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2023年材料的性能 第一篇：材料的性能 第一章 材料的性能 1 材料的力学性能主要有哪些？ 强度，塑性，硬度，韧性及疲乏强度。2 简述低碳钢的应力应变曲线分为几个阶段，各特征点表示什么含义。弹性变形阶段，屈服阶段，塑性变形阶段，颈缩阶段。画图其次章 材料的结构 1 体心立方晶格的密排面和密排方向各有那些？面心立方晶格呢？ 110，； 111， 2 与志向的晶体相比较，实际晶体在结构上有何特征？ 多晶体结构；具有晶体缺陷。3 为何晶粒越细，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好？ 金属的晶粒越细，晶界的总面积越大，位错阻碍越多，要协调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高。金属晶粒越细，单位体积内晶粒数目越多，同时参与变形的晶粒数目也越多，变形越均匀，推延了裂纹的形成和扩展，使得在断裂前发生较大的塑性变形，在强度和硬度同时增加的情 况下，金属在断裂前消耗的功增大，因此其韧性也较好，因此，金属的晶粒越细，其塑性和 韧性也越好。4 名词说明： 相 固溶体 金属化合物 固溶强化 弥散强化 相：金属或合金中，凡成分相同，结构相同，并与其它成分有界面分开的均匀组成部分。固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。金属化合物： 合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合 物。固溶强化：随溶质质量增加，固溶体的强度，硬度增加，塑性，韧性下降，这种现象称为固 溶强化。弥散强化：即沉淀强化。若合金中的其次相以细小弥散的微粒均匀分布在基体上，则可以显 著提高合金的强度，称为弥散强化。5 固态合金中的相分为几类？它们是如何定义的？提示：晶格类型固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。金属化合物： 合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合 物。6 铁素体、奥氏体和渗碳体哪些是固溶体，哪些是金属化合物，为什么？它们都是间隙型吗？ 铁素体，奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。按定义划分，渗碳体是间隙化合物。未 完第三章 材料的凝固 1 为什么过冷是液态结晶的必要条件？液态结晶有那两种基本的形核方式？哪种形核方式 需要的过冷度较小？在相同的过冷度下，哪种形核方式具有较高的形核率？ 只有“过冷，才会存在相变驱动力，即能量条件。自发形核和非自发形核。非自发形核需要 的过冷度较小。非自发形核。2 金属结晶的基本规律是什么？ 能量条件：过冷度。阶段性：形核、晶核长大。3 名词说明：细晶强化 通过细化晶粒而使金属材料力学性能强度，塑性，硬度，韧性及疲乏强度提高的方法称 为细晶强化。4 为了细化晶粒，是否应使液态金属冷得越快越好？试述理由。否。假如过冷度超过确定的限度后，晶粒可能变粗。5 什么是相图？制定相图的条件是什么？ 相图是表示合金系中各合金在极其缓慢的冷却条件下结晶过程的简明图解。6 哪些材料属于恒温凝固？哪些材料在某种温度范围内凝固？ 纯金属和共晶合金均为恒温凝固。7 在两相共存区，相成份的转变有何规律？ 各相成分沿着各自相关的线发生转变。8 工业条件下有可能产生哪两类成份偏析？应如何消退？ 微观偏析枝晶偏析：扩大退火；宏观偏析：大变形锻造如高速钢之锻造。9 碳在钢铁材料中有哪几种存在形态？ 游离态的石墨、化合态的渗碳体、固溶体的 A 和 F。石墨和渗碳体为碳在铁碳合金相图中的 主要存在形式。10 简述 Fe-Fe3C 相图中的两个基本反应，写出反应式并注明含碳量和温度。共析反应： 共晶反应： 生成珠光体，727 度 生成高温莱氏体，1148 度 11 指出以下组织的主要区分： 高温莱氏体与低温莱氏体； 高温莱氏体：共晶奥氏体和共晶渗碳体的机械混合物 低温莱氏体：珠光体和共晶渗碳体 共晶渗碳体，共析渗碳体，一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体。