材料性能学复习重点

第一章

证明题 显然，真应力总是大于工程应力，真应变总是小于工程应变。 缩颈的条件： 产生缩颈的载荷为 影响材料弹性模数的因素： 1、键合方式和原子结构：

a 、以共价健、离子键、金属键结合的材料有较高的弹性模量。

b 、以分子键结合的材料，弹性模量较低。

()εσσσ+=∆+==⋅===10

00

0000L

L

L L L

A A A F A F S AL L A ()ε+====⎰⎰1ln ln 00l l

l dl de e l

l e

n e

nde

de A dA l dl de e

nde

A dA de e F n dA A F e de

nKAe A dA

Ke A de KAne dA Ke dF KAe F Ke S SA F n n

n n n

n ==+--

===+=⋅+=+⋅=+====-0

000

1()

()

n

n

n b n

e b b b b

n

b b

n b b b b n n b b e n K e Kn e e A A A A e A A Kn

A Kn A S A F Kn Ke S b ⎪

⎭

⎫

⎝⎛===========---σσσ0

0ln

c、原子结构：a）非过渡金属（b）过渡族金属：原子半径较小，且d层电子引起较大的原子间结合力，弹性模数较高。且当d层电子等于6时，E有最大值

2、晶体结构：

a、单晶体材料，由于在不同的方向上原子排列的密度不同，故呈各向异性。

b、多晶体材料，E为各晶粒的统计平均值，伪各向同性。

c、非晶态材料弹性模量各向同性。

3、化学成分：（引起原子间距或键合方式的变化）

（1）纯金属主要取决于原子间的相互作用力。

（2）固溶体合金：主要取决于溶剂元素的性质和晶体结构，弹性模量变化不大

（3）两相合金：与第二相的性质、数量、尺寸及分布状态有关。

（4）高分子：填料对E影响很大。

4.微观组织：

金属：微观组织对弹性模量的影响较小晶粒大小对E无影响；

陶瓷：工程陶瓷弹性模数与相的种类、粒度、分布、比例、气孔率等有关。其中，气孔率的影响较大。

复合材料：增强相为颗粒状，弹性模数随增强相体积分数的增高而增大

5、温度：a、温度升高，原子振动加剧，体积膨胀，原子间距增大，结合力减弱，材料的弹性模量降低。如碳钢，每升高100℃，E值下降3~5%（软化）

b、当温度变化引起材料的固态相变时，弹性模数显著变化。如碳钢的奥氏体、马氏体相变。

6、加载条件和负荷持续时间：

a、加载方式（多向应力），加载速率和负荷持续时间对金属、陶瓷类材料的弹性模数几乎没有影响。陶瓷材料的压缩弹性模数高于拉伸弹性模数（与金属不同）。

b、高分子聚合物，随负荷时间的延长，E值逐渐下降（松弛）。

滞弹性：材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生附加弹性变形的性能。即应变与应力不同步（相位），应变滞后。

粘弹性：是指材料在外力作用下变形机理，既表现出粘性流体又表现出弹性固体两者的特性，弹性和粘性两种变形机理同时存在（时间效应）。特征：应变对应力的响应不是瞬时完成的，应变与应力的关系与时间有关，但卸载后，应变恢复，无残余变形。

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,从而产生大幅度的弹性变形的现象。

应用：形状记忆合金。

包申格效应：是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），然后再同向加载规定残余伸长应力（б0.01）增加；反向加载，规定残余伸长应力（б0.01）降低的现象。消除或减弱方法：再结晶退火

滑移变形具有以下特点：（1）滑移在切应力作用下产生（2）滑移沿原子密度最大的晶面和晶向发生（3）滑移时两部分晶体的相对位移是原子间距的整数倍

滑移系数目与材料塑性的关系：1. 一般滑移系越多，塑性越好；2.与滑移面密排程度和滑移方向个数有关；3.与同时开动滑移系数目有关（ k）。

多晶体金属材料的塑性变形的特点：（1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性（2）各晶粒变形的相互制约与协调性

陶瓷材料的塑性变形：（1）键和方式:弹性模量大（2）晶体的滑移系少（3）位错宽度小，柏氏矢量大

固溶合金中，溶质原子与溶剂原子直径不同，随着溶质原子的进入，晶格产生畸变，使得位错运动受阻，屈服强度升高（бs）

体心立方晶格金属，屈服强度具有强烈的温度效应，面心立方晶格的金属，屈服强度温度效应较小。

应变硬化的意义:①应变硬化与塑性变形相配合，保证了金属材料在截面上的均匀变形，得到均匀一致的冷变形产品②应变硬化可以降低碳钢的塑性，改善切削加工性能。③应变强化是金属强化的一种重要手段（不能热处理强化的金属）。④应变硬化性能使金属制件在工作中具有适当的抗偶然过载的能力，保证了机件的安全工作。

①韧性断裂：断裂前材料有明显宏观塑性变形。裂纹扩展过程较慢.（晶粒变形→拉断）断口呈暗灰色，纤维状韧性断裂断口（低碳钢）断口呈杯锥状：由纤维区、放射区、剪切唇三个区组成。②脆性断裂：断裂前材料没有明显的宏观塑性变形。裂纹扩展速度极快（没有预兆）。断口平齐，光亮（呈放射状或结晶状）

穿晶断裂：可以韧性断裂，也可以脆性断裂;沿晶断裂：断裂沿晶界发生，多为脆性断裂。解理台阶，河流花样，舌状花样是解理断口的基本微观特征。

韧度：静力韧度、冲击韧度、断裂韧度。

第二章

正应力容易导致脆性的解理断裂；切应力容易导致材料的塑性变形和韧性断裂。

扭转试验的特点：可用来测定那些在拉伸时呈现脆性的材料（τf/σc=0.5～0.8）的强度和塑