西工大——材料性能學(xué)期末考試總結(jié)題庫(kù)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上材料性能學(xué)第一章 材料單向靜拉伸的力學(xué)性能一、名詞解釋。1.工程應(yīng)力:載荷除以試件的原始截面積即得工程應(yīng)力，=FA0。2.工程應(yīng)變：伸長(zhǎng)量除以原始標(biāo)距長(zhǎng)度即得工程應(yīng)變，=ll0。3.彈性模數(shù) ：產(chǎn)生100彈性變形所需的應(yīng)力。4.比彈性模數(shù)（比模數(shù)、比剛度）：指材料的彈性模數(shù)與其單位體積質(zhì)量的比值。（一般適用于航空業(yè)）5.比例極限p：保證材料的彈性變形按正比關(guān)系變化的最大應(yīng)力，即在拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線上開(kāi)始偏離直線時(shí)的應(yīng)力值。6.彈性極限e：彈性變形過(guò)渡到彈-塑性變形（屈服變形）時(shí)的應(yīng)力。 7.規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力p：即試驗(yàn)時(shí)非比例伸長(zhǎng)達(dá)到原始標(biāo)距長(zhǎng)度(L0)規(guī)定的百分比時(shí)的

2、應(yīng)力。8.彈性比功(彈性比能或應(yīng)變比能) ae: 彈性變形過(guò)程中吸收變形功的能力，一般用材料彈性變形達(dá)到彈性極限時(shí)單位體積吸收的彈性變形功來(lái)表示。9.滯彈性：是指材料在快速加載或卸載后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)而產(chǎn)生的附加彈性應(yīng)變的性能。10.粘彈性：是指材料在外力作用下，彈性和粘性兩種變形機(jī)理同時(shí)存在的力學(xué)行為。11.偽彈性：是指在一定的溫度條件下，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定水平后，金屬或合金將產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變，伴隨應(yīng)力誘發(fā)相變產(chǎn)生大幅的彈性變形的現(xiàn)象。12.包申格效應(yīng)：金屬材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（1-4%），然后再同向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加，反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低的現(xiàn)象。13.內(nèi)耗：彈性

3、滯后使加載時(shí)材料吸收的彈性變形能大于卸載時(shí)所釋放的彈性變形能，即部分能量被材料吸收。（彈性滯后環(huán)的面積）14.滑移：金屬材料在切應(yīng)力作用下,正應(yīng)力在某面上的切應(yīng)力達(dá)到臨界切應(yīng)力產(chǎn)生的塑變,即沿一定的晶面和晶向進(jìn)行的切變。15.孿生：晶體受切應(yīng)力作用后,沿一定的晶面(孿生面)和晶向(孿生方向)在一個(gè)區(qū)域內(nèi)連續(xù)性的順序切變,使晶體仿佛產(chǎn)生扭折現(xiàn)象。16.塑性：是指材料斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力。17.超塑性：在一定條件下，呈現(xiàn)非常大的伸長(zhǎng)率(約1000)，而不發(fā)生縮頸和斷裂的現(xiàn)象。18.韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過(guò)程中產(chǎn)生明顯的塑性變形的斷裂過(guò)程。19.脆性斷裂：材料斷裂前基本上不產(chǎn)生明顯的宏觀塑性

4、變形，沒(méi)有明顯預(yù)兆，往往表現(xiàn)為突然發(fā)生的快速斷裂過(guò)程。20.剪切斷裂：材料在切應(yīng)力的作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。21.解理斷裂：在正應(yīng)力的作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂。22.韌性：是材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。23.銀紋：聚合物材料在張應(yīng)力作用下表面或內(nèi)部出現(xiàn)的垂直于應(yīng)力方向的裂隙。當(dāng)光線照射到裂隙面的入射角超過(guò)臨界角時(shí)，裂隙因全反射而呈銀色。24.河流花樣：在電子顯微鏡中解理臺(tái)階呈現(xiàn)出形似地球上的河流狀形貌，故名河流狀花樣。25.解理臺(tái)階：解理斷裂斷口形貌中不同高度的解理面之間存在臺(tái)階稱為解理臺(tái)階。26.韌窩：微孔聚集形斷裂后的微觀斷口

5、。27.理論斷裂強(qiáng)度：在外加正應(yīng)力作用下，將晶體中的兩個(gè)原子面沿著垂直于外力方向拉斷所需的應(yīng)力稱為理論斷裂強(qiáng)度。28.真實(shí)斷裂強(qiáng)度：用單向靜拉伸時(shí)的實(shí)際斷裂拉伸力Fk除以試樣最終斷裂截面積Ak所得應(yīng)力值。29.靜力韌度：通常將靜拉伸的曲線下所包圍的面積減去試樣斷裂前吸收的彈性能。二、填空題。1. 整個(gè)拉伸過(guò)程的變形可分為彈性變形，屈服變形，均勻塑性變形，不均勻集中塑性變形四個(gè)階段。2. 材料產(chǎn)生彈性變形的本質(zhì)是由于構(gòu)成材料原子（離子）或分子自平衡位置產(chǎn)生可逆位移的反應(yīng)。3. 在工程中彈性模數(shù)是表征材料對(duì)彈性變形的抗力，即材料的剛度，其值越大，則在相同應(yīng)力下產(chǎn)生的彈性變形就越小。4.欲提高材料的

