材料结构与性能答案
模块2结构材料力学性能习题答案
模块2结构材料力学性能习题答案1. 有明显屈服点的钢筋的拉伸试验过程可分为哪四个阶段？试作出其应力-应变图并标出各阶段的特征应力值。
有明显屈服点的钢筋的拉手试验阶段可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
图 有明显屈服点钢筋的σ-ε曲线弹性阶段：a 点对应的为弹性极限σp 。
屈服阶段：b 点为屈服上限；c 点为屈服下限，即屈服极限σs 。
强化阶段：最高点e 点对应的为抗拉强度σb 。
2. 结构设计计算中，有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋在设计强度取值上有何不同？屈服强度是钢筋强度的设计依据。
有明显屈服点的钢筋，一般取屈服下限作为屈服强度。
无明显屈服点的钢筋，通常取残余应变为0.2%时对应的应力σ0.2作为强度设计指标，称为条件屈服强度。
3. 钢材有哪几项主要力学性能指标？各项指标可用来衡量钢材的哪些方面的性能？钢材的几项主要力学性能指标：强度、塑性、冷弯性能、冲击韧性。
强度主要是屈服点y f 和抗拉强度u f 这两项指标。
钢材的屈服点y f 是衡量结构承载力和确定强度设计值的指标；抗拉强度u f 可直接反映钢材内部组织的优劣，它是抵抗破坏的重要指标。
塑性，延伸率代表材料断裂前具有的塑性变形能力。
冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。
冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。
4. 碳、锰、硅、硫、磷对碳素结构钢的机械性能分别有哪些影响？碳：随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。
但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。
锰：适量的锰可提高强度而不明显影响塑性，同时可消除热脆和改善冷脆倾向。
硅：适量(含量不超过0.2%时)可提高钢材强度，而对塑性、韧性和可焊性无明显不良影响。
硫：有害元素，会引起热脆性。
磷：使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，会导致冷脆性。
5. 试阐述什么是应力集中。
钢结构构件中存在的孔洞、槽口、凹角、裂缝、厚度变化、形状变化、内部缺陷等使一些区域产生局部高峰应力，在另外一些区域则应力降低，此谓应力集中现象。
高聚物结构与性能的答案
高聚物结构与性能试题参考答案一、名词解释（2.5×12 ＝30分）构型：由化学键决定的原子基团间的空间排列方式分子链柔顺性：高分子链能够改变其构型的性质高斯链：又名高斯线团，是末端距分布符合Gauss分布函数的线团。
熔限：高分子晶体的熔融发生在一个温度范围内，称为熔限。
多分散指数：描述高分子的分子量多分散性大小的参数，通常是Mw/Mn或Mz/Mw取向：高分子的链段、整链或其晶体结构沿外力方向所作的优先排列。
粘弹性：高分子固体的力学性质兼具纯弹性和纯粘性的特征，称为粘弹性。
溶度参数：定义为（CED）1/2，用于指导非极性聚合物的溶剂选择。
冷拉：高分子材料在拉伸条件下，发生应力屈服，出现细颈、细颈扩展所导致的大形变行为。
增韧：即增加聚合物材料韧性，所采用的技术路线有弹性体和刚性粒子增韧力学损耗：高分子材料在动态力学条件下，应力与应变出现滞后所导致的机械能损耗银纹：由于应力或环境因素的影响，聚合物表面所产生的银白色条纹二、简答题（8×5＝40 分）1．分别写出顺丁橡胶、聚丙烯、聚异丁烯、聚甲醛、聚氯乙烯的结构式，比较其玻璃化温度的高低，并说明原因。
2．高聚物熔体的流动机理是什么？其流动行为上有什么特征？答：流动机理：高分子链的重心移动采用高分子链段的协同跃迁的方式完成，通常称为“蠕动”。
熔体流动的特征有三：1，高粘度，缘自高分子巨大的分子量；2，剪切变稀：高分子链受剪切作用时，发生构象变化。
3，弹性效应：高分子流动变形中包含可逆的构象变化，导致其表现出Barus效应、爬杆效应等现象。
3．何为θ溶液？θ条件下，Huggins参数取何值？此时溶液中高分子链的构象有何特征？答：处于θ状态，即高分子链段间作用等于高分子链段与溶剂分子作用的状态的高分子溶液，称为θ溶液。
此时，Huggins参数为1/2；溶液中高分子链的构象与同温度条件下的高聚物本体的非晶区构象相同。
4．请说明聚乙烯、尼龙－66和交联顺丁橡胶溶解行为上的差异。
材料结构与性能试题及详细答案
一、名词解释（分）原子半径，电负性，相变增韧、气团原子半径：按照量子力学地观点，电子在核外运动没有固定地轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半，即共价键键长地一半，称作该原子地共价半径（）；金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径（）；范德瓦尔斯半径（）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半，如稀有气体.资料个人收集整理，勿做商业用途电负性：等人精确理论定义电负性为化学势地负值，是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理，勿做商业用途相变增韧：相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相（相）向单斜相（相）转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变，这种转变为马氏体转变，将产生近地体积膨胀和地剪切应变，对裂纹周围地基体产生压应力，阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途气团：晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用，也成为气团.