湖南大学材料性能学网上作业答案.docx

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1、湖南高校材料性能学网上作业答案滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加 弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。塑性：金属材料断裂前发生不行逆永久（塑性）变形的力量。韧性：指金属材料断裂前汲取塑性变形功和断裂功的力量。解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为b的台阶。河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合，同号台阶相互汇合长大, 当汇合台阶高度足够大时，便成为河流花样。是解理台阶的一种标志。解理面：是金属材料在肯定条件下，当外加正应力到达肯定数值后，以极 快速率沿肯定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此 种晶体学平面为解理

2、面。穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断 裂。沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。see：材料不发生应力腐蚀的临界应力Klscc：应力腐蚀临界应力场强度因子da/dt：应力腐蚀裂纹扩展速率如何推断某一零件的破坏是由应力腐蚀引起的1、应力腐蚀显微裂纹常有分叉现象，呈枯树枝状，即：有一主裂纹扩展 较快，其他分支裂纹扩展较慢。依据这一特征即可区分。、如何识别氢脆与应力腐蚀2、采纳极化试验方法：当外加小的阳极电流而缩短产生裂纹时间的是应 力腐蚀，当外加小的阴极电流而缩短产生裂纹时间的是氢致延滞断裂。3、? Ki=(l.l)/代入数据得a=1.91mm?其次阶段结束时d

3、a/dt=0.00002采用积分公式t=580000s第七章作业题磨损：机件外表接触并作相对运动时，外表渐渐有微小颗粒分别出来形成 磨屑，使外表材料渐渐流失、造成外表磨损的现象。粘着磨损：粘着磨损又称咬合磨损，是在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速率较小（钢小于lm/s）时发生的，它是由于缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单位法向载荷很大，以致材料承受的接触应力超过实际接 触点处屈服强度而产生的一种磨损。耐磨性：材料在肯定的摩擦条件下对抗磨损的力量。接触疲惫：两接触体外表相对运动以滚动为主时，在接触区形成的循环应 力超过材料的疲惫强度的状况下，表层引发裂纹并逐步扩展，最终使裂纹 以上的材料断裂

4、剥落下来，导致材料损耗的现象。粘着磨损是如何产生的？如何提高材料或零件的抗粘着磨损的力量？1、摩擦副实际外表上总存在局部凸起，当摩擦副双方接触时，即使施加 较小载荷，在真实接触面上的局部应力就足以引起塑性变形。如果接触面 上干净而未受到腐蚀，那么局部塑性变形会使两个接触面的原子彼此非常接 近而产生剧烈粘着。提高材料抗磨损力量的方式有：选择的配对材料粘着倾向应比拟小、采纳 外表化学热处理转变材料外表状态、掌握摩擦滑动速度和接触压应力，如: 改善润滑条件，提高外表氧化膜与基体金属的结合力量，降低外表粗糙度 等。磨粒磨损分类提高零件的磨损抗力2、磨粒磨损可分为凿削式磨粒磨损、高应力碾碎性磨粒磨损和低

5、应力擦 伤性磨粒磨损。凿削式磨粒磨损实例如挖掘机斗齿，提高其磨损抗力的方法是增加材料硬度；高应力碾碎性磨粒磨损实例如球磨机衬板与钢球机件外表的 破坏，在高应力冲击载荷下，应选用高硬度材料，采用其高韧性和高加工 硬化力量，可得到高耐磨性。低应力碾碎性磨粒磨损实例如运输槽板的摩擦外表，在这一磨损场合， 用中碳低合金钢并作淬火回火处理，可提高材料磨损抗力。接触疲惫破坏有几种形式？如何产生的？如何提高零件的接触疲惫抗力3、 接触疲惫破坏有麻点剥落、浅层破落和深层剥落三类。？?？麻点剥落：在滚动接触过程中,由于外表最大综合应力反复作用，在表层局 部区域，由于损伤逐步累积，直到外表最大综合切应力超过材料抗