共晶渗碳体：共晶反应产生的渗碳体 共析渗碳体：共析反应产生的渗碳体 一次渗碳体：由液相干脆析出的渗碳体 二次渗碳体：奥氏体中析出的渗碳体 三次渗碳体：铁素体中析出的渗碳体 12 含碳量对碳钢的力学性能有何影响？ 从相的角度看，贴碳合金在室温下只有铁素体和渗碳体两个相，随含碳量增加，渗碳体的量 呈线性增加。从组织的角度看，随含碳量增加，组织中渗碳体不仅数量增加，而且形态也在 转变： 三次渗碳体不连续的网状或片状共析渗碳体在珠光体中，片状二次渗碳体连续 网状共晶渗碳体存在低温莱氏体中，作为基体一次渗碳体粗条片状13 娴熟画出 Fe-Fe3C 相图，分析含碳量为 3.5%、0.4%和 1.3%的铁碳合金从液态缓冷至室 温的结晶过程，并画出该合金在室温下的显微组织示意图。14 根据 Fe-Fe3C 相图，说明产生以下现象的缘由： 1.4%C 的钢比 0.9%C 的钢的硬度高； 随着含碳量，渗碳体含量，所以硬度 室温下，0.9%C 的钢比 1.3%C 的钢的抗拉强度高。 当含碳量小于 0.9%时，随着含碳量，渗碳体含量，且弥散分布，起到弥散强化 的作用，所以强度上升，但含碳量超过 0.9时，二次渗碳体结成连续的网状，不再起到弥 散强化的作用，而是主要表现为渗碳体的性能特点，也即脆性大、强度低，故强度。15 计算 0.6%C 的 Fe-C 二元合金平衡结晶时，其室温组织的相对量。16 试计算：室温下，珠光体中铁素体和渗碳体的相对含量。17 某优质碳素结构钢钢的试样经金相分析，其组织为铁素体加珠光体，其中珠光体的面积 约占 40%。试推断其钢号。18 计算平衡结晶时，3.2%C 的铁碳合金，室温下，其组织的相对量。第四章 金属的塑性变形与再结晶 1 简述金属发生塑性变形的机理。.塑性变形机理：金属原子在切应力的作用下，以位错运动方式产生滑移。2 何谓冷变形强化形变强化、加工硬化、冷变形硬化？缘由何在？它在工程上 有何利弊？ 加工硬化：随着塑性变形量的增加，金属的强度、硬度上升、塑性、韧性下降，这种现象称 为加工硬化，又称为冷变形强化，或形变强化。产生加工硬化的缘由： 晶体内部存在位错源，变形时发生了位错增值，随着变形量增加，位错密度 增加。由于位错之间的互相作用积累，缠结等，使变形抗力增加。 随着形变量增加，亚结构细化，亚晶界对位错运动有阻碍作用。随着变形量增加，空位密度增加。由于晶粒由有利位向转到不利位向而发生几何硬化，因此使变形抗力增加。加工硬化是强化金属材料的重要手段之一。特别是对那些具有良好塑性且不能以热处理 强化的材料来说，尤为重要。但是，加工硬化会给金属的进一步加工带来困难。3 什么是锻造流线？它有何特性？它给材料的力学性能带来什么影响？.锻造可使铸态金属中的非金属夹杂物沿着变形方向伸长，形成彼此平行的宏观条纹，称为 流线，又称锻造流线。流线使金属材料的性能呈现明显的各向异性，拉伸时沿着流线伸长的方向纵向具有较好 的力学性能，垂直于与流线方向的力学性能较差。 4 将弹簧钢丝冷绕成形后，为何要进行回复退火？ 消退应力；定型。回复退火又称去应力退火250300。5 试分析再结晶与重结晶有何相同之处？有何不同之处？工业上如何利用再结晶？ 同：皆遵循结晶的基本规律。异：重结晶，相变过程；再结晶，不是相变过程。工业上，可利用再结晶消退加工硬化，复原材料的塑性，以利于进一步变形。6 在 20的室温下，一块纯锡熔点 232被枪弹击穿。弹孔四周的晶粒有何特 征？试说明缘由。为热加工，且发生了回复、再结晶，晶粒主要为等轴晶粒。7 金属塑性变形为何会造成剩余应力？剩余应力有何利弊？ 内应力是指平衡于金属内部的应力，它是由于金属在外力作用下，内部变形不均匀而引起的。利：有利于提高疲乏极限；弊：引起零件在加工、淬火过程中变形、开裂以及使金属耐腐蚀 性下降。8 将塑变后的金属置于再结晶温度下长时间保温或接着升到较高的温度，金属的晶粒为什么 会长大？对材料的力学性能会带来什么影响？ 再结晶完成后，若接着上升加热温度或延长加热时间，将发生晶粒长大，这是一个自发的过 程。晶粒的长大是通过晶界迁移进行的，是大晶粒吞并小晶粒的过程。晶粒粗大会使金属的 强度，尤其是塑性和韧性降低。