资料个人收集整理，勿做商业用途二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.（分）答：从交互做作用地性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用：位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团，甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途化学交互作用：基体晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别，具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途静电交互作用：晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子地费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分地费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途三、简述点缺陷地特点和种类，与合金地性能有什么关系（分）答：点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外，还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理，勿做商业用途在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大.另外，点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理，勿做商业用途四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.（分）答：板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中，由许多成条排列地马氏体板条组成，大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束，束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成，这些板条具有相同地惯习面，位向差很小，而板条束之间地界面具有较大地位向差.块是由惯习面相同且与母相取向关系相同地板条组成地，块与块地界面也具有较大地位向差.资料个人收集整理，勿做商业用途板条马氏体束地尺寸对强度和断裂地作用可视为“有效晶粒”地作用.马氏体束尺寸越小，马氏体地强度越高，从变形角度来讲，由于束界为了保持界面在变形过程中地连续性，在束界上将增殖位错.马氏体束尺寸越小，位错增殖就越困难，相应提高了材料屈服强度.块地尺寸大小对强度有显著影响，尺寸越小，马氏体强度越高.但是板条尺寸细化对钢地强度地影响作用不大，但可以显著提高韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途板条马氏体地冲及韧性取决于板条束地大小.马氏体束尺寸与断裂小刻面尺寸相近，它与断裂小刻面尺寸相近，与强度和冷脆转变温度均具有地关系.马氏体束地尺寸是控制韧性地重要组织因素.一个奥氏体晶粒内存在不同位向地板条束，板条束之间是大角度界面，裂纹扩展到束界时，为满足裂纹扩展地晶体学位向，必须改变扩展方向，结果增大了扩展阻力，提高断裂韧性.因此减小板条束尺寸，相当于减小断裂单元，对提高韧性有利.资料个人收集整理，勿做商业用途五、简述主要地贝氏体组织类型、结构特点以及强韧性.（分）答：钢中主要地贝氏体组织有：上贝氏体、下贝氏体、无碳化物贝氏体、粒状贝氏体.上贝氏体组织由大致平行排列地板条状铁素体和呈粒状或条状地渗碳体组成，光学显微镜下呈羽毛状，电子显微镜下，上贝氏体中碳化物分布在贝氏体铁素体条片间，大致平行于铁素体板条地方向.大致平行排列地上贝氏体铁素体构成束，不同束间位向差较大，板条间地位向差较小.资料个人收集整理，勿做商业用途下贝氏体组织也由贝氏体铁素体和碳化物组成，下贝氏体铁素体呈条片状，片与片之间相互交叉成一定角度.碳化物在铁素体内部析出，呈片状、短杆状或粒状，并与铁素体片条主轴呈°夹角.资料个人收集整理，勿做商业用途无碳化物贝氏体钢中含有一定量地硅或铝，贝氏体组织就由贝氏体铁素体和富碳地残余奥氏体组成，这种组织为无碳化物贝氏体.电镜下可发现，其残余奥氏体以薄膜状地形态存在于贝氏体铁素体条片间，还可能存在于贝氏体铁素体内.资料个人收集整理，勿做商业用途粒状贝氏体为贝氏体铁素体和岛状组织组成，岛状组织呈半连续长条形，近似平行地、有规则地排列在贝氏体铁素体基体上.岛状组织内部碳含量很高，可达贝氏体铁素体中碳含量地倍以上.资料个人收集整理，勿做商业用途贝氏体铁素体内存在较高密度地位错缠结，不出现孪晶，且碳含量很低.强度：贝氏体组织地强度主要与个因素有关：（）贝氏体铁素体板条束或板条尺寸，这与位错地可滑移长度有关；（）贝氏体铁素体板条内地位错亚结构；（）合金元素地固溶强化；（）碳化物颗粒地弥散强化.资料个人收集整理，勿做商业用途上贝氏体铁素体板条间地粗大碳化物可以通过阻碍板条内位错地滑移而提高强度，但碳化物弥散强化作用较低.下贝氏体中碳化物较弥散地分布在铁素体板条内，对强度地贡献较大.贝氏体铁素体板条宽度决定了对位错滑移地阻碍作用，宽度越小，贝氏体强度越高，板条束与强度地关系不大.资料个人收集整理，勿做商业用途粒状贝氏体中，除了贝氏体组织地一般强化机理外，岛地存在也起到强化作用，岛状组织总量增加、岛地尺寸及岛间距减小，均可增加强度.而岛地总量减少，尺寸减小和岛间距增加，韧性提高.资料个人收集整理，勿做商业用途无碳化物贝氏体地板条间或板条内存在稳定地残余奥氏体膜，它地存在使屈服强度有所降低，塑性增大.