6、剪强度 时，就在外表形成裂纹，接着初始裂纹扩展，二次裂纹形成到二次裂纹 扩展，形成磨屑最终形成锯齿形外表。浅层剥落：在接触应力反复作用下，塑性变形反复进行，使材料局部弱化， 遂在该处形成裂纹。而后裂纹进行扩展，在滚动及摩擦力作用下又与外表 生成一倾角的二次裂纹。二次裂纹扩展到外表，反复弯曲发生弯断，从而 形成浅层剥落。深层剥落：压碎性剥落的裂纹形成后先平行于外表扩展，而后再垂直于表 面扩展，最终形成较深的剥落。提高外表硬度和心部硬度，加大外表硬化层深度，渗碳层的有利剩余压应 力，降低外表粗糙度，提高接触精度都能提高零件的接触疲惫抗力。第八章作业题等强温度：晶粒与晶界两者强度相等的温度。约比温度

7、：试验温度与金属熔点的比值。蠕变：金属在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。长久强度：在规定温度下，到达规定的持续时间而不发生断裂的最大应力。应力松弛：在规定温度和初始应力条件下，金属材料中的应力随时间增加 而减小的现象。用稳态蠕变速率表示的蠕变极限。用蠕变总伸长率表示的蠕变极限。金属材料的长久强度极限。松弛应力。和常温下力学性能相比，金属材料在高温下的力学行为有哪些特点？造成 这种差异的缘由何在1、高温下，金属的断裂由常温下常见的穿晶断裂过渡到沿晶断裂。一个 重要特点就是产生蠕变。这是由于，温度上升时晶粒强度和晶界强度都要 降低，但晶界强度下降较快所致。金属材料在高温下的变形

8、机制与断裂机制，和常温比拟有什么不同2、变形机制：高温下的蠕变变形主要是通过位错滑移、原子集中等机理 进行的。常温下，假设滑移面上的位错运动受阻产生塞积，滑移便不能连续 进行，只有在更大的切应力作用下，才能使位错重新运动和增殖。但在高 温下，位错可借助外界供应的热激活能和空位集中来克服某些短程阻碍。集中蠕变，是由于在高温条件下大量原子和空位 定向移动。止匕外，高温下，由于晶界上的原子简洁集中，受力后易产生滑 动，促进蠕变变形，这就是晶界滑动蠕变。?断裂机制：金属材料在长时高温下的断裂，大多为沿晶断裂，这是由于 晶界滑动在晶界上形成裂纹并渐渐扩展而引起的。高温下，裂纹消失在晶 界上的突起部位和细

9、小的其次相质点四周，由于晶界滑动而产生空洞，最 终导致沿晶断裂。提高材料的蠕变抗力有哪些途径3、合金化学成分：在基体金属中加入合金元素形成单相固溶体。加入能 形成弥散相的合金元素。添加能增加晶界集中激活能的元素。?冶炼工艺：珠光体耐热钢一般采纳正火加高温回火工艺。奥氏体耐热钢 或合金一般进行固溶处理和时效。采纳形变热处理转变晶界外形并在晶内 形成多边化的亚晶界。？?？?晶粒度：使用温度低于等强温度时，晶粒细化。奥氏体耐热钢及银基合 金，一般以2到4级晶粒度较好。第九章作业题粘性变形：温度高于粘流温度时，聚合物分子链在外力作用下可进行整体 相对滑动，呈粘性流淌，产生不行逆永久变形。粘弹性：高聚物

10、慢性的粘性流变银纹：在拉应力作用下，非晶态聚合物的某些薄弱地区，因应力集中产生 局部塑性变形，结果在其外表或内部、或在裂纹尖端四周消失闪亮的、瘦 长的类裂纹。热震断裂：由热震引起的瞬时断裂热震损伤：在热冲击循环作用下，材料先消失开裂，随之裂纹扩展，导致 材料强度降低，最终整体破坏。试述聚合物材料的性能特点1、聚合物主要的物理、力学性能有：密度小、高弹性、弹性模量小、粘弹性明显 试述银纹与裂纹的区分2、银纹和裂纹不同：前者除其中有孔洞外，孔洞之间还有称为银纹质的 聚合物；后者那么不含聚合物。试述陶瓷材料耐磨性的特点3、陶瓷材料耐磨性（1）外表接触特性：一般为弹性接触，滑动时有塑性流淌的迹象（2）