第五章 钢的热处理 1 填空题 共析钢加热时，其 A 体化过程包括奥氏体晶核形成 奥氏体晶核形成、奥氏体晶核长大 奥氏体晶核长大、剩余 奥氏体晶核形成 奥氏体晶核长大 剩余 奥氏体溶解和奥氏体成分均匀化 奥氏体成分均匀化四个基本阶段。奥氏体溶解 奥氏体成分均匀化 当钢中发生过冷 A 体M 体转变时，原 A 体中含碳量越高，则 Ms 越低，转变后的 低 AR 量越多。多 亚共析钢的淬火温度范围是Ac3+(3050)度，共析钢和过共析钢的淬火温度范围是 度Ac1+(3050)度。度 钢的淬透性越高，则 C 曲线的位置越靠右 靠右，临界冷却速度越小。靠右 小 共析钢的临界冷却速度比亚共析钢小，比过共析钢小。小 接受感应加热外表淬火时，所选择的电流频率越高，则工件的淬硬层深度越浅，缘由 浅 是集肤效应 集肤效应。集肤效应 集肤效应又叫趋肤效应，当交变电流通过导体时，电流将集中在导体外表流过，这种现象交 集肤效应。电流或电压以频率较高的电子在导体中传导时，会聚集于表层，而非平均分布于 整个导体的截面积中。频率越高，集肤效应越显著。2 试述选择过共析钢淬火加热温度范围的理由。过共析钢的淬火温度范围是Ac1+(3050)度。过共析钢由于淬火前经过球化退火，因此淬火后组织为细晶马氏体加颗粒渗碳体和少量剩余 奥氏体，分散分布的颗粒渗碳体对提高钢的硬度和耐磨性有利，假如将过共析钢加热到 Acm 以上，则由于奥氏体晶粒粗大，含碳量提高，使淬火后马氏体晶粒也粗大，且剩余奥氏体量 增多，这使得钢的硬度、耐磨性下降，脆性和变形开裂倾向增加。3 推断以下说法是否正确，如不正确则请更正，并说明理由： 除 Co 和2.5%Al 外，全部的 AE(Alloy Elements)都使 C 曲线左移，钢的淬透性随之下降。错误。右移，提高。完全退火适用于过共析钢。错误。适用于亚共析钢。对过共析钢进行正火的目的是调整硬度，改善切削加工性。错误。消退网状二次渗碳体，为球化退火做组织准备。M 体的硬度主要取决于过冷 A 体的冷却速度。错误。主要取决于含碳量。直径为 10mm 的 45 钢棒料，加热到 850投入盐水中，其显微组织为：马氏体。正确。M 体转变时，钢的体积将因急剧冷却而会发生收缩。错误。膨胀。在切削加工前对低碳钢进行正火处理可以调整其硬度，改善切削加工性。正确。对工件进行外表淬火后，还须进行高温回火。错误。低温回火。4 试述以下组织在来源获得的方法、组织形貌和力学性能上有何不同？ M 体与 M 回； S 体与 S 回。M 体：过冷 A，硬而脆；M 回：M 体，硬且耐磨性好； S 体：正火，片状渗碳体；S 回：调质，颗粒状渗碳体，强度、硬度、塑性、韧性均好于 S 体。5 两把 T12 车刀，现将 1 号刀加热到 780，2 号刀加热到 950，保温后，水冷至室温。请分析： 哪把车刀的 M 体组织粗大？ 哪把车刀的 M 体含碳量较高？ 哪把车刀中的 AR 较多？ 你认为哪个淬火加热温度合适？为什么？ 前三问均为 2 号。第四问：1 号，部分奥氏体化。6 为什么对合金钢件，通常接受油冷方式进行淬火？而对碳钢件常用水冷方式淬火？ 答：合金钢临界冷却速度小。补充？7 在对工具钢毛坯件进行切削加工前，通常须进行何种热处理？目的是什么？得到何种组 织？ 碳素工具钢的预备热处理一般为球化退火，其目的是降低硬度217HB，便于切削加工，并为淬火做组织准备。组织为铁素体基体细小均布的粒状渗碳体。8 为何经 M 体淬火后的钢必需进行回火？ 削减或消退淬火内应力。稳定零件的尺寸。使 M+A 性能要求。预期组织，以满意零件的力学 9 分别述叙： 45 钢在淬火前正火状态、淬火后和高温回火后的组织状况，及调质后的力学性能； T10 钢在淬火前球化退火状态、淬火后和低温回火后的组织状况，及低温回火后的力 学性能。答：1对于 45 号钢，淬火前正火态为铁素体索氏体；淬火后为淬火 M，高温回 火后为回火 S。调质后由于渗碳体为颗粒状，教材 91 页表 5-2 说明，回火 S 的强度、硬度、塑性、韧性均好于 S 体(通常又称为正火 S 体)。2对于 T10 钢，淬火前球化退火态为铁素体基体上分布着颗粒状的渗碳体；淬火后为细淬火 M + 颗粒 状少量剩余奥氏体。低温回火后为回火 M 颗粒状 少量剩余奥氏体，低温回火后的 产物硬度高，耐磨性好。10 什么是调质？目的是什么？得到什么组织？ 什么钢适合于调质？试述理由。答：1调质也即淬火高温回火。