材料性能与测试-习题集

材料性能与测试习题

绪论

1、简答题

什么是材料的性能？包括哪些方面？

[提示] 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为；

第一章单向静载下力学性能

1、名词解释：

弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝

2、简答

1) 材料的弹性模量有那些影响因素？为什么说它是结构不敏感指标？

2) 金属材料应变硬化的概念和实际意义。

3) 高分子材料的塑性变形机理。

4) 拉伸断裂包括几种类型？什么是拉伸断口三要素？如何具体分析实际构件的断裂[提示：参考课件的具体分析实例简单作答]？

3、计算：

1) 已知钢的杨氏模量为210GPa，问直径2.5mm,长度120mm的线材承受450N 载荷时变形量是多少? 若采用同样长度的铝材来承受同样的载荷，并且变形量要求也相同，问铝丝直径应为多少？(E Al=70GPa) 若用W(E=388 GPa)、钢化玻璃(E=345MPa)和尼龙线(E=2.83GPa)呢？

2) 一个拉伸试样，标距50mm，直径13mm，实验后将试样对接起来后测量标距81mm，伸长率多少？若缩颈处最小直径6.9mm, 断面收缩率是多少？

第二章其它静载下力学性能

1、名词解释：

应力状态软性系数剪切弹性模量抗弯强度缺口敏感度硬度

2、简答

1) 简述硬度测试的类型、原理和优缺点？[至少回答三种]

2) 简述扭转实验、弯曲实验的特点？渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学性能常用的方法是什么？

3) 有下述材料需要测量硬度，试说明选用何种硬度实验方法？为什么？

a. 渗碳层的硬度分布，

b. 淬火钢，

c. 灰口铸铁，

d. 硬质合金，

e. 仪表小黄铜齿轮，

f. 高速工具钢，

g. 双相钢中的铁素体和马氏体，

h. Ni基高温合金，

i. Al 合金中的析出强化相，

j. 5吨重的大型铸件，

k. 野外矿物

第三章冲击韧性和低温脆性

1、名词解释：

冲击韧度冲击吸收功低温脆性韧脆转变温度迟屈服

2、简答

1) 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法检验和评定？[提示：低中强度的体心立方金属、Zn等对温度敏感的材料，高强度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能]

2) 影响材料低温脆性的因素有哪些？

3、计算：

某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表，

试计算：

a. 绘制冲击功－温度关系曲线；

b. 试确定韧脆转变温度；

c. 要为汽车减震器选择一种钢，它在－10℃时所需的最小冲击功为10J，问此种钢适合此项应用么？

第四章断裂韧性

1、名词解释：

应力场强度因子断裂韧度低应力脆断

2、简答

a. 格里菲斯公式计算的断裂强度和理论断裂强度差异？奥罗万修正计算适用范围？

b. Kl和KlC的异同？

c. 断裂韧性的影响因素有哪些？如何提高材料的断裂韧性？

3、计算：

a. 有一材料，模量E＝200GPa, 单位面积的表面能γS＝8 J/m2, 试计算在70MPa的拉应力作用下，该裂纹的临界裂纹长度？若该材料裂纹尖端的变形塑性功γP＝400 J/m2，该裂纹的临界裂纹长度又为多少？[利用格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算]

b. 已知α-Fe的(100)晶面是解理面，其表面能是2 J/m2，杨氏模量E＝200 GPa，晶格常数a0＝0.25nm，试计算其理论断裂强度？

c. 马氏体时效钢的屈服强度是2100MPa，断裂韧度66MPa·m1/2，用这种材料

制造飞机起落架，最大设计应力为屈服强度的70％，若可检测到的裂纹长度为2.5mm，试计算其应力强度因子，判断材料的使用安全性。[提示：假设存在的是小的边缘裂纹，采用有限宽板单边直裂纹模型，2b>>a; 若存在的是穿透裂纹，则应用无限大板穿透裂纹模型计算]

第五章疲劳性能

1、名词解释：

循环应力贝纹线疲劳条带疲劳强度过载持久值热疲劳

2、简答

a. 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点？

b. 疲劳断口宏观断口和微观断口分别有什么特征？

c. 列出至少四条提高金属疲劳性能的措施

3、计算：

a. 某材料的应力幅和失效循环周次如下：

试绘制S－N曲线，并确定疲劳极限；如设计要求最少疲劳寿命105次，则许用的最大循环应力是多少？

b. 某压力容器受到升压降压交变应力△σ＝120MPa作用，计算得知该容器允许的临界裂纹长度2ac＝125mm，检查发现该容器有一长度2a＝42mm的周向穿透裂纹，假设疲劳裂纹扩展符合Paris公式，假设疲劳扩展系数C＝2×10－10，n ＝3，试计算该容器的疲劳寿命和循环10万次后的疲劳裂纹长度是多少？

第六章磨损性能

1、名词解释：

磨损接触疲劳

2、简答

a. 简述常见的磨损类型和特点？如何提高材料的耐磨粒磨损抗力？

b. 试从提高材料疲劳强度、接触疲劳、耐磨性观点出发，分析化学热处理时应注意的事项。

c. 简述非金属材料陶瓷、高分子材料的磨损特点？

第七章高温性能

1、名词解释：

蠕变蠕变极限持久强度应力松弛

2、简答

a. 列出至少四个提高金属蠕变性能的措施

b. 高温蠕变变形的机理有哪几种？

3、计算：

稳态蠕变(即蠕变第二阶段)的本构方程ε＝A·σn·exp(-Q/RT)，某耐热钢538℃下的蠕变系数A＝1.16×10－24，n＝8，激活能Q＝100kcal/mol，R为摩尔气体常数8.31J/mol·K，试计算该钢在500℃时应力150MPa下的蠕变速率；

第八章耐腐蚀性能

1、名词解释：

电化学腐蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀钝化

2、简答

a. 为什么说材料的腐蚀是一个自发过程？

b. 原电池和腐蚀原电池的区别是什么？

c. 应力腐蚀断裂的条件和特征是什么？

d. 简述材料氧化腐蚀的测量方法和仪器。

e. 列出至少四种防止金属材料腐蚀的措施。

第九章电性能

1、名词解释：

电介质、极化强度、铁电体、压电效应、热释电效应、热电效应

2、填空题

a. 从极化的质点类型看，电介质的总极化一般包括三部分：________、________、_______ ；从是否消耗能量的角度看，电介质的极化分为________和________两类，其中________是弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量；而______的完成需要一定的时间，是非弹性的，消耗一定的能量。

b. 电介质在电场作用下产生损耗的形式主要有_________和_________两种；当外界条件一定时，介质损耗只与εtgδ有关，而εtgδ仅由_______决定，称为________。

c. 电介质材料在电场强度超过某一临界值时会发生介质的击穿，通常击穿类型可分为_______、_______、__________三类。

d. 铁电体具有________、和________三大特征。

e. 测量电阻常用的方法有、、和。

f. 金属的热电现象包括、和三个基本热电效应。