11、摩擦磨损：陶瓷材料的摩擦学特性，与对磨件的材料种类和性能、 摩擦条件、环境，以及陶瓷材料自身的性能和外表状态等因素有关陶瓷材料与金属材料在弹性变形、塑性变形和断裂方面的区分4、陶瓷材料和金属材料相比，其弹性变形有如下特点：（1）弹性模量大， 这是由其共价键和离子键的键合结构所打算的。（2）陶瓷材料的弹性模量 不仅和结合键有关，还与其他组成相的种类、分布比例及气孔率有关（3） 通常，陶瓷材料的压缩弹性模量高于拉伸弹性模量。在塑性变形方面，陶瓷材料和金属材料的区分有，常温下，大多数陶瓷材 料均不产生塑性变形，而且陶瓷材料在具有肯定条件时，在高温下还可显示超塑性。断裂方面,，陶瓷材料的断裂过程都是以

12、其内部或外表的缺陷为起点发生的, 以各种缺陷为裂纹源，在肯定拉伸应力作用下，其最薄弱环节处的微小裂 纹扩展，当裂纹尺寸到达临界值时陶瓷材料瞬时断裂韧脆转变：具有肯定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击汲取功明 显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转 变其次章作业题1应力状态软性系数：按“最大切应力理论”计算的最大切应力与按“相 当最大正应力理论”计算的最大正应力的比值。2缺口效应：截面的急剧变化产生缺口，在静载荷作用下，缺口截面上的 应力状态将发生变化，产生缺口效应，影响金属材料的力学性能。3布氏硬度：用肯定直径的硬质合金球做压头，施以肯定的试验力，将其 压入试样外

13、表，经规定保持时间后卸除，试样外表残留压痕。HBW通过压 痕平均直径求得。4洛氏硬度：洛氏硬度以测量压痕深度标识材料的硬度。HR = (k-h)/0.002.二、脆性材料的抗压强度扭转屈服点缺口试样的抗拉强度NSR：缺口敏感度，为缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸光滑试样的抗拉 强度的比值。HBS:用钢球材料的球压头表示洛氏硬度。HRC:用金刚石圆锥压头表示的洛氏硬度。三、试综合比拟单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围1单向拉伸试验特点：温度、应力状态和加载速率是确定的，且常用标准的光滑圆柱试样 进行试验。应用范围：一般是用于那些塑性变形抗力与切断强度较低的所谓塑性材料 试验。2压缩试验

14、特点：单向压缩试验的应力状态系数=2,比拉伸，弯曲，扭转的应力状 态都软，拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。应用范围：拉伸时呈脆性的金属材料的力学性能测定。假如产生明显屈服, 还可以测定压缩屈服点。3弯曲试验特点：试样外形简洁，操作便利，弯曲试样应力分布不匀称，外表最大,中心为零。可较灵敏的反映材料外表缺陷。应用范围：对于承受弯曲载荷的机件，测定其力学性能。4扭转试验特点：1扭转的应力状态软性系数= 0.8,比拉伸时大，易于显示金属的塑 性行为。2圆柱形试样扭转时，整个长度上塑性变形是匀称的，没有颈缩 现象，所以能实现大塑性变形量下的试验。3能较敏感的反映出金属外表 缺陷及

15、硬化层的性能。4扭转时试样中的最大正应力与最大切应力在数值 上大体相等，而生产上所使用的大局部金属材料的正断强度大于切断强度, 所以，扭转试验是测定这些材料切断最牢靠的方法。应用范围：讨论金属在热加工条件下的流变性能与断裂性能，评定材料的 热压力加工性；讨论或检验工件热处理的外表质量和各种外表强化工艺的 效果。四、缺口拉伸时应力分布有何特点缺口截面上的应力分布是不匀称的，轴向应力在缺口根部最大，随着离开 根部的距离增大，应力不断减小，即在根部产生应力集中。第三章作业题冲击韧性:材料在冲击载荷的作用下汲取塑性变形功和断裂功的力量低温脆性：在试验温度低于某一温度时，会由韧性状态变为脆性状态，？ 冲

16、击汲取功明显下降，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型，断口特征由纤维状变为结晶状?？韧脆转变温度：导致低温脆性的转变温度断裂分析图：表示许用应力、缺陷和温度之间关系的综合图2、Ak?冲击韧度?NDT?无塑性或零塑性转变温度试说明低温脆性的物理本质及其影响3、低温脆性本质是材料屈服强度随温度降低急剧增加。其影响因素包括 晶体结构、化学成分、显微组织（晶粒大小、金相组织）等试述焊接船舶比钾接船舶简洁发生脆性断裂的缘由4、由于焊接接口之间会从在裂纹，气孔，而且连接体之间不是同一种材 料，导致焊口脆性大，同时焊接时钢铁内部发生了组织变化，但钾接就不 一样了，它的抗拉力量很强，不易发生脆性断裂。第四章作