目的使获得良好的综合力学性能。得到回火 S。2含碳量 0.300.50%的中碳钢适合于调质处理，含碳量过低，则影响钢的强度指标，而含碳量过高则韧性缺乏。11 什么是淬火应力？对需要淬火的零件，在设计时有哪些要求？ 淬火应力包括热应力和相变应力。热应力是指工件在冷却过程中由于外表和心部的温差引起的工件体积胀缩不均匀所产生 的内应力。而组织应力则是指由于工件快速冷却时表层与心部相变不同时而产生的内应力。正确设计零件结构，尽量做到：(1)璧厚均匀，形态对称。(2)截面尺寸转变处，应用过渡段。(3)避开薄边、尖角。12 试比较以下钢的淬透性和淬硬性： 20 钢与 60 钢； T8 钢与 T13 钢。160 钢与 20 钢都是亚共析钢，但 60 钢更接近于共析钢，或者讲亚共析钢的 C 曲线随 着含碳量的增加，C 曲线右移，其临界冷却速度小些，故 60 钢的淬透性好些。20 钢淬火后得到的为低 碳 M，而 60 钢淬火产物则为低碳 M 和高碳 M 的混合物，故 60 钢的含碳量高些，故 60 钢 的淬硬性好些。2T8 钢为共析钢，故在碳钢中其淬透性最好。T8 钢淬火产物则为低碳 M 和高碳 M 的混合物，T13 钢淬火产物全为高碳 M，故 T13 的淬硬性好于 T8 钢。13 为何过冷 A 体：在等温冷却条件下 M 体转变量只与冷却温度有关？在连续冷却条件 下，M 体转变量与冷却速度有关？ M 转变的特点之一为降温形成，在 Ms 以下，随温度下降，转变量增加，冷却中断，转变即 停止。而连续冷却时，冷却速度300 % 断裂, 23°C 40 >100 % 断张率(23°C)20 >100 % 拉伸蠕变模量 1 hr 1400 1000 hr 930 PA66弯曲模量-40°C 3200 MPa?23°C 2800 1210 Mpa ?77°C 700?121°C 500?23°C 2800 1200 MPa 介电常数?23°C, 100 Hz 4.10?23°C, 1 kHz 4.00?23°C, 1 MHz 3.70 ?23°C, 100 Hz 3.80?23°C, 1 kHz 3.90 23°C, 1 MHz 3.60 应用编辑 高温电气插座零件、电气零件、齿轮、轴承、滚子、弹簧支架、滑轮、螺栓、叶轮、风扇叶片、螺旋桨、高压封口垫片、阀座、输油管、储油容器、绳索、扎带、传动皮带、砂轮粘合剂、电池箱、绝缘电气零件、线芯、抽丝等 型号用处编辑 PA66美国首诺21SPC高刚性 耐化学性 PA66美国首诺R513H R533H玻纤增加，高强度，特殊热稳定，耐水解。通过FDA、UL认证。通过GM、Ford、Chryster、Delphi、Valeo等汽车认证，适用于汽车零部件。机械部件等。 PA66德国巴斯夫A3X2G5 A3X2G7玻纤增加，红磷阻燃剂长期稳定性，具有优异的机械性能。PA66塑胶原料德国巴斯夫A3EG6 A3HG5 A3EG7 A3WG6玻纤增加用于需要高刚性和尺寸稳定性的机械部件护罩。 PA66德国巴斯夫C3U高韧性 无卤素和磷阻燃级。 PA66德国巴斯夫A3K高流淌性,用于高应力工程制件如轴承，齿轮及连接器，插座。 PA66美国杜邦101F特殊级适合耐热性好的制品。 PA66塑胶原料美国杜邦101L高强度注塑级 改良机器进料和脱模特性。 PA66美国杜邦408HS注塑级良好的耐热稳定性。 PA66美国杜邦408L特殊级 适合超高抗冲击性的工程制品。 PA66塑胶原料美国杜邦42A有色，高粘绸性，分子量分布密，可焊接于超声波。 PA66美国杜邦70G13L 70G13HS1L玻纤增加13%高强度。 PA66美国杜邦70G33L 70G33HS1L高强度 玻纤增加33%。 PA66塑胶原料美国杜邦70G43L 高强度43%玻纤增加。 PA66美国杜邦80G33HS1-L超高抗冲击性 玻纤增加33% 超高强度。 PA66塑胶原料美国杜邦FR10 FR15 FR50 FR60玻纤增加无卤阻燃级UL94 V-0等级 PA66美国杜邦ST801特殊级 超强韧性 杰出的耐冲击性。 PA66塑胶原料日本东丽CM3001G-30一般用处 玻纤增加30%。 PA66日本东丽CM3001-N CM3006标准级尼龙-66未强化。 PA66日本东丽CM3004G-30玻纤增加30%含卤阻燃级。 