6、彈性比功，可以提高彈性極限或者降低彈性模數(shù)。5.金屬材料常見(jiàn)的塑性變形機(jī)理為晶體的滑移和孿生兩種。6.縮頸應(yīng)力唯一地依賴于材料的應(yīng)變硬化指數(shù)n和應(yīng)變硬化系數(shù)K，金屬材料拉伸時(shí)，是否產(chǎn)生縮頸還與其應(yīng)變速率敏感系數(shù)m有關(guān)。7.材料塑性評(píng)價(jià)在工程上一般以光滑圓柱試樣的拉伸伸長(zhǎng)率和斷面收縮率作為塑性性能指標(biāo)。8.材料的斷裂過(guò)程包括裂紋的形成和擴(kuò)展兩個(gè)階段。9.玻璃態(tài)聚合物在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下主要表現(xiàn)為脆性斷裂，聚合物單晶可以發(fā)生解理斷裂，也屬于脆性斷裂，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上的玻璃態(tài)聚合物以及通常使用的半結(jié)晶態(tài)聚合物斷裂時(shí)伴隨有較大塑性變形，屬于韌性斷裂。10.對(duì)于無(wú)定型的玻璃態(tài)高分子聚合物材料，其斷裂

7、過(guò)程是銀紋產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程。11. 韌性材料端口三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。12.放射區(qū)有放射線花樣特征，放射線平行于裂紋擴(kuò)展方向而垂直于裂紋前端輪廓線，并逆指裂紋源。13.試樣拉伸斷裂的最后階段形成環(huán)狀或錐狀的剪切唇，剪切唇表面光滑，與拉伸軸呈45°角，是典型的切斷型斷裂，其微觀特征可看見(jiàn)“鏈波”花樣。14.一般說(shuō)來(lái)，材料強(qiáng)度提高，塑性降低，則放射區(qū)比列增大；試樣尺寸加大，放射區(qū)明顯增大，而纖維區(qū)變化不大。15.材料產(chǎn)生超塑性變形時(shí)的特點(diǎn)是應(yīng)變前后，晶粒基本上保持等軸狀態(tài)。三、簡(jiǎn)答。1.工程應(yīng)力、工程應(yīng)變、真應(yīng)力、真應(yīng)變的關(guān)系。（p3）答：在彈性變形階段，由于試棒的伸長(zhǎng)和截面收

8、縮都很小，兩曲線基本重合，真實(shí)屈服應(yīng)力和工程屈服應(yīng)力在數(shù)值上很接近，但在塑性變形階段，兩者之間就出現(xiàn)了顯著的差異。在工程應(yīng)用中，多數(shù)構(gòu)件的變形量限制在彈性變形范圍內(nèi)，二者的差別可以忽略，同時(shí)工程應(yīng)力、工程應(yīng)變便于測(cè)量和計(jì)算，因此，工程設(shè)計(jì)和材料選用中一般以工程應(yīng)力、工程應(yīng)變?yōu)橐罁?jù)，但在材料科學(xué)研究中，真應(yīng)力和真應(yīng)變將具有重要意義。2.影響彈性模數(shù)的因素。答： （1）鍵合方式和原子結(jié)構(gòu)：共價(jià)鍵，離子鍵，金屬鍵E值較高，分子鍵結(jié)合E值?。粚?duì)于金屬元素，原子半徑大，E值小，反之亦然。（2）晶體結(jié)構(gòu)：?jiǎn)尉w呈各向異性，沿原子排列最密晶向E值較高，反之則小。多晶體各向同性，非晶材料E各向同性。（3）化學(xué)

9、成分：材料化學(xué)成分變化引起原子間距或鍵和方式變化，影響E值。（4）微觀組織：冷加工可降低E值。（5）溫度：一般情況，溫度升高，E值下降。 （6）加載條件和負(fù)荷持續(xù)時(shí)間：對(duì)金屬、陶瓷材料幾乎沒(méi)有影響；高分子材料，負(fù)荷時(shí)間長(zhǎng)，E值下降。3.比例極限與彈性極限的工程意義。答：（1）對(duì)于要求服役時(shí)其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系嚴(yán)格遵守線性關(guān)系的機(jī)件，應(yīng)以比例極限作為選擇材料的依據(jù)；（2）對(duì)于服役條件不允許產(chǎn)生微量塑性變形的機(jī)件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按彈性極限來(lái)選擇材料。4.塑性變形產(chǎn)生條件。答：（1）在切應(yīng)力下產(chǎn)生；（2）切應(yīng)力大于臨界切應(yīng)力。5.屈服強(qiáng)度的實(shí)際意義。答：（1）作為防止因材料過(guò)量塑性變形而導(dǎo)致機(jī)件失效的設(shè)計(jì)和選材

