材料织构主要包括：结晶织构；磁性织构；双重织构。10、试从永磁特性、矫顽力机理两方面比较AlNiCO和2:17型R-Co两类永磁材料；（10分）AlNiCO永磁材料材料（BH）max可达100KJ/m3；HC可达13104A/m；Br可达1.3T左右。与2:17型R-Co永磁材料相比其（BH）max和HC较低，高温稳定性好；（2分） 2:17型R-Co永磁材料（BH）max可达250KJ/m3；HC可达796kA?m-1 A/m；Br可达1.2左右。与AlNiCO永磁材料材料相比其（BH）max和HC高，高温稳定性相当；（2分） AlNiCO永磁材料材料为析出硬化型，其Hc机理为不可逆磁畴转动，主要依赖于造成单畴粒子或弥散的单畴脱溶相及其三种各向异性（磁晶、应力及形状）来增加畴转的阻力，从而获得高的Hc值；而2:17型R-Co永磁材料其Hc机理为不可逆畴壁位移，目前普遍认为其矫顽力是沉淀相对畴壁的钉扎来决定的。（6分）11、简述NdFeB永磁材料的成分与结构；同时说明其组织结构其磁性能的影响。（10分）Nd11.76+xFe82.35-x-yB5.88+y,大约为Nd15Fe77B8，以Nd2Fe14B化合物为基，并富B和富Nd。（3分）其结构主要包括：Nd2Fe14B四方相、富Nd相和富B相；（1） Nd2Fe14B化合物一个单胞中由4个分子组成，有68个原子；它们构成四方结构，易磁化轴为c轴；铁磁性。（3分）（2）富Nd相，沿晶粒边界分布，其作用为：能助熔促进烧结，使磁体致密化，Br提高沿晶界分布，有利于矫顽力的提高。易氧化，抗蚀性差。（2分）（3）富B相，大部分沿晶界分布。B为四方相形成的关键，但过多会 使合金的Br下降。（2分）12、如何提高永磁材料材料的矫顽力？（10分）永磁材料的矫顽力使磁感应强度B=0所需的磁场值称为BHc；使磁感应强度M=0所需的磁场值。（2分）如果Hc是由壁移机制决定的，可在合金内增加应力梯度及非磁性相来增加Hc；（4分）若Hc是由畴转过程决定的，则磁畴在不可逆转动过程中受到的阻力就是Hc值的度量。这时依赖于造成单畴粒子或弥散的单畴脱溶相及其三种各向异性（磁晶、应力及形状）来增加畴转的阻力，从而获得高的Hc值。（4分）综合试题电子陶瓷部分学会应用鲍林规则判断简单典型氧化物如MgO多面体的连接方式 .ABO3钙钛矿结构的特点及形成条件缺陷化学反应方程式的书写如:MgO加入到Al2O3中、 Al2O3加入到MgO中，试写出缺陷化学反应方程式？典型的电子缺陷与点缺陷有哪些？固溶体中的分类及影响固溶限的因素陶瓷中晶界的特点，与相界的区别电介质材料与金属材料导热机制的区别？高导热晶体应具备哪些特点？光散射因子有哪些？举出5种以上的典型的导热基片材料？电容器瓷的分类（I、）及其各自的特点，主要瓷料类别含钛陶瓷中钛离子变价的实质及其对介电性能的影响，在配方及工艺控制上采取哪些措施来防止。何为电畴？电畴是如何形成的，180畴和90畴有何异同？自发极化与铁电体的概念？居里温区的相变扩张的机理几种相变扩散的异同？BaTiO3陶瓷为什么最适合做低频电容器介质？什么叫展宽效应，移动效应，重叠效应及其作用机制？铁电疲劳,铁电老化,去老化的概念?独石电容器的优越性？制备镍内电极MLCC的优点是什么？难点是什么？如何解决？BaTiO3陶瓷的半导化方法？ BaTiO3陶瓷有哪几种相变?试讨论BaTiO3陶瓷PTC效应机理？金属与半导体的接触的接触形式并简述原因？压电陶瓷的基本性能参数及其物理意义。压电陶瓷为什么要预极化?PZT压电陶瓷的软、硬性取代，各有何特点。压电效应与逆压电效应?何谓PZT准同型相界线?磁性材料部分掌握软磁铁氧体的参数与特性要求、软磁铁氧体的磁谱特性、软磁铁氧体损耗特性、软磁铁氧体的稳定性。对铁氧体的合成与制备技术有一定了解。熟悉尖晶石铁氧体的晶体结构与基本特性，包括铁氧体的晶体结构、铁氧体晶体中的化学键与晶体电场、尖晶石铁氧体结构中的金属离子分布、尖晶石铁氧体的饱和磁化强度及其温度特性、尖晶石铁氧体的磁晶各向异性与磁致伸缩、尖晶石铁氧体的电特性。改善和提高软磁铁氧体材料的软磁特性有哪些方法和措施。超优软磁铁氧体材料和高磁导率铁氧体材料从配方和工艺上讲有哪些具体的要求，同时要求说明原因。微波铁氧体的参数与特性要求铁磁金属和合金的结构与磁性；固溶体和金属磁性材料的织构化；相变热力学，相变动力学，固态相变等在金属磁性材料研究中的应用。改善和提高金属软磁、永磁材料的磁特性有哪些方法和措施。掌握常见金属软磁材料的结构与特性,如铁硅，铁镍系等。掌握常见金属及稀土永磁材料的结构与特性，如SmCo，NdFeB等。