PA66日本东丽CM3004-V0尼龙66未强化，无卤阻燃级。 PA66塑胶原料日本旭化成1300G高强度 高刚性 玻纤增加33%。 PA66日本旭化成1300S平衡的流淌性和机械性能。 PA66日本旭化成1402S具有良好的抗热老化性能。 PA66日本旭化成FR200 FR370阻燃级UL94 V-0；不含卤素和磷。POM：即聚甲醛聚甲醛学名聚氧化聚甲醛简称POM又称赛钢、特钢聚合所得程塑料特性 1、POM具有低摩擦系数和好几何稳定性甲醛等原料POM-H聚甲醛均聚物POM-K聚甲醛共聚物高密度、高结晶度具有良好物理、机械和化学性能尤其有优异耐摩擦性能 热塑性工特别适合于制作齿轮和轴承草坪设备等 2、POM具有耐高温特性 3、POM性种坚韧有弹性因此还用于管道器件管道阀门、泵壳体材料即使低温下仍有好抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特 4、POM高结晶程度导致 料有同收缩率有相当高收缩率高达2%3.5%对于各种同增加型材 5、POM属结晶性塑料熔点明显 比重1.43 熔点175°C 旦达熔点熔体粘度快速下降 伸强度屈服70MPa 伸长率屈服15%断裂15%冲击强度无缺口108KJ/m2 带缺口7.6KJ/m2 第三篇：材料性能学问 材料性能学问大全 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力应变曲线 a、拉伸过程的变形： 弹性变形，屈服变形，加工硬化均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形。b、相关公式： 工程应力 =F/A0 ；工程应变=L/L0；比例极限P；弹性极限；屈服点S；抗拉强度b；断裂强度k。 真应变 e=ln(L/L0)=ln(1+)；真应力 s=(1+)= *e 指数e为真应变。c、相关理论： 真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。 弹性变形阶段，真应力真应变曲线和应力应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。 2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的实力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=/ ；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中汲取变形功的实力，评价材料弹性的好坏。包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定剩余伸长应力增加；反向加载，规定剩余伸长应力降低的现象。滞弹性：弹性后效是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非志向弹性的状况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下汲取不行逆变形功的实力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 志向弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完好的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映 单晶体和多晶体金属的弹性模量，主要取决于金属原子本性和晶体类型。包申格效应；滞弹性；伪弹性；粘弹性。 包申格效应消退方法：预先大塑性变形，回复或再结晶温度下退火。循环韧性表示材料的消震实力。 3、关于塑形变形的问题 a、相关概念 滑移：滑移系越多，塑性越好；滑移系不是唯一因素晶格阻力等因素；滑移面受温度、成分和变形的影响；滑移方向比较稳定 孪生：fcc、bcc、hcp都能以孪生产生塑性变形；一般在低温、高速条件下发生；变形量小，调整滑移面的方向 屈服现象：退火、正火、调质的中、低碳钢和低合金钢比较常见，分为不连续屈服和连续屈服； 屈服点：材料在拉伸屈服时对应的应力值，s； 上屈服点：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力值，su； 下屈服点：试样屈服阶段中最小应力，sl； 屈服平台屈服齿：屈服伸长对应的水平线段或者曲折线段； 吕德斯带：不均匀变形；对于冲压件，不容许出现，防止产生褶皱。