10、的依據(jù)； （2）根據(jù)屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值大小，衡量材料進(jìn)一步塑性變形的傾向，作為金屬冷塑性變形加工和確定機(jī)件緩解應(yīng)力集中防止脆斷的參考依據(jù)。6.影響金屬材料屈服強(qiáng)度的因素。答：a.晶體結(jié)構(gòu) b.晶界和亞結(jié)構(gòu)：（1）晶界越多，對(duì)材料屈服強(qiáng)度貢獻(xiàn)越大；（2）亞晶界的作用與晶界類似，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。c.溶質(zhì)元素：使位錯(cuò)受阻，提高屈服強(qiáng)度。 d.第二相e.溫度：升高溫度，屈服強(qiáng)度下降。f.應(yīng)變速率和應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)變速率高，屈服應(yīng)力顯著升高；切應(yīng)力分量增大，有利于塑性變形，屈服強(qiáng)度低。7.影響應(yīng)變硬化指數(shù)n的因素。答：晶體層錯(cuò)能(晶體原子面發(fā)生錯(cuò)誤堆垛,產(chǎn)生晶格畸變，晶體增加的能量為層錯(cuò)能)，n，形變強(qiáng)

11、化小。 冷變形s，n，形變強(qiáng)化小。(ns=常數(shù)) 溶質(zhì)原子含量，n。 晶粒尺寸d，n 。 n和材料的屈服點(diǎn)大致呈反比關(guān)系，即n×s=常數(shù)。8.應(yīng)變硬化的意義。答：（1）在加工方面，利用應(yīng)變硬化和塑性變形的合理配合，可使金屬進(jìn)行均勻的塑性變形，保證冷變形工藝順利實(shí)施；（2）在材料應(yīng)用方面，應(yīng)變硬化可使金屬機(jī)件具有一定的抗偶然過(guò)載的能力，保證機(jī)件使用安全；（3）應(yīng)變硬化也是一種強(qiáng)化金屬的重要手段，尤其對(duì)那些不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化的材料。9.材料產(chǎn)生超塑性的條件。答：(1)超細(xì)晶粒，晶粒尺寸達(dá)微米量級(jí)，且為等軸晶； (2)合適的變形條件，變形溫度在0.4Tm以上，應(yīng)變速率一般大于或等于10-3

12、s-1。 (3)應(yīng)變速率敏感指數(shù)較高，出現(xiàn)超塑性的條件是0.3m1。10.斷裂的分類。答：按照斷裂前與斷裂過(guò)程中材料的宏觀塑性變形程度，分為韌性斷裂和脆性斷裂；按照晶體材料斷裂時(shí)裂紋擴(kuò)展途徑，分為穿晶斷裂和沿晶斷裂；按照微觀斷裂機(jī)理，分為解理斷裂和剪切斷裂；按照作用力的性質(zhì)，分為正斷和切斷。11.韌性斷裂、脆性斷裂、正斷、切斷的辨別。答：正斷不一定是脆斷，也有明顯的塑性變形；切斷是韌斷，但反之不一定成立。 規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率，小于5者為脆性斷裂；大于5者為韌性斷裂。12.斷裂的斷口特征與形貌。答：韌性斷裂：斷口呈暗灰色、纖維狀。脆性斷裂：斷口與正應(yīng)力垂直，宏觀上比較齊平光亮，常呈放射

13、狀或結(jié)晶狀。解理斷裂：宏觀特征: 斷口呈結(jié)晶狀,有許多反光小平面；微觀斷口形貌特征: 解理臺(tái)階、河流、舌狀花樣。13.高分子材料的斷裂機(jī)理。（p28）答：斷裂是銀紋產(chǎn)生和發(fā)展的過(guò)程。應(yīng)力弱結(jié)構(gòu)或缺陷處產(chǎn)生銀紋 銀紋長(zhǎng)大形成微孔微孔擴(kuò)大和連接形成裂紋。14. 格里菲斯裂紋理論。（p33）答：實(shí)際材料中已經(jīng)存在裂紋，當(dāng)平均應(yīng)力還很低時(shí)，裂紋尖端的應(yīng)力集中已達(dá)到很高值，從而使裂紋快速擴(kuò)展并導(dǎo)致脆性斷裂，根據(jù)能量平衡原理計(jì)算出裂紋自動(dòng)擴(kuò)展時(shí)的應(yīng)力值，即計(jì)算出含裂紋體的強(qiáng)度。第二章 材料在其他靜載荷下的力學(xué)性能一、名詞解釋。1.應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：不同加載條件下材料的最大切應(yīng)力與最大正應(yīng)力的比值。2.缺口

14、敏感性：材料因缺口造成三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力應(yīng)變集中而變脆的傾向。3.缺口敏感度：試驗(yàn)時(shí)常用試樣的抗拉強(qiáng)度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度的比值作為材料的缺口敏感性指標(biāo)，稱作缺口敏感度。4.硬度：指材料表面不大體積內(nèi)抵抗變形或破壞的能力。二、簡(jiǎn)答。1.扭轉(zhuǎn)、彎曲、壓縮試驗(yàn)怎么進(jìn)行？各自的性能指標(biāo)？答：A.扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用。(1)扭轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)較大，因而可用于測(cè)定那些在拉伸時(shí)表現(xiàn)為脆性的材料，如淬火低溫回火工具鋼的塑性。(2)圓柱試件在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，整個(gè)長(zhǎng)度上的塑性變形始終是均勻的，其截面及標(biāo)距長(zhǎng)度基本保持不變，不會(huì)出現(xiàn)靜拉伸時(shí)試件上發(fā)生的頸縮現(xiàn)象。因此，可用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)精確地測(cè)定高塑性材料的