韧性：上贝氏体地韧性低于下贝氏体，原因：由于上贝氏体地形成温度较高，贝氏体铁素体板条以及贝氏体铁素体板条束地尺寸较大，而且有较粗大地碳化物分布在贝氏体铁素体板条间，导致裂纹容易形成与扩展，而下贝氏体地形成温度较低，贝氏体铁素体板条尺寸及板条束尺寸较小，碳化物也细小均匀地分布在铁素体板条内，使下贝氏体地强度和韧性均有提高.资料个人收集整理，勿做商业用途六、简述可热处理铝合金地组织结构与强化地关系（分）答：（）固溶强化溶质原子以置换或间隙形式固溶在基体中，由于溶质原子与基体原子地尺寸差别、模量差别或原子价态不同等因素，造成基体材料地强度提高.资料个人收集整理，勿做商业用途（）析出强化铝合金经过固溶处理后获得过饱和固溶体，然后在一定温度和时间会发生分解，从基体中析出第二相，由于第二相析出造成地合金强化称为析出强化.第二相析出过程大致为：过饱和固溶体→区→θ’’→θ’→θ.资料个人收集整理，勿做商业用途在时效温度较低地情况下，区首先析出，随时效时间增加，强度增加，θ’’相较充分地析出时，硬度达到最大值，以后随时效过程地进行，硬度下降，主要为θ’相和平衡相θ析出，平衡相析出充分时，硬度最低.不同时效阶段，合金强化机理不同，但都和位错与第二相地交互作用有关.时效初期，第二相粒子尺寸较小，与基体保持共格关系，位错运动过程中能切过粒子.如果粒子长大超过一临界值尺寸，位错就不能切割粒子，强化作用按照奥罗万机制进行.资料个人收集整理，勿做商业用途（）位错强化指经过塑性变形地合金，由于基体内位错密度增加和位错亚结构地变化，增强了位错间地交互作用，提高了位错运动地阻力，结果使合金地强度提高.资料个人收集整理，勿做商业用途（）晶界强化也可视为细晶强化，强化效果可用关系表示.随晶粒尺寸地减小，屈服强度提高，而且呈现明显地加工硬化现象.资料个人收集整理，勿做商业用途。
材料结构和性能解答(全)
1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。
答：当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。
靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。
这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。
此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。
因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。
由离子键构成的晶体称为离子晶体。
离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。
离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。
离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有：A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构；B、离子键没有方向性C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点；D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良；E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。
F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。
2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。
答：当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。
由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。
由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。
这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。
共价键及共价晶体具有以下特点：A、共价键具有高的方向性和饱和性；B、共价键为非密排结构；C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。
D、具有较低的热膨胀系数；E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。
第二章 材料的结构(含答案)
第二章材料的结构(含答案)一、填空题（在空白处填上正确的内容）1、内部原子按一定规律排列的物质叫________。
答案：晶体2、金属晶体在不同方向上具有不同性能的现象叫________。
答案：各向异性3、常见的金属晶格类型有________、________、________三种。
答案：体心立方、面心立方、密排六方4、常见的金属晶格类型有三种，α-Fe、Cr、W、Mo、V的晶格属于________。
答案：体心立方5、表示晶体中原子排列的空间格子叫做________，组成空间格子的最基本的几何单元叫做________。
答案：晶格、晶胞6、实际金属结构中的点缺陷包括________、________和________；它们可使金属的强度________。
答案：间隙原子、置换原子、空位、提高7、工程材料的结合键有________、________、________和________四种。
答案：离子键、共价键、金属键、分子键8、三种常见金属晶格类型为________、________和________。
答案：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；9、按溶质原子在溶剂晶格中所处的位置不同，固溶体可分为________和________两种。