屈服强度：表征材料对微量塑性变形的抗力 连续屈服曲线的屈服强度：用规定微量塑性伸长应力表征材料对微量塑性变形的抗力1规定非比例伸长应力p： 2规定剩余伸长应力r：试样卸除拉伸力后，其标距部分的剩余伸长到达规定的原始标距百分比时的应力；剩余伸长的百分比为0.2%时，记为r0.2 3规定总伸长应力t：试样标距部分的总伸长弹性伸长加塑性伸长到达规定的原始标距百分比时的应力。晶格阻力派纳力；位错交互作用阻力 Hollomon公式： S=Ken，S为真应力，e为真应变；n硬化指数0.10.5，n=1,完全志向弹性体，n=0，没有硬化实力；K硬化系数 缩颈是：韧性金属材料在拉伸试验时变形集中于局部区域的特殊现象。抗拉强度：韧性金属试样拉断过程中最大试验力所对应的应力。代表金属材料所能承受的最大拉伸应力，表征金属材料对最大均匀塑性变形的抗力。与应变硬化指数和应变硬化系数有关。等于最大拉应力比上原始横截面积。 塑性是指金属材料断裂前发生不行逆永久塑性变形的实力。b、相关理论 常见的塑性变形方式：滑移，孪生，晶界的滑动，扩大性蠕变。塑性变形的特点：各晶粒变形的不同时性和不均匀性取向不同；各晶粒力学性能的差异；各晶粒变形的互相协调性金属是一个连续的整体，多系滑移；Von Mises 至少5个独立的滑移系。 硬化指数的测定：试验方法；作图法lgS=lgK+nlge 硬化指数的影响因素：与层错能有关,层错能下降，硬化指数上升；对金属材料的冷热变形也特别敏感；与应变硬化速率并不相等。 缩颈的判据失稳临界条件拉伸失稳或缩颈的判据应为dF=0 两个塑性指标：断后伸长率=(L1-L0)/LO*100%； 断后收缩率：=(A0-A1)/A0*100% >，形成为缩颈 =或tk ,c >s ,先屈服再断裂；t105次时，破坏后具有典型的疲乏断口，即为冲击疲乏。 第四篇：材料性能学教学大纲 材料性能学课程教学大纲 一、课程基本信息 课程编码： 课程类别：必修课 适用专业：材料化学 总 学 时：48 学 分：3 课程简介：本课程是材料化学专业主干课程之一，属专业基础课。本课程主要内容为材料物理性能，以材料通用性物理性能及共同性的内容为主。通过本课程的教学，使学生获得关于材料物理性能包括材料力学性能受力形变、断裂与强度、热学、光学、导电、磁学等性能及其进展和应用，重点驾驭各种重要性能的原理及微观机制，性能的测定方法以及限制和改善性能的措施，各种材料结构与性能的关系，各性能之间的互相制约与转变规律。 授课教材：材料物理性能，吴其胜、蔡安兰、杨亚群，华东理工高校出版社，2023，10。 2、参考书目: 1.材料性能学，北京工业高校出版社，王从曾，2023.1 2.材料的物理性能，哈尔滨工业高校出版社，邱成军等，2023.1 二、课程教化目标 通过学习材料的各种物理性能，使学生驾驭以下内容：各种材料性能的各类本征参数的物理意义和单位以及这些参数在解决实际问题中所处的地位；弄清各材料性能和材料的组成、结构和构造之间的关系；驾驭这些性能参数的物质规律，从而为推断材料优劣、正确选择和运用材料、变更材料性能、探究新材料、新性能、新工艺打下理论基础；为全面驾驭材料的结构，对材料的原料和工艺也应有所相识，以取得分析性能的正确根据。 三、教学内容与要求 第一章：材料的力学性能 重点与难点： 重点：应力、应变、弹性变形行为、Griffith微裂纹理论，应力场强度因子和平面应变断裂韧性，提高无机材料强度改良材料韧性的途径。难点：位错运动理论、应力场强度因子和平面应变断裂韧性。