15、變形抗力和變形能力，而這在單向拉伸或壓縮試驗(yàn)時(shí)是難以做到的。(3)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以明確地區(qū)分材料的斷裂方式，正斷或切斷。(4)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試件截面上的應(yīng)力應(yīng)變分布表明，它將對(duì)金屬表面缺陷顯示很大的敏感性因此，可利用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究或檢驗(yàn)工件熱處理的表面質(zhì)量和各種表面強(qiáng)化工藝的效果。(5)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試件受到較大的切應(yīng)力，因而還被廣泛地應(yīng)用于研究有關(guān)初始塑性變形的非同時(shí)性的問(wèn)題，如彈性后效、彈性滯后以及內(nèi)耗等綜上所述，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可用于測(cè)定塑性材料和脆性材料的剪切變形和斷裂的全部力學(xué)性能指標(biāo)，并且還有著其它力學(xué)性能試驗(yàn)方法所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。因此，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)在科研和生產(chǎn)檢驗(yàn)中得到較廣泛地應(yīng)用。然而，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特

16、點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在某些情況下也會(huì)變?yōu)槿秉c(diǎn)，例如，由于扭轉(zhuǎn)試件中表面切應(yīng)力大，越往心部切應(yīng)力越小，當(dāng)表層發(fā)生塑性變形時(shí)，心部仍處于彈性狀態(tài)。因此，很難精確地測(cè)定表層開(kāi)始塑性變形的時(shí)刻，故用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)難以精確地測(cè)定材料的微量塑性變形抗力。B.彎曲試驗(yàn)的應(yīng)用。（1）用于測(cè)定灰鑄鐵的抗彎強(qiáng)度，灰鑄鐵的彎曲試件一般采用鑄態(tài)毛坯圓柱試件。（2）用于測(cè)定硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度，硬質(zhì)合金由于硬度高，難以加工成拉伸試件，故做彎曲試驗(yàn)以評(píng)價(jià)其性能和質(zhì)量。（3）陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度測(cè)定。C.單向壓縮試驗(yàn)。（1）單向壓縮時(shí)應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)大，故用于測(cè)定脆性材料，如鑄鐵、軸承合金、水泥和磚石等的力學(xué)性能。（2）由于壓縮時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)較

17、軟，故在拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲試驗(yàn)時(shí)不能顯示的力學(xué)行為，而在壓縮時(shí)有可能獲得。（3）壓縮可以看作是反向拉伸。因此，拉伸試驗(yàn)時(shí)所定義的各個(gè)力學(xué)性能指標(biāo)和相應(yīng)的計(jì)算公式，在壓縮試驗(yàn)中基本上都能應(yīng)用。2.缺口效應(yīng)。（p44）答：（1）缺口處應(yīng)力應(yīng)變集中；（2）改變?nèi)笨谇胺綉?yīng)力狀態(tài)；（3）使塑性材料硬化。3.各種硬度的測(cè)定原理、表示方法、優(yōu)缺點(diǎn)。（P48）答：（1）布氏硬度：優(yōu)點(diǎn)是壓痕面積較大，其硬度值能反映材料在較大區(qū)域內(nèi)各組成相的平均性能。缺點(diǎn)是因壓痕直徑較大，一般不宜在成品件上直接進(jìn)行檢驗(yàn)；此外，對(duì)硬度不同的材料需要更換壓頭直徑D和載荷F，同時(shí)壓痕直徑的測(cè)量也比較麻煩。（2）洛氏硬度：優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便迅

18、速；壓痕小，可對(duì)工件直接進(jìn)行檢驗(yàn)；采用不同標(biāo)尺，可測(cè)定各種軟硬不同和薄厚不一試樣的硬度。缺點(diǎn)是因壓痕較小，代表性差；尤其是材料中的偏析及組織不均勻等情況，使所測(cè)硬度值的重復(fù)性差、分散度大；用不同標(biāo)尺測(cè)得的硬度值既不能直接進(jìn)行比較，又不能彼此互換。（3）維氏硬度：優(yōu)點(diǎn)：由于角錐壓痕清晰，采用對(duì)角線長(zhǎng)度計(jì)量，精度可靠；壓頭為四棱錐體，當(dāng)載荷改變時(shí)，壓入角恒定不變，因此可以任意選擇載荷，而不存在布氏硬度那種載荷F與壓球直徑D之間的關(guān)系約束。此外，維氏硬度也不存在洛氏硬度那種不同標(biāo)尺的硬度無(wú)法統(tǒng)一的問(wèn)題，而且比洛氏硬度所測(cè)試件厚度更薄。缺點(diǎn)：其測(cè)定方法較麻煩，工作效率低，壓痕面積小，代表性差，所以不宜

19、用于成批生產(chǎn)的常規(guī)檢驗(yàn)。4.缺口對(duì)材料拉伸性能的影響。答：（1）產(chǎn)生應(yīng)力集中； （2）引起三向應(yīng)力狀態(tài)，使材料脆化； （3）由應(yīng)力集中帶來(lái)應(yīng)變集中； （4）使缺口附近的應(yīng)變速率增高。5. 280HBS/10/3000/30：當(dāng)用直徑為10mm的淬火鋼球，在3000kgf載荷作用下保持30s測(cè)得的硬度值為280。500HBW/5/750：當(dāng)用直徑為5mm的硬質(zhì)合金球，在750kgf載荷作用下保持1015s測(cè)得的硬度值為500。6.硬度的測(cè)試方法有刻劃法，壓入法，回跳法。第三章 材料的沖擊韌性及低溫脆性一、名詞解釋。1.韌脆轉(zhuǎn)變溫度：當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度時(shí)，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功

