西工大材料性能学期末考试总结题库

1、材料性能学第一章材料单向静拉伸的力学性能一、名词解释。1. 工程应力：载荷除以试件的原始截面积即得工程应力（T,b2. 工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变,3. 弹性模数：产生100 %弹性变形所需的应力。4. 比弹性模数5. 比例极限b 力值。6. 弹性极限b=F/ Ao。= l / lo。（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业）P:保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力一应变曲线上开始偏离直线时的应7. 规定非比例伸长应力be :弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。P：即试验时非比例伸长达到原始标距长度（L0）

2、规定的百分比时的应力。8. 弹性比功（弹性比能或应变比能）ae:弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。9. 滞弹性：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。10. 粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。11. 伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力 诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。1-4%）,然后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向12. 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（ 加载，规定残余伸长应力降

3、低的现象。（弹13. 内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。 性滞后环的面积），即沿一定的晶面和晶向进14. 滑移：金属材料在切应力作用下，正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变 行的切变。15. 孪生：晶体受切应力作用后沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）在一个区域内连续性的顺序切变，使晶体仿佛 产生扭折现象。16. 塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。17. 超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率（约1000% ），而不发生缩颈和断裂的现象。18. 韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。19.

4、 脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。20. 剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。21. 解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。22. 韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。当光线照射到裂隙面的入射角超过23. 银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。 临界角时，裂隙因全反射而呈银色。24. 河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。25. 解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之

5、间存在台阶称为解理台阶。26. 韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。27. 理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。28. 真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积 Ak所得应力值。29. 静力韧度：通常将静拉伸的b曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。二、填空题。1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产牛可逆位移的反应。3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力,即

6、材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。4.欲提高材料的弹性比功，可以提高弹性极限或者降低弹性模数。5金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。6缩颈应力唯一地依赖于材料的应变硬化指数n和应变硬化系数 K,金属材料拉伸时，是否产生缩颈还与其应变速率敏感系数m有关。7.材料塑性评价在工程上一般以光滑圆柱试样的拉伸伸长率和断面收缩率作为塑性性能指标。8材料的断裂过程包括裂纹的形成和扩展两个阶段。9玻璃态聚合物在玻璃化转变温度以下主要表现为脆性断裂，聚合物单晶可以发生解理断裂，也属于脆性断裂, 玻璃化转变温度以上的玻璃态聚合物以及通常使用的半结晶态聚合物断裂时伴随有较大塑性

7、变形，週于韧性断裂。10. 对于无定型的玻璃态高分子聚合物材料，其断裂过程是银纹产生和发展的过程。11. 韧性材料端口三要素：纤维区、放射区、剪切唇。12. 放射区有放射线花样特征，放射线平行于裂纹扩展方向而垂直于裂纹前端轮廓线，并逆指裂纹源。 13. 试样拉伸断裂的最后阶段形成环状或锥状的剪切唇，剪切唇表面光滑，与拉伸轴呈45 角，是典型的切断型断裂，其微观特征可看见“链波”花样。14. 一般说来，材料强度提高，塑性降低，则放射区比列增大: 试样尺寸加大，放射区明显增大,而纤维区变化不大。15. 材料产生超塑性变形时的特点是应变前后，晶粒基本上保持等轴状 三、简答。1. 工程应力、工程应变、

8、真应力、真应变的关系。（p3）答：在弹性变形阶段，由于试棒的伸长和截面收缩都很小，两曲线基本重合，真实屈服应力和工程屈服应力在数值 上很接近，但在塑性变形阶段，两者之间就出现了显著的差异。在工程应用中，多数构件的变形量限制在弹性变形 范围内，二者的差别可以忽略，同时工程应力、工程应变便于测量和计算，因此，工程设计和材料选用中一般以工 程应力、工程应变为依据，但在材料科学研究中，真应力和真应变将具有重要意义。2. 影响弹性模数的因素。 答：（1 ）键合方式和原子结构：共价键，离子键，金属键 径大，E值小，反之亦然。（2）晶体结构： E各向同性。（3）（4）（5）（6）E值较高，分子键结合 E值小

9、；对于金属元素，原子半单晶体呈各向异性，沿原子排列最密晶向E值较高，反之则小。多晶体各向同性，非晶材料材料化学成分变化引起原子间距或键和方式变化，影响 冷加工可降低 E值。E值下降。化学成分：微观组织：温度：一般情况，温度升高，E值。加载条件和负荷持续时间：对金属、陶瓷材料几乎没有影响；高分子材料，负荷时间长,E值下降。3. 比例极限与弹性极限的工程意义。 答：（1 ）对于要求服役时其应力应变关系严格遵守线性关系的机件，应以比例极限作为选择材料的依据；（2）对于服役条件不允许产生微量塑性变形的机件，设计时应按弹性极限来选择材料。4. 塑性变形产生条件。 答：（1）在切应力下产生；（2）切应力大