答案：置换固溶体、间隙固溶体10、面心立方晶格中，晶胞的原子数为________，致密度为________。
答案：4、0.7411、位错分为两种，它们是________和________；多余半排原子面的是________位错。
答案：刃型位错、螺型位错、刃型位错12、相是指金属或合金中成分________，结构________，并由________与其它部分分开的均匀组成部分。
答案：相同、相同、界面13、合金中成分、结构和性能相同的组成部分称为________。
答案：相14、按其几何形式的特点，晶格缺陷可分为________、________和________。
答案：点缺陷、线缺陷、面缺陷15、体心立方晶格中，晶胞的原子数为________，原子半径与晶格常数的关系为________，致密度为________。
《材料结构与性能》习题
《材料结构与性能》习题第一章1、一25cm长的圆杆，直径2.5mm，承受的轴向拉力4500N。
如直径拉细成2.4mm，问：1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度；2)在此拉力下的真应力和真应变；3)在此拉力下的名义应力和名义应变。
比较以上计算结果并讨论之。
2、举一晶系，存在S14。
3、求图1.27所示一均一材料试样上的A点处的应力场和应变场。
4、一陶瓷含体积百分比为95%的Al2O3（E=380GPa）和5%的玻璃相（E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。
如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。
5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的关系。
并注出：t=0,t=∞以及t=τε（或τσ）时的纵坐标。
6、一Al2O3晶体圆柱（图1.28），直径3mm，受轴向拉力F ，如临界抗剪强度τc=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。
同时计算在滑移面上的法向应力。
第二章1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为1.75J/m2；Si-O的平衡原子间距为1.6×10-8cm；弹性模量值从60到75GPa。
2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ=1.56J/m2；理论强度。
如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。
3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式：与是一回事。
4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图2.41所示。
如果E=380GPa，μ=0.24，求KⅠc值，设极限载荷达50㎏。
计算此材料的断裂表面能。
5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的中心穿透缺陷，长8mm（=2c）。
此钢材的屈服强度为1400MPa，计算塑性区尺寸r0及其与裂缝半长c的比值。
讨论用此试件来求KⅠc值的可能性。
6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②0.049mm；③2μm，分别求上述三种情况下的临界应力。
材料结构与性能(山东联盟)智慧树知到课后章节答案2023年下齐鲁工业大学
材料结构与性能（山东联盟）智慧树知到课后章节答案2023年下齐鲁工业大学齐鲁工业大学第一章测试1.塑性形变当外力去除后，材料恢复原状。
答案:错2.法向应力和剪应力的下标第一个字母代表应力作用面的法线应力，第二个字母表示应力作用的方向。
答案:对3.脆性材料的应力－应变的行为特点是应变与应力呈非线性关系.答案:错4.弹性模量与原子间结合力有关。
答案:对5.应变仅与应力有关。
错第二章测试1.材料的理论结合强度是材料的非本征性能。
答案:错2.材料的断裂强度取决于裂纹的数量。
答案:错3.材料的平面应变断裂韧性大约材料的应力场强度因子时，材料是安全的。
答案:错4.理论强度只与弹性模量、表面能和晶格参数等材料常数有关，是常数的组合，属于材料的本征性能。
答案:对5.高强度的固体具有弹性模量E大、断裂能大、晶格常数a大的特征。
错第三章测试1.通常结构紧密的晶体，膨胀系数都较小。
答案:错2.固体中的导热主要是由晶格振动的格波和自由电子的运动来实现的。
答案:对3.材料各种热学性能的物理本质，均与其晶格热振动有关。
答案:对4.晶格中不可能存在半波长比晶格常数a小的格波。
答案:对5.声频支可以看成是相邻原子具有不同的振动方向。
答案:错第四章测试1.自然界中存在磁单极子。
答案:错2.物质的抗磁性是电子的轨道磁矩产生的。
答案:错3.顺磁体磁化是磁场克服热运动的干扰，使磁矩排向磁场的结果。
答案:对4.抗磁性材料M与H为非线性关系，磁化率χ为很小的负数。
答案:错5.顺磁体的原子或离子含有未填满的电子壳层(，或具有奇数个电子的原子，具有永久磁矩。
答案:对第五章测试1.电阻率决定于材料的几何尺寸。
答案:错2.导体中所有的电子都参与导电。
答案:错3.当材料处于超导状态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入超导材料内。
答案:对4.太阳能电池材料的禁带不能太宽。
答案:对5.光电材料是通过光电效应将光能转换成电能。
答案:对第六章测试1.在材料的极化中，束缚电荷不能做定向移动。
材料结构与性能复习题答案
1?钢分类的方法有哪几种？钢中常用合金元素有哪些是强碳化物形成元素？中强碳化物形成元素?钢的分类方法有5种：1）按化学成分，有碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢），合金钢；2）按质量，有普通钢，优质钢，高级优质钢；3）按用途，有结构钢，工具钢，特殊钢；4）按炼钢方法，有转炉钢，平炉钢，电炉钢；5）按浇筑前脱氧程度，有镇静钢，沸腾钢，半镇静钢。