20、明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這時(shí)的溫度稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。2.藍(lán)脆：碳鋼和某些合金鋼在沖擊載荷或靜載荷下，在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)脆性，在該溫度范圍內(nèi)加熱時(shí)，表面氧化色為藍(lán)色，稱為藍(lán)脆。3.低溫脆性：當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度時(shí)，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。4.遲屈服：對(duì)材料施加一個(gè)大于屈服強(qiáng)度的高速載荷時(shí)材料并不會(huì)立即產(chǎn)生屈服，而需要經(jīng)過(guò)一段孕育期才開(kāi)始塑性變形。5.韌脆溫度儲(chǔ)備：材料使用溫度和韌脆轉(zhuǎn)變溫度的差值，保證材料的低溫服役行為。二、填空題。1. 沖擊韌度是

21、一個(gè)綜合性力學(xué)指標(biāo)，與材料的強(qiáng)度和塑性有關(guān)。2.沖擊彎曲試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試樣是夏比U型缺口試樣和夏比V型缺口試樣。3.沖擊能量高時(shí)，材料的多次沖擊抗力主要取決于塑性，沖擊能量低時(shí)，材料的多次沖擊抗力主要取決于強(qiáng)度。4.受沖擊負(fù)荷的重要機(jī)件韌脆溫度儲(chǔ)備值取上限，不受沖擊負(fù)荷作用的非重要機(jī)件韌脆溫度儲(chǔ)備值取下限，三、簡(jiǎn)答。1.一次沖擊試驗(yàn)的原理。（p56）答：質(zhì)量m的擺錘，舉至高度H ，勢(shì)能mgH1；錘釋放，將試件沖斷。擺錘失去一部分能量，這部分能量就是沖斷試件所作的功，稱為沖擊功，以Ak表示。剩余的能量使擺錘揚(yáng)起高度H2，故剩余的能量即為mgH2。 Ak=mgH1-mgH2=mg(H1-H2) Ak的

22、單位為Kgf.m或J2. 沖擊韌度及其工程意義。答：用試樣缺口處截面FN(cm2)去除AKV(AKU)，便得到?jīng)_擊韌度或沖擊值aKV(aKU)，即 aKV(aKU)=AKV(AKU)/FNaKV(aKU)是一個(gè)綜合性的力學(xué)性能指標(biāo)，與材料的強(qiáng)度和塑性有關(guān)，單位為Jcm2。3.一次沖擊彎曲試驗(yàn)主要用途 ：（1）它能反映出原始材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品的質(zhì)量；（2）測(cè)定材料的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度；（3）對(duì)屈服強(qiáng)度大致相同的材料，根據(jù)AK值可以評(píng)定材料對(duì)大能量沖擊破壞的缺口敏感性。4.韌脆轉(zhuǎn)變溫度及其評(píng)價(jià)方法。（p61）5.影響材料低溫脆性的因素。答：（1）晶體結(jié)構(gòu)的影響 體心立方金屬及其合金存在低溫脆性

23、，而面心立方金屬及其合金一般不存在低溫脆性。 （2）化學(xué)成分的影響 a.間隙溶質(zhì)元素含量增加，高階能下降，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高。 b.加入置換型溶質(zhì)元素（Ni、Mn例外），一般也降低高階能，提高韌脆轉(zhuǎn)變溫度，但是效果不明顯。c.雜質(zhì)元素S、P、Pb等使鋼的韌性下降。 （3）顯微組織的影響 a.細(xì)化晶粒提高韌性 b.金相組織有影響 （4）溫度的影響 主要是“藍(lán)脆”的影響 （5）加載速率的影響 a.提高加載速率如同降低溫度，使材料脆性增大，韌脆轉(zhuǎn)變溫度提高；b.加載速率對(duì)鋼脆性的影響與鋼的強(qiáng)度有關(guān)。 （6）試樣形狀和尺寸的影響 a.缺口曲率半徑越小，tk越大，因此，V型缺口試樣的tk高于U型試樣的tk

24、。 b.當(dāng)不改變?nèi)笨诔叽缍辉黾釉嚇訉挾?或厚度)時(shí)，tk升高若試樣各部分尺寸按比例增加時(shí)，tk也升高。6.細(xì)化晶粒提高韌性的原因有？答：（1）晶界是裂紋擴(kuò)展的阻力；（2）晶界前塞積的位錯(cuò)數(shù)減少，有利于降低應(yīng)力集中；（3）晶界總面積增加，使晶界上雜質(zhì)濃度減少，避免產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。7.從宏觀和微觀角度分析為什么一些物質(zhì)有低溫脆性，另一些物質(zhì)卻沒(méi)有？答：從宏觀角度分析，材料低溫脆性的產(chǎn)生與其屈服強(qiáng)度和斷裂強(qiáng)度隨溫度的變化有關(guān)。斷裂強(qiáng)度隨溫度的變化很小。屈服強(qiáng)度隨溫度的變化情況與材料的本性有關(guān)，具有體心立方或密排六方結(jié)構(gòu)的金屬或合金的屈服強(qiáng)度對(duì)溫度變化十分敏感，溫度降低，屈服強(qiáng)度急劇升高，故兩線交

