材料力学性能期末考试[1]

第一章

1，静载荷下材料的力学性能包括材料的拉伸、压缩、扭转、弯曲及硬度等性能。2，在弹性变形阶段，大多数金属的应力与应变之间符合胡克定律的正比例关系，其比例系数称为弹性模量。

3，弹性比功为应力-应变曲线下弹性范围内所吸收的变形功。

4，金属材料经过预先加载产生少量塑性变形（残余应变小余1%~4%）,而后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象，称为包辛格效应。

包辛格效应消除方法：(1) 预先进行较大的塑性变形；

(2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶

温度下退火，如钢在400-500℃，铜合金在250-270℃退

火。

5，屈服标准：

（1），比利极限：应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。

（2），弹性极限：试样加载后再卸载，以不出现残留的永久变形为准则，材料能够完全弹性恢复的最高应力。

（3），屈服强度：以规定发生一定的残余变形为标准。

6，影响材料强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。

影响材料强度的外在因素有：温度、应变速度、应力状态。

7，影响金属材料的屈服强度的四种强化机制：

①固溶强化；②形变强化；③沉淀强化和弥散强化；④晶界和亚晶强化。8，加工硬化的作用：

(1) 加工硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力，保证机件安全。

(2) 加工硬化和塑性变形适当配合可使金属均匀塑性变形，保证冷变形工艺顺利实施。（如果没有加工硬化能力，任何冷加工成型的工艺都是无法进行。）(3) 可降低塑性，改善低碳钢的切削加工性能。

9，应力状态软性系数α：

α值越大，表示应力状态越“软”，金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小，表示应力状态越“硬”，金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。

10，冲击弯曲试验的作用：主要测定脆性或低塑性材料的抗弯强度。

第二章

1，由于缺口的存在，在静载荷作用下，缺口截面上的应力状态将会发生变化，产生所谓的“缺口效应”。

2，冲击韧性的定义是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，用标准试样的冲击吸收功A k表示。

3，细化晶粒提高韧性的原因：

(1) 晶界是裂纹扩展的阻力；

(2) 晶界前塞积的位错数减少，有利于降低应力集中；

(3) 晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减小，避免了产生沿晶脆性断裂。

4，断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。

5，韧脆转变温度：

一、按能量定义t k的方法：

(1)当低于某一温度，金属材料吸收的冲击能量基本不随温度变化，形成一个

平台，该能量称为“低阶能”。

(2)高于某一温度时，材料吸收的温度基本不变，出现一个上平台，称为“高

阶能”。

(3)以低阶能和高阶能平均值对应的温度定义t k。

二、按断口形貌定义t k的方法：

50%时的温度为t k。

6，机件在服役过程中，由于承受变动载荷而导致裂纹萌生和扩展以至断裂失效的全过程，称为疲劳。

7，疲劳断口的三个不同区：

疲劳源区：疲劳源区的光亮度最大。

疲劳区：有贝文线。

瞬断区

8，接触疲劳是指摩擦材料受法向载荷和切向载荷重复作用产生的疲劳。

9, 影响疲劳强度的因素：

工作条件

表面状态及尺寸因素

表面处理及残余内应力

材料成分及组织的影响

第三章

1，裂纹扩展的基本形式：

（1），张开型（I型）裂纹扩展

（2），滑开型（II型）裂纹扩展

（3），撕开型（III型）裂纹扩展

2，K I和K IC的区别：

（1），应力场强度因子K I增大到临界值K IC时，材料发生断裂，这个临界值K IC 称为断裂韧度。

（2），K I是力学参量，与载荷、试样尺寸有关，而和材料本身无关。

（3），K IC是力学性能指标，只与材料组织结构、成分有关，与试样尺寸和载荷无关。

（4），根据K I和K IC的相对大小，可以建立裂纹失稳扩展脆断的断裂K判据，由于平面应变断裂最危险，通常以K IC为标准建立：

K I K IC

3，影响断裂韧度的因素：

外部因素：温度，应变速度。

内部因素：材料成分、组织对K IC的影响

（1），化学成分的影响

（2），基体相结构和晶粒大小的影响

（3），杂质和第二相的影响

（4），显微组织的影响

第四章

1，摩擦：机件在工作工程中与其他物体或工作面进行接触，这种接触会阻碍相对运动的进行。

2，机件磨损的三个阶段：

跑合阶段

稳定磨损阶段

剧烈磨损阶段

3，改善粘着磨损耐磨性的措施：

(1) 摩擦副配对材料的选择：基本原则是配对材料的粘着倾向应比较小

(2) 采用表面化学热处理改变材料表面状态，可有效减轻粘着磨损。

(3) 控制摩擦滑动速度和接触压应力，可使粘着磨损大为减轻。

4，在摩擦过程中，摩擦副之间或摩擦副表面与环境介质发生化学或电化学反应形成腐蚀产物，腐蚀产物的形成与脱落引起腐蚀磨损。

5，提高耐磨性的途径：

（1），表面热处理

（2），改善材料组织和性能

（3），其他途径：比如改善润滑条件、提高氧化膜与基体材料的结合能力、增加表面光洁度可以减轻磨损，提高材料的耐磨性。

6，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。7，蠕变变形机理：

①位错滑移蠕变

②扩散蠕变

③晶界滑动蠕变

8，位错滑移蠕变的机理：

(1),常温下，如果滑移面上的位错运动受阻产生塞积，滑移就不能进行，只有在更大的切应力作用下位移重新运动和增殖。

(2),但在高温下，位错可借助于外界提供的热激活能和空位扩散克服某些短程障碍，从而产生变形。

9，蠕变速度变化曲线阶段：

(1),在蠕变第一阶段：由于蠕变变形逐步产生应变硬化，使位错源移动的阻力

及位错滑移的阻力逐渐增大，使得蠕变速率不断降低。

(2),在蠕变第二阶段：由于应变硬化的发展，促进了动态回复的进行，使金属

不断软化。当应变硬化与回复软化达到平衡时，蠕变速率为常数。

第五章

1，陶瓷材料塑性变形的特点

①陶瓷材料在常温下基本不出现或极少出现塑性变形，它的脆性比较大。主要

原因在于陶瓷材料具有非常少的滑移系统

②陶瓷材料中只有为数极少的具有简单晶体结构的材料在室温下具有塑性。2，陶瓷材料高弹性模量的原因：

（1）由于陶瓷材料具有离子键或共价键的键合结构，因此陶瓷材料表现出高的熔点，也表现出高的弹性模量。

（2）显微结构对弹性模量的影响：

弹性模量不仅与结合键有关，还与组成相的种类、分布比例及气孔率有关。