10、于临界切应力。5. 屈服强度的实际意义。 答：（1）作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材的依据；（2 ）根据屈服强度与抗拉强度的比值大小，衡量材料进一步塑性变形的倾向，作为金属冷塑性变形加工和确定 机件缓解应力集中防止脆断的参考依据。6. 影响金属材料屈服强度的因素。 答：a.晶体结构b.晶界和亚结构：（1）晶界越多，对材料屈服强度贡献越大；（2）亚晶界的作用与晶界类似，阻碍位错运动。C.溶质元素：使位错受阻，提高屈服强度。d. 第二相e. 温度：升高温度，屈服强度下降。f. 应变速率和应力状态：应变速率高，屈服应力显著升高；切应力分量增大，有利于塑性变形，屈服强度低。7. 影

11、响应变硬化指数 n的因素。 答：晶体层错能f （晶体原子面发生错误堆垛，产生晶格畸变，晶体增加的能量为层错能），nJ，形变强化小。n J。 to冷变形b st, n J,形变强化小。(n (T s=常数) 溶质原子含量t, 晶粒尺寸d t, n n和材料的屈服点大致呈反比关系，即n Xt s=常数。8. 应变硬化的意义。答：(1)在加工方面，利用应变硬化和塑性变形的合理配合，可使金属进行均匀的塑性变形，保证冷变形工艺顺利 实施；(2) 在材料应用方面，应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载的能力，保证机件使用安全；(3) 应变硬化也是一种强化金属的重要手段，尤其对那些不能进行热处理强化的材料

12、。9. 材料产生超塑性的条件。 答：(1)超细晶粒，晶粒尺寸达微米量级，且为等轴晶；10-3S-1。(2) 合适的变形条件，变形温度在 0.4Tm以上，应变速率一般大于或等于(3) 应变速率敏感指数较高，出现超塑性的条件是0.3 m 0.4-0.5时为高温状态；当 T/Tm0.4-0.5时为低温状 态。2. 蠕变：材料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。3. 蠕变极限：表示材料对高温蠕变变形的抗力，是选用高温材料、设计高温下服役机件的主要依据之一。4. 持久强度：是材料在一定的温度下和规定的时间内，不发生蠕变断裂的最大应力。5. 应力松弛：材料在恒温恒变形的条件下，随着时间的延

13、长，弹性应力逐渐降低的现象称为应力松弛。6. 松弛稳定性：材料抵抗应力松弛的能力称为松弛稳定性。7. 高温疲劳：通常把高于结晶温度所发生的疲劳叫高温疲劳。二、填空题。1. 根据金属、陶瓷蠕变曲线可将蠕变过程分为减速虫2. 根据高分子材料蠕变曲线可将蠕变过程分为可逆3. 当减小应力或降低温度时，蠕变第n阶段延长，甚至不出现第川阶段；当增加应力或提高温度时，蠕变第n阶段 缩短，甚至消失，试样经过减速蠕变后很快进入第m阶段而断裂。4. 描述材料蠕变性能常采用蠕变极限、持久强度、松弛稳定性等力学性能指标。在低应力范围:扩散蠕变机理起控制作5. 应力对蠕变的影响是改变蠕变机制，大量的陶瓷材料蠕变试验结果

14、表明，用；而在中、高应力范围，位错运动机理起控制作用。三、简答。1.金属材料和陶瓷材料典型的蠕变曲线。09 7-1金厲丘帕独曲线上任一点的斜率，表示该点的蠕变速率，按照蠕变速率的变化，可将蠕变过程分为3个阶段。第I阶段：AB段，称为减速蠕变阶段（又称过渡蠕变阶段），这一阶段开始的蠕变速率很大，随着时间的延长，蠕变 速率逐渐减小，到 B点，蠕变速率达到最小值。第n阶段：BC段，称为恒速蠕变阶段（又称稳态蠕变阶段），这一阶段的特点是蠕变速率几乎不变.一般所指的材料蠕变速率，就是以这一阶段的蠕变速率来表示的。第川阶段：CD段，称为加速蠕变阶段（又称为失稳蠕变阶段），随着时间的延长，蠕变速率逐渐增大，到D点发生蠕变断裂。2. 高分子材料的蠕变曲线。第I阶段：AB段，为可逆形变阶段，是普弹形变，即应力和变成正比；第n阶段：BC段，为推迟的弹性变形阶段，也称高弹形变发展阶段；第川阶段：CD段，为不可逆变形阶段（粘性流变），是以较小的恒定应变速率产生变形，到后期，会产生颈缩，发生蠕变断裂。3. f0 5 = 80MPa表示在500C的条件下，第二阶段的稳态蠕变速率