25、于一點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度即為tk，高于tk時(shí)，斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，材料受載后，先屈服后斷裂，為韌性斷裂；低于TK時(shí)，外加應(yīng)力首先達(dá)到斷裂強(qiáng)度，材料表現(xiàn)為脆性斷裂。而面心立方結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)度隨溫度的下降變化不大，近似為一水平線，即使在很低的溫度仍未與斷裂強(qiáng)度曲線相交，故此種材料的脆性斷裂現(xiàn)象不明顯。微觀上，體心立方金屬的低溫脆性與位錯(cuò)在晶體中運(yùn)動(dòng)的阻力對(duì)溫度變化非常敏感有關(guān)，阻力在低溫下增加，故該類材料在低溫下處于脆性狀態(tài)。面心立方金屬因位錯(cuò)寬度比較大，阻力對(duì)溫度變化不敏感，故一般不顯示低溫脆性。第四章 材料的斷裂韌性一、名詞解釋。1.低應(yīng)力脆斷：在材料存在宏觀裂紋時(shí)，在應(yīng)力水平不高甚至低于屈

26、服極限時(shí)材料發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。2.應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子：反映裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度的因子。3.斷裂韌度：當(dāng)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子增大到一臨界值，帶裂紋的材料發(fā)生斷裂，該臨界值稱為斷裂韌度。4.能量釋放率：5.J積分理論：可以定量的描述裂紋體的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的強(qiáng)度。J積分反映了裂紋尖端區(qū)的應(yīng)變能，即應(yīng)力應(yīng)變的集中程度。6.裂紋尖端張開(kāi)位移：裂紋體受載后，在裂紋尖端沿垂直裂紋方向所產(chǎn)生的位移。二、填空。1. 線彈性條件下斷裂韌度的處理問(wèn)題的方法應(yīng)力應(yīng)變分析方法和能量分析方法。2.裂紋擴(kuò)展的基本方式：張開(kāi)型裂紋擴(kuò)展、滑開(kāi)型裂紋擴(kuò)展、撕開(kāi)型裂紋擴(kuò)展，其中張開(kāi)型裂紋擴(kuò)展最危險(xiǎn)。3. 平面應(yīng)力狀態(tài)下應(yīng)力松弛后塑性區(qū)尺寸為：

27、, 考慮應(yīng)力松弛后，塑性區(qū)的尺寸擴(kuò)大了1倍；平面應(yīng)變塑性區(qū)寬度為： ，塑性區(qū)的寬度也擴(kuò)大了1倍; 應(yīng)力松弛的影響下,平面應(yīng)變塑性區(qū)寬 R0也是原r0的兩倍。4.常見(jiàn)的對(duì)稱循環(huán)載荷有對(duì)稱彎曲、對(duì)稱扭轉(zhuǎn)、對(duì)稱拉壓等。對(duì)應(yīng)的疲勞強(qiáng)度分別記為-1、-1及-1p，其中-1是最常用的。 5.斷裂韌度在工程中的應(yīng)用第一就是設(shè)計(jì)， 第二就是校核，第三就是材料開(kāi)發(fā)。三、知識(shí)點(diǎn)。1.KIC和KI的區(qū)別。（p68）答：KI是一個(gè)力學(xué)參量，表示裂紋中裂紋尖端的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)強(qiáng)度的大小，它決定于外加應(yīng)力、試樣尺寸和裂紋類型，而和材料無(wú)關(guān)。KIC是一個(gè)是材料的力學(xué)性能指標(biāo)，它決定于材料的成分、組織結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，而與外加應(yīng)力

28、以及試樣尺寸等外在因素?zé)o關(guān)，為平面應(yīng)變斷裂韌度。2. 影響材料斷裂韌度的因素。（p75）答：a.化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)對(duì)斷裂韌度的影響（1）化學(xué)成分的影響 （2）尺寸的影響 （3）夾雜和第二相的影響 （4）顯微組織的影響b.特殊改性處理對(duì)斷裂韌度的影響（1）亞溫淬火 （2）超高溫淬火 （3）形變熱處理c.外界因素對(duì)斷裂韌度的影響（1）溫度 （2）應(yīng)變速率 3.由于裂紋尖端區(qū)域發(fā)生塑性變形，改變應(yīng)力分布，為了使線彈性斷裂力學(xué)的分析依然適用，必須對(duì)塑性區(qū)德影響進(jìn)行修正，用a+ry代替a。第五章 材料的疲勞性能一、名詞解釋。1.疲勞：工件在變動(dòng)載荷和應(yīng)變長(zhǎng)期作用下，因累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞。2