教学时数：10学时 教学内容： 1.1 应力及应变：应力、应变； 1.2 弹性形变：Hooke定律；弹性模量的影响因素、无机材料的弹性模量、复相的弹性模量、弹性形变的机理； 1.3 材料的塑性形变：晶体滑移、塑性形变的位错运动理论； 1.4 滞弹性和内耗：粘弹性和滞弹性、应变松弛和应力松弛、松弛时间、无弛豫模量与弛豫模量、模量亏损、材料的内耗； 1.5 材料的高温蠕变：蠕变曲线、蠕变机理、影响蠕变的因素； 1.6 材料的断裂强度：理论断裂强度、Inglis 理论、Griffith微裂纹理论、Orowan理论； 1.7 材料的断裂韧性：裂纹扩展方式、裂纹尖端应力场分析、几何形态因子、断裂韧性、裂纹扩展的动力与阻力； 1.8 裂纹的起源与扩展：裂纹的起源、裂纹的快速扩展、影响裂纹扩展的因素、材料的疲乏、应力腐蚀理论、高温下裂纹尖端的应力空腔作用、亚临界裂纹生长速率与应力场强度因子的关系、根据亚临界裂纹扩展意料材料寿命、蠕变断裂； 1.10 显微结构对材料脆性断裂的影响：晶粒尺寸、气孔的影响； 1.11 提高材料强度及改善脆性的途径：金属材料的强化、陶瓷材料的强化； 1.12 复合材料：复合材料的分类、连续纤维单向强化复合材料的强度、短纤维单向强化复合材料； 1.13 材料的硬度：硬度的表示方法、硬度的测量。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭材料的弹性变形、塑性变形、高温蠕变及其它力学性能的理论描述、产生的缘由、影响因素。驾驭断裂的现象和产生、断裂力学的原理动身，通过理论结合强度、应力场的分析，断裂的判据，应力场强度因子、平面应变断裂韧性、延性断裂、脆性断裂、沿晶断裂、静态疲乏的概念，并根据此判据来分析提高材料强度及改良材料韧性的途径。了解断裂的现象，弄清产生断裂的原理断裂理论，通过应力场的分析。要求驾驭断裂的判据，并根据此判据来分析提高材料强度及改良材料韧性的途径。 其次章：材料的热学性能 重点与难点： 重点：材料的热膨胀，材料的热稳定性。难点：材料的热传导，材料的热稳定性。教学时数：6学时 教学内容： 2.1 热学性能的物理基础； 2.2 材料的热容：晶体固体热容的阅历定律和经典理论，晶体固体热容的量子理论回顾，无机材料的热容； 2.3 材料的热膨胀：热膨胀系数、热膨胀机理、热膨胀和其他性能的关系、多晶体和复合材料的热膨胀； 2.4 材料的热传导：固体材料热传导的宏观规律，固体材料热传导的微观机理、影响热传导的因素、某些无机材料的热传导； 2.5 材料的热稳定性：热稳定性的表示方法、热应力、抗热冲击断裂性能，抗热冲击损伤性、提高抗热冲击断裂性能的措施。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭材料热容的各种理论及其比较，热膨胀的定义及其基本机理，热传导的宏观规律和微观机理，热稳定性的表示和抗热冲击断裂性能。要求驾驭各种热应力断裂抵抗因子。总结出提高抗热冲击断裂性能的措施。第三章 材料的光学性能 重点与难点： 重点：光的反射和折射、材料对光的汲取和色散、光的散射 难点：光的散射、电-光效应、光折变效应、非线性光学效应 教学时数：8学时 教学内容： 3.1 光传播的基本性质：光的波粒二象性、光的干预和衍射、光通过固表达象； 3.2 光的反射和折射：反射定律和折射定律、折射率的影响因素、晶体的双折射、材料的反射系数及其影响因素； 3.3 材料对光的汲取和色散：汲取系数与汲取率、光的汲取与波长的关系、光的色散； 3.4 光的散射：散射的一般规律、弹性散射、非弹性散射； 3.5 材料的不透亮性与半透亮性：材料的不透亮性、材料的乳浊、半透亮性、透亮材料的颜色、材料的着色； 3.6 电-光效应、光折变效应、非线性光学效应：电光效应及电光晶体、光折变效应、非线性光学效应； 3.7光的传输与光纤材料：光纤进展概况和基本特征、光纤材料的制备、光纤的应用； 3.8 特种光学材料及其应用：固体激光器材料及其应用、光存储材料。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭金属、半导体、绝缘体的电子能带结构，光传播电磁理论、反射、光的汲取和色散、晶体的双折射、介质的光散射等各种光现象的物理本质。了解影响材料光学性能的各种因素。简要了解光纤材料、激光晶体材料及光存储材料等光学材料。 第四章：材料的电导性能 重点与难点： 重点：离子电导，电子电导。 难点：无机材料的电导，半导体陶瓷的物理效应。