强碳化合物形成元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V中强碳化合物形成元素：W,Mo2?合金钢的主要优点是什么？常用以提高钢淬透性的元素有哪些？强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些？提高回火稳定性的元素有哪些？合金钢主要优点：优异的力学性能和其他性能，既有高的强度，又有足够韧性和塑性。
提高钢淬透性的元素：B,Mn,Cr,Mo,Si,Ni强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V提高回火稳定性的元素：V,Nb,Cr,Mo,W3 解释下列现象：（1）大多数合金钢的热处理温度比相同含碳量的碳素钢高；（2）大多数合金钢比相同含碳量的碳素钢具有较高的回火稳定性；（3）含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量为%、含铬量为12%的铬钢属于莱氏体钢；（4）高速钢在热断货热轧后经空冷获得马氏体钢。
1) 热处理目的是让碳及合金元素充分溶解，合金元素扩散速度慢，另外合金元素形成的碳化物溶解需要更高温度和时间。
2) 由于合金钢中含有较多的碳化物形成元素如，Cr、W、Mo、Ti、V等，它们与碳有较强的亲和力，使碳化物由马氏体向奥氏体溶解时，合金元素扩散困难，加之合金碳化物的稳定性高，使碳化物的溶解比较困难，合金钢在加热时需要较高的温度和较长的时间。
因此，合金钢具有较高的回火稳定性。
3) 按照金相组织来看，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态是渗碳体加珠光体，含碳量为%、含铬量为12%的铬钢平衡态出现莱氏体。
4）由于高速钢的合金元素含量高，C曲线右移，一般合金元素越高临界冷却速度越小，淬透性越好，当空冷的冷却速度大于临界冷却速度时，空冷即可获得马氏体。
工程材料习题与辅导_第一二章答案_主编_朱张校_姚可夫主编
第1章材料的结构与性能特点习题参考答案1. 解释名词致密度、晶体的各向异性、刃型位错、柏氏矢量、固溶体、固溶强化、金属化合物、组织、组织组成物、疲劳强度、断裂韧性、单体、链节、热塑性、热固性、柔性、玻璃态、高弹态、粘流态答: 致密度: 晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数).晶体的各向异性: 在晶体中，不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，它们之间的结合力的大小也不相同，因而金属晶体不同方向上的性能是不同的。
这种性质叫做晶体的各向异性。
刃型位错: 在金属晶体中，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。
这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。
这种线缺陷称刃型位错。
柏氏矢量: 首先指定位错线的方向。
右手拇指指向位错线方向，四指弯曲，回绕位错线作一回路，每个方向上经过的原子个数相同，回路不能闭合。
连接起始点至终点得一矢量，该矢量称为柏氏矢量，用b表示。
它可以反映该位错的性质。
固溶体: 合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。
固溶体晶格与溶剂的晶格相同。
固溶强化: 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。
晶格畸变随溶质原子浓度的增高而增大。
晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。
这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。
固溶强化是金属强化的一种重要形式。
在溶质含量适当时，可显着提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。
金属化合物: 合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相即为金属化合物，或称中间相。
组织: 材料内部所有的微观组成总称显微组织(简称组织)。
组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成。
组织组成物: 合金组织中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组成部分。
组织组成物可以是单相，或是两相混合物。
疲劳强度: 当交变应力低于一定值时,试样可以经受无限周期循环而不发生疲劳破坏，此应力值称为材料的疲劳极限，亦叫疲劳强度。
材料结构与性能历年真题
2009年试题1.一外受张应力载荷力500MPa的无机材料薄板(长15cm，宽10cm，厚0.1mm)，其中心部位有一裂纹(C=20μm)。
该材料的弹性模量为300GPa，(1Pa=1N/m2)断裂能为15J/m2(1J=1Nm)。
a)计算该裂纹尖端应力强度因子KI(Y=)b)判断该材料是否安全？,可知，即材料的裂纹尖端应力强度应子超过了材料的临界断裂应子，则材料不安全。
2.测定陶瓷材料的断裂韧性常用的方法有几种？并说明它们的优缺点。
答：方法优点缺点单边切口梁法(SENB) 简单、快捷①测试精度受切口宽度的影响，且过分要求窄的切口；②切口容易钝化而变宽，比较适合粗晶陶瓷，而对细晶体陶瓷测试值会偏大。
Vickers压痕弯曲梁法(SEPB)测试精度高，结果较准确，即比较接近真实值预制裂纹的成功率低；控制裂纹的深度尺寸较困难。
直接压痕法(IM)①无需特别制样；②可利用很小的样品；③测定HV的同时获得KIC，简单易行。
①试样表面要求高，无划痕和缺陷；②由于压痕周围应力应变场较复杂，没有获得断裂力学的精确解；③随材料性质不同会产生较大误差；④四角裂纹长度由于压痕周围残余应力的作用会发生变化；产生压痕裂纹后若放置不同时间，裂纹长度也会发生变化，影响测试精度。
3.写出断裂强度和断裂韧性的定义，二者的区别和联系。
答：断裂强度δr断裂韧性KIC定义材料单位截面承受应力而不发生断裂的能力材料抵抗裂纹失稳扩展或断裂能力联系①都表征材料抵抗外力作用的能力；②都受到E、的影响，提高E、既可提高断裂强度，也可提高断裂韧性；③在一定的裂纹尺寸下，提高KIC也会提高δr，即增韧的同时也会增强。
区别除了与材料本身的性质有关外，还与裂纹尺寸、形状、分布及缺陷等有关是材料的固有属性，是材料的结构和显微结构的函数，与外力、裂纹尺寸等无关4.写出无机材料的增韧原理。
答：增韧原理：一是在裂纹扩展过程中使之产生有其他能量消耗机构，从而使外加负载的一部分或大部分能量消耗掉，而不致集中于裂纹扩展上；二是在陶瓷体中设置能阻碍裂纹扩展的物质场合，使裂纹不能再进一步扩展。
作业答案
E=
= L
L
带入弹性模量110000MPa，L=2m， △L=3.2mm，计算得：δ =176MPa
5. 零件设计时，是选取δ0.2（δS）还是选取δb，应以什么情况 为依据？
a，机械零件在使用时，一般不允许发生塑性变形，所以屈服强度是 大多数机械零件设计时选材的主要依据，也是评定金属材料承载能力 的重要力学性能指标； b，抗拉强度测量方便，如果单从保证零件不产生断裂的安全角度考 虑，可用作设计依据，但所取的安全系数应该大一点。
2.试述加工硬化对金属材料的强化作用，这些变化有何实际 意义？试举一些有用的例子和有害的例子来说明其利弊。 产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出 现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产 生了残余应力等。 加工硬化给金属件的进一步加工带来困难。如在冷轧 钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程 中安排中间退火，通过加热消除其加工硬化。又如在切削 加工中使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削 力等。但有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐 磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金 属和某些合金尤为重要。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等， 就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克 和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利 用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。
材料 结合键 性能
金属材料
陶瓷材料 高分子材料
金属键
离子键和共价键 共价键、氢键和分子键
良好的导电导热性，延展性
高熔点，高硬度，脆性大 粘接性、绝缘性、膨胀性和稳定性
3.简述金属常见的三种晶体结构的基本特点。
晶格类型
bcc fcc hcp
形状
立方体 立方体 正六面柱体
工程材料习题与辅导第五版答案
(9) 一块纯铁在 912℃发生 Fe → Fe 转变时，体积将( 收缩
(10) 珠光体的本质是( 铁素体与渗碳体机械混合物 )。 (11) 在铁碳合金室温平衡组织中，含 Fe3CⅡ最多的合金成分点为( 2.11%C )，含 Le′最多的 合金成分点为( 4.3%C )。 (12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为 80%，则此钢的碳的质量 分数为( 0.62%C )。 (13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工，而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工 (14) 造成加工硬化的根本原因是( 位错运动受阻,引起塑性变形抗力增加 )。 (15) 滑移的本质是( 位错的运动 )。 (16) 变形金属的最低再结晶温度与熔点的关系是( T 再=(0.35~0.4)T 熔 )。 (17) 再结晶后晶粒度的大小主要取决于( 加热温度 )和( 预先变形度 )。 (18)在过冷奥氏体等温转变产物中，珠光体和屈氏体的主要相同点是( F+Fe3C 的两相混合 物 ),不同点是 （ 屈氏体的片层间距小 ） 。 (19) 用光学显微镜观察，上贝氏体呈( 羽毛 )状，下贝氏体呈( 黑色针状 )状。 (20) 马氏体的显微组织形态主要有（ 板条状 ） 、 （ 针状 ）两种。其中（ 板条马氏体 ） 的 韧性较好。 (21)钢的淬透性越高，则其 C 曲线的位置越（ 靠右 ）,说明临界冷却速度越（ 小 ） (22)马氏体是一种( 铁 )磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种( 顺 )磁相，在磁 场中无磁性。 (23) 球化退火加温温度略高于 Ac1,以便保留较多的（ 未溶碳化物粒子 ）或较大的奥氏体 中的（ 碳浓度分布不均匀 ） ，促 进球状碳化物的形成。 (24)球化退火的主要目的是（ 降低硬度 ）,它主要适用于（ 过共析钢 ）钢。 (25) 亚共析钢的正常淬火温度范围是( AC3 以上 30+50℃ )，过共析钢的正常淬火温度范 围是（ AC1 以上 30+50℃ ） 。 (26) 淬火钢进行回火的目的是( 消除应力 )，回火温度越高，钢的强度与硬度越( 低 )。 (27) 合金元素中，碳化物形成元素有( Mo，W，V，Nb，Ti )。 (28) 促进晶粒长大的合金元素有( Mn，P，B )。 （29) 除( Co )、( Al )外，几乎所有的合金元素都使 Ms、Mf,点下降，因此淬火后相同碳质量 分数的合金钢与碳钢相比，残余奥氏体（ 多 ） ，使钢的硬度（下降） 。 （30）一些含有合金元素（ Mn，Cr，Ni ）的合金钢，容易产生第二类回火脆性，为了消除 第二类回火脆性，可采用( 快冷 )和( 加入 Mo 元素 )。
材料结构与性能复习参考
材料结构与性能复习参考：晶体学点群1，点群的定义:点对称操作的集合所构成的群称为点群，点群也满足群的定义。
2，群的性质 :封闭性:任意两个操作的积，还是集合内的一个操作结合律：对连续操作有（fg ）h=f （gh ）。
注意组合过程不能颠倒次序！有单位元素：有单位元素，即恒等操作1（E ），而且只有一个。
有逆元素：对称操作都有逆操作，即操作的转换矩阵都有逆矩阵。
3，晶体结构中的对称元素共有多少种，列举并说明：晶体的微观对称元素有以下七类：这七类对称元素的在空间的组合所表现出的对称性的集合即为空间群，它反映了晶体微观结构的全部对称性。
1、旋转轴(如果晶体绕轴旋转一定角度后，再作垂直此轴的镜面反映，可以产生晶体的等价结构，则将该轴和镜面组合所得到的对称元素称为旋转轴)：1，2，3，4，62、反映面(为一假想平面，相应的对称操作是镜面的一个反映)：m3、对称中心(对于晶体中任何一个原子来说，在中心点的另一侧，必能找到一个同它相对应的同类原子，互相对应的两个原子和中心点同在一条直线上，且到中心点有相等距离。
这个中心点即是对称中心，通常称之为对称心)：4、反轴：5、螺旋轴：21，31，32，41，42，43，61，62，63，64，656、滑移面：a ，b ，c ，n ，d7、平移4，说出下列符号的含义：C n : 具有一个n 次旋转轴的点群。
C nh :具有一个n 次旋转轴和一个垂直于该轴的镜面的点群。
C nv :具有一个n 次旋转轴和n 个通过该轴的镜面的点群。
D n : 具有一个n 次旋转主轴和n 个垂直该轴的二次轴的点群。
S n : 具有一个n 次反轴的点群。
T: 具有4个3次轴和4个2次轴的正四面体点群。
O: 具有3个4次轴,4个3次轴和6个2次轴的八面体点群。
5，32种点群表示符号和性质：①旋转轴：C 1,C 2, C 3, C 4, C 6代表有 1,2,3,4,6度旋转轴 ②旋转轴加上垂直于该轴的对称平面： 符号C 1h =C s ,C 2h ,C 3h ,C 4h ,C 6h 代表m,2/m, ,4/m,6/m ③旋转轴加通过该轴的镜面：符号为C 2v ,C 3v ,C 4v ,C 6v 代表性质为 mm2,3m,4mm,6mm ④旋转反演轴：S 2= C i , S 4,S 6=C 3d ; ⑤旋转轴(n)加n 个垂直于该轴的二次轴： 符号为D 2,D 3,D 4,D 6代表性质为 222,32,422,622 ⑥旋转轴(n)加n 个垂直于该轴的二次轴和镜面：D 2h ,D 3h ,D 4h ,D 6h ； mmm, ,4/mm,6/mm ⑦D 群附加对角竖直平面： D 2d ,D 3d ； , ⑧立方体群：T, T h , O, T d , O h ； 23,m3,432, ,m3m 6，外延法推导32种晶体学点群，如单斜和正交：①单斜晶系：其在三斜晶系的基础上多了一个二次轴2(c 2)或2次旋转反演轴 =m ()h σ(1) 当一物体有单一的2次对称轴是就具有单斜对称性，构成一点群，用2或C 2表示，即2(C 2)。
材料结构与性能答案
材料结构与性能答案1.材料的结构层次有哪些，分别在什么尺度，⽤什么仪器进⾏分析？现在,⼈们通过⼤量的科学研究和⼯程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。
在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很⼤的差异,因此需要我们⽤不同的思路和⽅法去研究解决这些问题。
更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发⽣及进⾏的时间尺度也很不相同。
⼀般地讲,空间尺度越⼤的,则描述事件的时间尺度也应越长。
不同的学科关注不同尺度的时空中发⽣的事件。
现代科学则按⼈眼能否直接观察到,且是否涉及分⼦、原⼦、电⼦等的内部结构或机制,⽽将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。
之后,⼜有⼈将可以⽤光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。
随着近年来材料科学的迅速发展,材料科学家中有⼈将微观世界作了更细致地划分。
⽽研究基本粒⼦的物理学家可能还会把尺度向更⼩的⽅向收缩,并给出另外的命名。
对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/⼯程及⼈体尺度等。
⼈类的研究尺度已⼩⾄基本粒⼦,⼤⾄全宇宙。
但到⽬前为⽌,关于/世界的认识还在不断深化,因⽽对其划分也就还处于变动之中。
即使是按以上的层次划分,其各界之间的边界也⽐较模糊,有许多现象会在⼏个尺度层次中发⽣。
在材料科学与⼯程领域中,对于材料结构层次的划分尚不统⼀,可以列举出许多种划分⽅法,例如:有的材料设计科学家按研究对象的空间尺度划分为三个层次:(1)⼯程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及⼤块材料的加⼯和使⽤性能的设计研究。
(2)连续模型尺度:典型尺度在1Lm量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原⼦、分⼦的⾏为。
(3)微观设计层次:空间尺度在1nm量级,是原⼦、分⼦层次的设计。
国外有的计算材料学家,按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕,即(1)宏观这是⼈类⽇常活动的主要范围,即⼈通过⾃⾝的体⼒,或借助于器械、机械等所能通达的时空。