29、. 疲勞壽命：機(jī)件疲勞失效前的工作時(shí)間成為疲勞壽命。3.貝紋線：疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)留下的海灘狀條紋。4.駐留滑移帶：在交變載荷作用下，永留或能再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶。5.疲勞條帶：是略呈彎曲并相互平行的溝槽狀花樣，與裂紋擴(kuò)展方向垂直，是裂紋擴(kuò)展時(shí)留下的微觀痕跡，為疲勞斷口最典型的微觀特征。6疲勞強(qiáng)度：在指定疲勞壽命下，材料能承受的上限循環(huán)應(yīng)力。根據(jù)要求，指定的疲勞壽命可為無(wú)限周次也可為有限周次。7.過(guò)載持久值：材料在高于疲勞強(qiáng)度的一定應(yīng)力下工作，發(fā)生疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)周次，也稱為有限疲勞壽命。8.過(guò)載損傷界：把在每個(gè)過(guò)載應(yīng)力下運(yùn)行能引起損傷的最少循環(huán)周次連接起來(lái)就得到該材料的過(guò)載損傷界。9.過(guò)載損傷區(qū)：

30、過(guò)載損傷界到疲勞曲線間的影線區(qū)，稱為材料的過(guò)載損傷區(qū)。10.疲勞缺口敏感度：材料在變動(dòng)應(yīng)力作用下的缺口敏感性常用疲勞缺口敏感度表征。11.次載鍛煉：材料特別是金屬在低于疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力先運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次，即經(jīng)過(guò)次載鍛煉，可以提高材料的疲勞強(qiáng)度。12.熱疲勞：由周期變化的熱應(yīng)力或熱應(yīng)變引起的材料破壞稱為熱疲勞。13.抗熱震性：材料經(jīng)受溫度瞬變而不被破壞的能力。二、填空題。1. 典型疲勞斷口具有3個(gè)特征區(qū) 疲勞源 、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)。2. 疲勞區(qū)的每組貝紋線好像一簇以疲勞源為圓心的平行弧線，凹側(cè)指向疲勞源，凸側(cè)指向裂紋擴(kuò)展方向。3. 脆性材料的疲勞斷口呈 結(jié)晶狀；韌性材料斷口在心部平面應(yīng)變區(qū)呈放射

31、狀或人字紋狀，邊緣區(qū)則有剪切唇區(qū)存在 。4. 疲勞條帶是疲勞斷口的微觀特征，貝紋線是疲勞斷口的宏觀特征。5.裂紋擴(kuò)展的兩個(gè)階段，第階段是沿著最大切應(yīng)力方向向內(nèi)擴(kuò)展;第階段沿垂直拉應(yīng)力方向向前擴(kuò)展形成主裂紋 ，直到最后形成 剪切唇 。6. 聚合物疲勞斷口上可有兩種特征的條紋： 疲勞輝紋 和 疲勞斑紋 。7. 隨著機(jī)件尺寸，其疲勞強(qiáng)度，這種現(xiàn)象稱為 尺寸效應(yīng) 。8. 表面強(qiáng)化處理具有雙重作用：提高機(jī)件表面塑變抗力和降低表面的有效拉應(yīng)力。9.材料熱震破壞的動(dòng)力是熱應(yīng)力和應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子。熱震破壞分為兩類，一類是熱震斷裂，另一類是熱損傷。10.金屬材料的疲勞過(guò)程也是裂紋萌生和擴(kuò)展的過(guò)程。11.駐留滑移帶

32、在表面加寬過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)擠出脊和侵入溝。12.在疲勞曲線的傾斜部分可以確定過(guò)載持久值，曲線傾斜的越陡直，持久值越高。13.材料的過(guò)載損傷界越陡直，損傷區(qū)越窄，則其抵抗疲勞過(guò)載能力就越強(qiáng)。14裂紋萌生通過(guò)不均勻滑移、微裂紋形成及長(zhǎng)大而完成。三、簡(jiǎn)答。1.疲勞破壞的特點(diǎn)。（p88）答：(1)是一種潛藏的突發(fā)性破壞，即出現(xiàn)脆性斷裂； (2)疲勞破壞屬低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂。 (3)疲勞對(duì)缺陷(缺口、裂紋及組織)十分敏感，即對(duì)缺陷具有高度的選擇性； (4)疲勞破壞能清楚顯示裂紋的萌生和擴(kuò)展，斷裂。2.疲勞條帶和貝紋線區(qū)別。答：（1）疲勞條帶是疲勞斷口的微觀特征，貝紋線是斷口的宏觀特征。 （2）在相鄰貝紋

33、線間可能有成千上萬(wàn)條疲勞條帶。 （3）二者既可同時(shí)在斷口上出現(xiàn)，也可在斷口上不同時(shí)出現(xiàn)。這種不完全對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象在對(duì)疲勞斷口分析時(shí)值得注意。3.大量研究表明：疲勞微裂紋由不均勻滑移和顯微開(kāi)裂引起，要方式有：表面滑移帶開(kāi)裂；第二相、夾雜物與基體界面或夾雜物本身開(kāi)裂；晶界或亞晶界處開(kāi)裂。4.Kth和-1的區(qū)別。答：（1）-1(疲勞強(qiáng)度)代表的是光滑試樣的無(wú)限壽命疲勞強(qiáng)度，適用于傳統(tǒng)的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和校核； （2）Kth (疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值)是疲勞裂紋不擴(kuò)展的KI的臨界值，代表的是裂紋試樣的無(wú)限壽命疲勞性能，適于裂紋件的設(shè)計(jì)和疲勞強(qiáng)度校核。 （3）根據(jù)定義，含裂紋件不發(fā)生疲勞斷裂（無(wú)限壽命）的校核公式為