教学时数：8学时 教学内容： 4.1 电导的物理现象：电导率与电阻率、电导的物理特性； 4.2 离子电导：载流子浓度、离子迁移率、离子电导率、离子电导率的影响因素、固体电解质ZrO2； 4.3 电子电导：电子迁移率、载流子浓度、电子电导率、电子电导率的影响因素 4.4 金属材料的电导：金属电导率、电阻率与温度的关系、电阻率与压力的关系、冷加工和缺陷对电阻率的影响、电阻率的各向异性、固溶体的电阻率； 4.5 固体材料的电导：玻璃态电导、多晶多相固体材料的电导、次级现象、固体材料电导混合法则； 4.6 半导体陶瓷的物理效应：晶界效应、外表效应、西贝克效应、p-n结； 4.7 超导体：超导体的概念、约瑟夫逊效应、超导体的应用。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭各种电导的宏观参数和物理量及电导的主要基本公式；围绕此公式来探讨各种电导的电导率离子电导率、电子电导率及其影响因素，材料的电导混合法则和半导体陶瓷的物理效应。第五章 材料的磁学性能 重点与难点： 重点：抗磁性和顺磁性、铁磁性与反铁磁性 难点：铁磁性与反铁磁性 教学时数：8学时 教学内容： 5.1 基本磁学性能：磁学基本量、物质的磁性分类； 5.2 抗磁性和顺磁性：原子本征磁矩、抗磁性、物质的顺磁性、金属的抗磁性与顺磁性、影响金属抗、顺磁性的因素； 5.3 铁磁性与反铁磁性：铁磁质的自发磁化、反铁磁性和亚铁磁性、磁畴、磁化曲线和磁滞回线； 5.4 磁性材料的动态特性：沟通磁化过程与沟通回线、磁滞损耗和趋肤效应、磁后效应和复数磁导率、磁导率减落及磁共振损耗； 5.5 磁性材料及其应用：软磁材料、硬磁材料、磁信息存储材料、纳米磁性材料。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭固体物质的各种磁性(抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性)的形成机理及宏观表现；重点驾驭磁性表征参量、各类磁性物质的内部互相作用；磁性材料在交变磁场中的磁化过程及宏观磁性；了解磁性材料及其应用。 第六章 材料的功能转换性能 重点与难点： 重点：介质的极化与损耗、介电强度、压电性能、铁电性 难点：压电性能、铁电性 教学时数：8学时 教学内容： 6.1 介质的极化与损耗：介质极化相关物理量、极化类型、宏观极化强度与微观极化率的关系、介质损耗分析、材料的介质损耗、降低材料介质损耗的方法； 6.2 介电强度：介电强度、固体电介质的击穿、影响材料击穿强度的因素； 6.3 压电性能：压电效应及其逆效应、压电材料的探讨进程、压电材料主要表征参数、压电陶瓷的预极化、压电陶瓷的稳定性、压电材料及其应用； 6.4 铁电性：铁电性的概念、铁电体的分类、铁电体的起源、铁电体的性能及其应用、反铁电体； 6.5 热电性能：热电效应、热电材料、热电材料的应用； 6.6 光电性能：光电效应、光电材料及其应用； 6.7 热释电性能：热释电效应及其逆效应、热释电材料、热释电材料的应用； 6.8 智能材料：智能材料的特征与构成、智能材料的分类、智能金属材料、智能无机非金属材料、智能高分子材料。教学方式：课堂讲授与多媒体教学相结合。 教学要求：驾驭电介质的介电性能，包括介电常数、介电损耗、介电强度及其随环境(温度、湿度、辐射等)的转变规律。了解极化的微观机制、电介质的压电性、铁电性、热电性能、光电性能和热释电性的性能、常用材料及其应用、智能材料的特征、分类及应用。 四、作业： 每章根据学生学习状况，选择布置教材中部分习题促进学生课后复习、稳固课堂教学内容，并进行讲评。 五、考核与评定 以期末考试(闭卷)成果为主，参考课堂提问、探讨课发言状况以及平常作业和考勤等，综合评定后，给出结业成果。 期末考试占70，平常成果占30。 第五篇：材料性能学复习题 1金属的弹性模量主要取决于什么因素？为什么说它是一个对组织不敏感的力学性能指标？ 金属的弹性模量主要取决于原子间距和原子间作用力，也即金属原子本性，晶格类型。而材料的成分和组织对它影响不大，所以说它是一个对组织不敏感性能指标。变更材料的成分和组织会对材料的强度如屈服强度，抗拉强度有显著影响，但对材料的刚度影响不大。2确定金属屈服强度的因素有哪些？ 金属本性和晶格类型，晶格阻力派纳力，位错运动交互作用力越强，屈服强度越高；晶粒大小和亚结构，晶粒减小，屈服强度增加；溶质元素，加入溶质元素将产生晶格畸变，与位错应力场交互运动，提高屈服强度；其次相，不行逆变形其次相将增加流变应力，提高屈服强度，可你变形其次相将产生界面能，提高屈服强度；温度，派