材料性能学历年真题_答案

第一套答案一、名词解释（每题4分，共12分）低温脆性：材料随着温度下降，脆性增加，当其低于某一温度时，材料由韧性状态变为脆性状态，这种现象为低温脆性。

疲劳条带：每个应力周期内疲劳裂纹扩展过程中在疲劳断口上留下的相互平行的沟槽状花样。

韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

二、填空题(每空1分，共30分)1、滚动摩擦，滑动摩擦。

干、湿（流体），边界，混合，干。

2、△，20～60℃，高，安全，上限。

3、大，低，敏感。

4、剪切唇，纤维区，放射区，杯锥。

5、高，应力，低，应变，高周（应力）6、下降，减小，减小7、抗磁性，顺磁性，铁磁性三、问答题（共20分）1、答：（4分）衡量弹性高低用弹性比功a e=σe2/E。

由于弹性比功取决于弹性极限和弹性模量，而材质一定，弹性模量保持不变，因此依据公式可知提高弹性极限可以提高材料的弹性比功，改善材料的弹性。

（4分）2、答：（4分）不能判定断裂一定为脆性断裂。

（1分）韧性和脆性断了依据断口的宏观形貌和变形特征来判定，单纯从微观断口上的某些特征不能确定断裂一定属于脆断。

（2分）逆着河流的方向可以找到裂纹源。

（1分）3、答：（6分）K Ic代表的是材料的断裂力学性能指标，是临界应力场强度因子，取决于材是力学参量，表示裂纹尖端应力场强度的大料的成分、组织结构等内在因素。

KI小，取决于外加应力、尺寸和裂纹类型，与材料无关。

（3分）K Ic称为平面应变的断裂韧性，K c为平面应力的断裂韧性。

对于同一材料而言，K Ic<K c，平面应变状态更危险，通常以前者衡量材料的断裂韧性。

K IC中的I 代表平面应变，K的I表示I型裂纹。

（3分）I4、答（6分）：（1）温度的影响：金属电阻随温度的升高而增大；（2分）（2）冷塑性变形和应力的影响：冷塑性变形使金属的电子率增大，拉应力使电阻率上升，压应力使电阻率下降；（2分）（3）合金化对导电性的影响：一般情况下，形成固溶体和金属化合物时电阻率增高，多相合金的电阻率与组成相的导电性、相对量及形貌有关。

（2分）四、分析题（共30分）1、答：（12分）布氏硬度、维氏硬度测试原理基本上一致，以压头在试件表面留下的压痕上承受的平均应力表示材料的硬度。

洛氏硬度则是以压痕的深浅表示材料的硬度。

（3分）压痕特点：布氏硬度为球冠；洛氏硬度HRC为圆锥坑，HRB为球冠；维氏硬度为四棱锥坑。

（3分）渗碳层的硬度梯度：显微维氏硬度Hv。

（1分）淬火钢：洛氏硬度HRC。

（1分）灰口铸铁：布氏硬度HBS。

（1分）高速钢刀具：洛氏硬度HRC。

（1分）氮化层硬度：（显微）维氏硬度Hv。

（1分）退火态20钢：布氏硬度HBS。

（1分）2、答：（10分）塑性：材料受到外力作用产生塑性变形而不破坏的能力。

（2分）塑性衡量：(1)40CrNiMo调质钢：液压万能材料试验机，单向拉伸实验。

（2分）(2)20Cr渗碳淬火钢：扭转试验机，扭转实验。

（2分）(3)淬火、回火W18Cr4V钢：液压万能材料试验机，弯曲实验。

（2分）(4)灰铸铁：液压万能材料试验机，压缩实验。

（2分）22222)1(231213123)121121()112112(21112112112(1231)121121(112R w w w w w w R w w n n n n n n n n w w R n n w w −=×=−=+−=+−=+−−=−=+−−=3、答：（8分）呈现不同的磁性能是因为热处理前后其组织发生了变化（2分）。

钢的所有组织中，除奥氏体为顺磁性外，其他组织均为强铁磁性组织（2分）。

急冷淬火时其组织主要为奥氏体，因此呈现顺磁性（2分），缓冷时，则出现了其他的组织，因此呈现铁磁性（2分）。

五、证明题（8分）设空气为介质1，透明玻璃为介质2，光进入到玻璃之前的能量为W1,进入到玻璃之后光的能量为W2，再次进入到空气中后的能量为W3，则透过后的光强系数应为w3/w1（2分）。

则有（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）（1分）证毕第二套答案一、名词解释（每题3分，共12分）缺口强化：缺口的存在使得其呈现屈服应力比单向拉伸时高的现象。

50%FATT ：冲击试验中采用结晶区面积占整个断口面积50%时所对应的温度表征的韧脆转变温度。

破损安全：构件内部即使存在裂纹也不导致断裂的情况。

应力疲劳：疲劳寿命N>105的高周疲劳称为低应力疲劳，又称应力疲劳。

二、填空题二、填空题((每空1分，共28分)1.滑动摩擦，滚动摩擦，滑动摩擦，滚子式，滑动摩擦、滚动摩擦，粘着磨损。

2.弹性变形，屈服，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形，杯锥状，剪切唇，纤维区，放射状结晶区，韧性（塑性，延性，剪切，穿晶，微孔聚合、长大模式）3.弹性变形功，塑性变形功，断裂功，极为敏感，敏感，不敏感。

4.铁磁性材料，顺磁性材料，抗磁性材料。

5.临界温度，临界电流密度，临界磁场。

三、简答题（共25分）1.答：（本小题4分）在三向应力的作用下，使得试样心部因夹杂物或第二相质点破裂等原因而形成微孔（微孔形核），微孔不断长大形成微裂纹，微裂纹聚合在一起形成裂纹。

微观形貌特征：韧窝。

（4分）2.答：（本小题4分）格里菲斯理论的基本假设：实际结构中往往存在微裂纹而不是理想的状态。

（1分）σc=aE a 2E γπγ≈a 为裂纹半长，E-杨氏模量，γ-表面能密度；（写出上面任意一个都可以）（2分）适用条件：玻璃等脆性材料。

（1分）3.答：（本小题4分）二者的弹性变形阶段往往存在线性阶段，应力与应变呈正比关系，并且斜率基本相同。

因为相同成分的钢其弹性模量E 基本保持不变，根据工程应力应变关系可知，E 为斜率则相同。

4.答：（本小题6分）按照寿命分为高周疲劳，低周疲劳（或者长寿命疲劳，短寿命疲劳）。

（1分）。

疲劳过程：疲劳裂纹的形成，疲劳裂纹的扩展，（瞬时）断裂。

（2分）裂纹产生机制：表面滑移带开裂；夹杂物与基体相界面分离或夹杂物本身断裂；晶界或亚晶界开裂。

（3分）5.答：（本小题7分）（1）离子极化率。

离子极化率越大，折射率越大。

（1分）（2）原子的密堆积方向。

沿原子的密堆积方向，折射率大。

（1分）（3）同质异构体。

高温晶型的堆积密度较低，折射率较小，低温晶型的堆积密度大，折射率较大。

（2分）（4）相同化学组成的材料你，玻璃的折射率比晶体的折射率小。

（1分）（5）应力的影响。

施加拉应力时，在垂直应力的方向上折射率增加，而沿拉应力的方向折射率减小。

压应力则相反。

（2分）四、分析题（共20分）1.答：（本小题8分）E —弹性模量（弹性系数，弹性模数，杨氏模量）；（1分）σe —弹性极限；（1分）a e —弹性比功；（1分）根据公式：a e =2E 2eσ，将表中数据带入计算可得：0.011。

（3分）弹性排序：铜<铝<低碳钢<弹簧钢。

（2分）2.答：（本小题8分）(1)20CrMnTi 渗碳表面质量检验了——扭转试验机，扭转试验(2)调质钢的塑性——万能材料试验机（拉伸试验机），拉伸试验；(3)车刀的塑性——万能材料试验机，弯曲试验；(4)铸铁基座的承载能力——万能材料试验机，压缩试验；3.答：（本小题4分）常用硬度及其标尺：(1)调质后的40Cr 主轴——洛氏硬度，HRC ；(2)灰口铸铁——布氏硬度，HBS ；(3)淬火钢中马氏体和残余奥氏体的鉴别与分布——显微维氏硬度，Hv ；(4)高速钢钻头——洛氏硬度，HRC五、计算（共15分）1.答：（本小题8分）已知件屈服强度为1200MPa ，平均应力600Mpa 。