17、业题1、由宏观裂纹扩展引起。?表示应力场的强弱程度。?裂纹体在受力时，只要满意Ki>尸Kic,就会发生脆性断裂。2、平面应变断裂韧度，表示在平面应变条件下材料对抗裂纹失稳扩展的力量。?平面应力断裂韧度，表示在平面应力条件下材料对抗裂纹失稳扩展的力 量。?平面应变断裂韧度，表示材料阻挡裂纹失稳集中时单位面积所消耗的能 量。试述低应力脆断的缘由及方法3、缘由：与材料内部肯定尺寸的裂纹相关，当裂纹在给定的作用应力下 扩展临界尺寸时，就会突然破坏。?防止方法：添加细化晶粒的合金元素?？细化晶粒?？形成板条马氏体及残留奥氏体薄膜增加塑性?？温度越低，脆性一般越大，增加应变速率也会降低塑性, 因此要降

18、低应变速率。试述K判据的意义及用途4、？裂纹在受力时，只要满意Ki>尸Kic,就会发生脆性断裂。它将材料断 裂韧度同机件的工作应力和裂纹尺寸的关系定量地联系起来，因此可以直 接用于设计计算，如估算裂纹体的最大承载力量、允许的裂纹尺寸，以及 用于正确选择机件材料、优化工艺等有一大型板件，材料的0.2=1200MPa。Kic=115MPa.m.探伤觉察有20mm长 的横向穿透裂纹，假设在平均轴向拉应力900MPa下工作，试计算KI及塑性 区宽度RO,并推断该件是否平安。5?、Ki=159.5MPa? R=2r=()=6.75m? Ki>Kic,会断，担忧全。第五章作业题疲惫断裂：金属机件

19、或构件在变动应力和应变长期作用下，由于积累损伤 而引起的断裂疲惫源：疲惫裂纹萌生的策源地疲惫条带：具有略呈弯曲并相互平行的沟槽花样疲惫寿命：在给定循环载荷条件下，试件或结构由开头加载至消失可检裂 纹时的载荷循环数 ；疲惫极限:疲惫缺口敏感度:疲惫裂纹扩展门槛值疲惫裂纹门槛值 影响 有用价值1、疲惫裂纹不扩展的临界值，其影响因素包括材料成分和组织、载荷条 件及环境因素。其表示材料阻挡疲惫裂纹开头扩展的性能，也是材料的力 学指标，其值越大，阻挡疲惫裂纹开头扩展的力量就越大，材料就越好。 它可以作为裂纹件的设计和校核指标。?2、提高零件的疲惫寿命的方法主要有：(1)只要能降低其次相或夹杂物的脆性，提

20、高相界面强度，掌握其次相 或夹杂物的数量、形态、大小和分布，均可抑制或延缓疲惫裂纹的萌生, 应用实例有真空冶炼和真空浇注。(2)晶界强化、净化和晶粒细化，可以提高材料疲惫寿命，细化晶粒既 能阻挡疲惫裂纹在晶界处萌生，又因晶界阻挡疲惫裂纹的扩展，故能提高 疲惫强度。应用实例包括低碳钢和钛合金的强化。(3)外表强化处理可在机件外表产生有利的剩余压应力，同时还能提高 机件外表的强度和硬度。应用实例有外表喷丸和滚压，其在阻碍疲惫裂纹 扩展中有良好的效果。试说明疲惫裂纹扩展曲线的三个区域的特点和影响因素3、I区是疲惫裂纹初始扩展的阶段，扩展速率很小。随!增加，扩展速 率快速提高，但变化范围很小，提高有限，扩展寿命长。II区是疲惫扩展的主要阶段，占据亚稳态集中的绝大局部，是打算疲惫寿 命的主要组成局部，扩展速率较大，!（变化范围大，扩展寿命长。III区是疲惫裂纹扩展的最终阶段，扩展速率很大，并随!（增加而很快的增大，只需扩展很少的周次即会导致材料失稳断裂。?影响因素有：材料的成分、组织、载荷条件及环境因素等。？第六章作业题名词解释：应力腐蚀：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后 所产生的地应力脆段现象。氢蚀：氢与金属中的其次相作用生成高压气体，使基体金属境界结合力减 弱而导致金属脆化。指标意义: