金属力学性能题库

问题1: 金属的强度指标包括？塑性指标包括?

解答: 抗拉强度，屈服强度，比例极限；延伸率，断面收缩率

问题2：采用5倍试样测试金属的极限延伸率，比用10倍试样测试的数值______？

解答: 大

问题3：测试布氏硬度前需要确定的测量参数包括______，______。解答: 载荷；压头尺寸，保压时间，P/D2

问题4：单晶体的弹性模量具有各向异性，原因是______ ，______。解答: 不同晶向上原子间结合能不同了；且面间距不同

问题5：金属的塑性变形机制包括______。

解答: 位错滑移机制，孪生机制，扭折机制

问题6：金属应变时效现象是______，形成的原因是______。

解答: 具有物理屈服现象的金属应变超过屈服平台后，低温长时间保温后材料强度升高，但塑性韧性下降的现象；应变超过屈服平台后，材料位错密度增大，保温后溶质原子重新钉扎高密度位错

问题7：Al－4.5Cu合金过时效状态比峰时效状态具有更大的形变强化能力，原因是______。

解答: 过时效形成的析出相尺寸大、且不可切过

问题8：金属强化实质是______ 。

解答: 提高位错运动的阻力

问题9: 细晶强化的本质是______。

解答: 晶粒细化后晶粒内容纳的位错塞积群中位错数量减小，需要更大的外力才能促使相邻晶粒中的位错开动

问题10：杯锥状断口通常包含下面几个区域______

解答: 剪切唇，星芒区，纤维区

问题11：河流花样是指______，形成的原因是______。

解答: 解理裂纹穿越晶界扩展过程中形成的类似河流的纹理；解理裂纹穿越晶界时首先在相邻晶粒中一系列的平面上形成裂纹，随后裂纹发生汇合而形

问题12：缺口致脆的原因是______。

解答: 缺口尖端产生三向应力状态，塑性变形等效屈服强度提高

问题13：影响裂纹尖端塑性区尺寸的因素包括______。

解答: 应力场强度因子，材料等效屈服强度，泊松比

问题14：平面应变断裂韧性测量过程中试样需要处于______应力状

态，原因是______。

解答: 平面应变；平面应变状态下测试的断裂韧性最小

问题15：无限大厚板含有一个穿透型I型裂纹，受拉应力作用下裂纹面上的三个主应力是______。

解答:

问题16：疲劳裂纹萌生方式包括______。

解答: 驻留滑移带处萌生，挤入挤出方式，夹杂物、晶界萌生

问题17: 疲劳裂纹扩展过程包括______，Paris公式描述的是______区的疲劳裂纹扩展速度，其公式是______。

解答: 低速、中速和高速扩展阶段；中速扩展阶段；da/dN=c(ΔK)n 问题18：疲劳裂纹扩展门槛值是指______。

解答: 疲劳裂纹不扩展的临界应力场强度因子幅

问题19：包申格效应是指______，形成原因是______。

解答: 发生一定量的塑性变形后，反向加载材料屈服强度降低的现象；林位错机制

问题20：高周疲劳是指______。

解答: 外加应力小于材料屈服强度，循环周次在105～107

问题21：有颈缩材料的拉伸应力应变曲线分为几个变形阶段？

解答: 弹性变形阶段、均匀塑性变形阶段、颈缩阶段、断裂。

问题22：叙述金属拉伸力学性能指标的物理意义和测量方法。

解答: （1）弹性模量（E）:反映金属弹性变形能力的参量。通过测量拉伸应力、应变曲线直线部分的斜率得到。

（2）弹性极限：金属发生弹性变形、不产生塑性变形的最大应力。一般取拉伸应变为0.005%时对应的应力。

（3）比例极限：金属应力应变符合正比例关系的最大应力。一般采用作图法得到。

（5）屈服强度（σ0.2）：金属发生塑性变形的最小应力。取应变为0.2％时对应的应力。

（6）抗拉强度（σb）：金属发生失稳破坏前能够承受的最大应力。取金属断裂前承受的最大载荷除以截面积。

（7）延伸率：样品伸长量与原始长度的百分比。采用一定标距的样品测量断裂前后的长度计算得到。

（8）断裂收缩率：样品断裂前后的截面积与原始截面积的比值。

问题23：说明5倍拉伸试样和10倍拉伸试样测量得到的极限延伸率

有什么差别，为什么？

解答: 5倍试样测量的极限延伸率大。因为：dK＝β＋γ×A0/L0，极限延伸率与试样截面积A0和标距长度L0的比值有关。如果是细长试样，A0/F0比值小，试样极限延伸率小；反之则大。

问题24：一个直径为2.5mm，长度200mm的杆，在载荷2000N作用下，直径缩小为2.2mm，计算：a）杆的最终长度；b）该载荷作用的真应力与真应变；c）该载荷作用下的条件应力与条件应变。

解答:a) 根据体积不变原理：3.14×0.25×2.5×2.5×200=3.14×0.25×2.2×2.2×L，所以L＝258.3 mm

b) 计算时采用的面积应当是最终面积，按直径2.2mm计算得到。真应力＝2000/(3.14×0.25×2.2×2.2)=526.4 MPa. 真应变＝ln

（258.3/200）=25.58%

c) 计算时采用的面积应当是初始面积，按直径2.5mm计算得到，条件应力＝2000/(3.14×0.25×2.5×2.5)=407.6 MPa. 条件应变＝

58.3/200=29.15%

问题25：硬度和材料抗拉强度之间具有上述比例关系的原因？

解答: 硬度和抗拉强度都反映材料的大塑性变形抗力，具有相似的物理本质。

问题26：说明布氏硬度的测量原理和测量方法

解答: 测量原理：以一定大小的载荷P，将直径为D的球形压头压入金属表面形成球形压痕，单位压痕面积上所承受的载荷即为该金属材料的布氏硬度，单位为kgf/mm2，但通常不标明单位。测量方法：先根据所测试样估计其硬度范围，选择合适的压头，压头压在试样上后，测量压头的直径，然后查表得到所测的硬度值。

问题27：用压入法测量硬度时，讨论如下情况造成的误差：1）过于接近试样端面；2）过于接近其它硬度测量点；3）试样太薄。

解答: 1）测量硬度偏小；2）测量硬度偏小；3）测量硬度偏小

问题28：说明维氏硬度与布氏硬度和洛氏硬度相比的优点和缺点。

解答: 维氏硬度采用的压头为四棱锥体，当载荷改变时，压入角恒定不变。因此载荷可以任意选择，而不存在布氏硬度那种载荷P和球体直径D之间关系的约束，由于四棱锥体压痕清晰，采用对角线长度计量，精确可靠。维氏硬度不存在洛氏硬度那样不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度能更好的测量薄件或薄层的硬度。维氏硬度试验的缺点是硬度值的测量比较麻烦，工作效率不如洛氏硬度稿，不宜用于成