Sσσ=0.5<0.6～0.7；无须进行塑性区修正。

（2分）构件受到横向中心穿透裂纹作用，则应力强度因子为：a K I ••=Y σ=aπσ=Y 为形状因子，本模型取值为π,a=0.01m 。

将各个数值代入可得106.3Mpa.m 1/2K I <K IC ，构件安全。

（6分）2.答：（本小题7分）设入射光的强度为I0,透射光的强度为I ，则I=I0(1-R)2e-(β+S)x(4分)其中，R 为反射系数，β为吸收系数，S 为散射系数，x 为厚度。

代入已知参数，可得β+S=-76.75mm-1第三套答案一、填空（每个1分，共30分）1、I 型（张开型），II 型（滑开型），III 型（撕开型），I 型（张开型）。

2、疲劳源，疲劳裂纹扩展区，瞬断区。

疲劳裂纹的萌生，疲劳裂纹的扩展，瞬时断裂。

3、滞弹性，粘弹性，伪弹性，包申格效应。

4、穿晶断裂，沿晶断裂，沿晶断裂。

5、粘着磨损，磨粒磨损，腐蚀磨损，接触疲劳，接触疲劳，齿轮。

6、电子偱轨运动时受外加磁场作用所产生的抗磁矩，原子（离子的固有磁矩）7、热激活，温度8、电击穿，热击穿，化学击穿二、名词解释（每个4分，共20分）韧脆转化温度：在一定的加载方式下，当温度冷却到某一温度或温度范围时，出现韧性断裂向脆性断裂的转变，该温度称为韧脆转化温度。

应力状态软性系数：在各种加载条件下最大切应力与最大当量正应力的比值，通常用α表示。

疲劳强度：通常指规定的应力循环周次下试件不发生疲劳破坏所承受的上限应力值。

内耗：材料在弹性范围内加载时由于一部分变形功被材料吸收，则这部份能量称为内耗。

赛贝克效应：当两种不同的金属或合金联成闭合回路，且两接点处温度不同，则回路中将产生电流，这种现象称为赛贝克效应。

三、问答题（共32分）1、答：（本题6分）随着温度下降，材料由韧性状态逐渐变为脆性状态的现象称为低温脆性。

（2分）通常体心立方金属容易发生低温脆性。

（2分）衡量材料的低温脆性通常采用韧脆转变温度。

（2分）2、答：（本题8分）脆性断裂和疲劳断裂在断裂前都没有明显的塑性变形，属于低应力的破坏。

（2分）但是这两种断裂还是有明显的区别：在断裂完成时间上，脆性断裂一般不需要多次加载而瞬时完成，疲劳断裂需要多次加载；（2分）温度对疲劳断裂影响不大，温度下降，脆性断裂的危险增加，温度对脆断影响大；（2分）断口形貌上，疲劳断裂的断口一般呈现细齿状的光亮花纹，疲劳断口是光亮、平直的结晶状断口。

（2分）3、答：(本题6分)V15TT：以V型切口冲击试件的冲击功A K＝20.35J对应的温度为韧脆转化温度。

（1分）FATT50：结晶状断口区所占面积为50％的温度作为的韧脆转化温度。

（1分）:δ10：标距等于10d0的长试样的伸长率。

σe：拉伸实验得到的比例极限。

（1分）σ0：脉动载荷的疲劳强度。

（1分）σ0.05：拉伸实验中得到的规定非比例伸长为0.05%对应的应力，通常用来表示弹性指标。

（1分）4、答：（本题4分）机械正常磨损过程由三个阶段组成：跑合阶段，稳定磨损阶段，剧烈磨损阶段。

（2分）在三个阶段中，要尽量减少跑合阶段，降低稳定磨损阶段的磨损率，延长稳定磨损阶段。