34、： Kth、a和三個(gè)參量，已知二個(gè)可求得第三個(gè)。5.影響材料及機(jī)件疲勞強(qiáng)度的因素。答： （1）工作條件的影響：a.載荷條件b.溫度c.腐蝕介質(zhì)； （2）表面狀態(tài)及尺寸因素的影響：a.表面狀態(tài)b.尺寸因素； （3）表面強(qiáng)化及殘余應(yīng)力的影響：a.表面噴丸及滾壓b.表面熱處理和化學(xué)熱處理c.復(fù)合強(qiáng)化； （4）材料成分及組織的影響：a.合金成分b.非金屬夾雜物及冶金缺陷c.顯微組織。第六章 材料的磨損性能一、名詞解釋。1.摩擦： 是接觸物體間的一種阻礙運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，這種阻力為摩擦力。2.磨損：是在摩擦作用下物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面逐漸分離出磨屑從而不斷損傷的現(xiàn)象。3.粘著磨損：粘著磨損又稱咬合磨損，是因兩種

35、材料表面某些接觸點(diǎn)局部壓應(yīng)力超過(guò)該處材料屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合并拽開(kāi)而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損。4.磨粒磨損：又稱磨料磨損或研磨磨損，是摩擦副的一方表面存在堅(jiān)硬的細(xì)微凸起或在接觸面間存在硬質(zhì)粒子(從外界進(jìn)入或從表面剝落)時(shí)產(chǎn)生的磨損。5.接觸疲勞：兩接觸材料作滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，交變接觸壓應(yīng)力長(zhǎng)期作用使材料表面疲勞損傷，局部區(qū)域出現(xiàn)小片或小塊狀材料剝落，而使材料磨損的現(xiàn)象，故又稱表面疲勞磨損或麻點(diǎn)磨損。6.接觸應(yīng)力：兩物體相互接觸時(shí)在局部表面產(chǎn)生的壓應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力，也叫赫茲應(yīng)力。7.耐磨性：是指材料抵抗磨損的性能，迄今還沒(méi)有一個(gè)明確的統(tǒng)一指標(biāo)，通常用磨損量表示。二、填空題。1.機(jī)件正常運(yùn)行的磨損

36、過(guò)程的三個(gè)階段：跑和（磨合）階段、穩(wěn)定磨合階段、劇烈磨損階段。2.磨損根據(jù)摩擦面損傷和破壞的形式，可分為粘著磨損、磨料磨損、磨蝕磨損、麻點(diǎn)疲勞磨損（接觸疲勞）。3. 磨粒磨損是摩擦副的一方表面存在堅(jiān)硬的細(xì)微凸起或在接觸面間存在硬質(zhì)粒子時(shí)產(chǎn)生的磨損。4. 磨粒磨損可分為鑿削式、高應(yīng)力碾碎式、低應(yīng)力擦傷式。5.磨粒磨損的主要特征是摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的 溝槽 。6.磨損量的測(cè)量方法有稱量法和尺寸法兩種。三、簡(jiǎn)答。1.粘著磨損的發(fā)生條件及磨損的表面特征。答：發(fā)生條件：（1） 摩擦副相對(duì)滑動(dòng)速度小；（2）接觸面氧化膜脆弱；（3）潤(rùn)滑條件差；（4）接觸應(yīng)力大的滑動(dòng)摩擦下。表面特征：機(jī)件表面有大

37、小不等的結(jié)疤。2. 簡(jiǎn)述接觸疲勞的宏觀形態(tài)特征。答：接觸表面出現(xiàn)許多痘狀、貝殼狀或不規(guī)則形狀的凹坑（麻坑），有的凹坑較深，底部有疲勞裂紋擴(kuò)展線的痕跡。3. 簡(jiǎn)述接觸疲勞破壞的三種機(jī)破壞機(jī)理、特征及產(chǎn)生的力學(xué)條件，并比較其與普通機(jī)械疲勞的異同。答：（1）麻點(diǎn)剝落(點(diǎn)蝕)：深度在0.10.2mm的小塊剝落稱點(diǎn)蝕，剝塊形狀為不對(duì)稱V型針狀或痘狀凹坑。發(fā)生在兼有滾動(dòng)和滑動(dòng)。（2）淺層剝落：淺層剝落深度一般為0.20.4mm，剝塊底部大致與表面平行，裂紋沿與表面成銳角或直角擴(kuò)展。純滾動(dòng)或摩擦很小。（3）深層剝落(表面壓碎：深層剝落深度與表面強(qiáng)化層深相當(dāng)(>0.4mm)，剝落時(shí)裂紋垂直于表面擴(kuò)展。表面強(qiáng)化層深度不夠。接觸疲勞和一般的疲勞一樣，也經(jīng)歷了裂紋形成和擴(kuò)展兩個(gè)階段，只是裂紋形成過(guò)程長(zhǎng)，而擴(kuò)展階段僅占總破壞時(shí)間的很小部分。4. 簡(jiǎn)述減輕粘著磨損的主要措施。 答：（1）合理選擇摩擦副材料； （2）避免或阻止兩摩擦副間直接接觸 ； （3）表面滲