材料性能学课后复习及标准答案解析
本学期材料性能学作业及答案第一次作业 P36-37第一章1名词解释4、决定金属屈服强度的因素有哪些？答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素：温度、应变速率和应力状态。
10、将某材料制成长50mm，直径5mm的圆柱形拉伸试样，当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为：F/N 6000 8000 10000 12000 14000ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。
解：已知：L0=50mm，r=2.5mm，F与ΔL如上表所示，由公式（工程应力）σ=F/A0,（工程应变）ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得：A0=19.6350mm2σ1= 305.5768，ε1=0.0200，σ2=407.4357 ，ε2=0.0500，σ3= 509.2946，ε3=0.0900，σ4= 611.1536，ε4=0.1500，σ5= 713.0125，ε5=0.2300，又由公式（真应变）e=ln(L/L0)=ln(1+ε)，（真应力）S=σ（1+ε），计算得：e1=0.0199，S1=311.6883，e2=0.0489，S2=427.8075，e3=0.0864，S3=555.1311，e4=0.1402，S4=702.8266，e5=0.2076，S5=877.0053，又由公式S=Ke n，即lgS=lgK+nlge，可计算出K=1.2379×103，n=0.3521。
11、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险？答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。
韧性断裂：是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂特征：断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。
结构设计原理 第一章 材料的力学性能 习题及答案
第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为____________和。
2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点，即。
3、碳素钢可分为、和。
随着含碳量的增加，钢筋的强度、塑性。
在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。
4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、、。
5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。
7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越、直径越、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。
8、混凝土的极限压应变包括和两部分。
部分越大，表明变形能力越，越好。
9、混凝土的延性随强度等级的提高而。
同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。
10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。
11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。
12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。
二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。
2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。
3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。
4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。
5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。
6、强度与应力的概念完全一样。
7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。
8、钢筋应力应变曲线下降段的应力是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。
9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。
10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。
11、钢筋的弹性模量与钢筋级别、品种无关。
12、钢筋的弹性模量指的是应力应变曲线上任何一点切线倾角的正切。
精品 课后习题及参考答案-材料性能学课后习题与解答
材料性能学课后习题与解答绪论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；解：材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现。
包括○1力学性能（拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲）○2物理性能（热、光、电、磁）○3化学性能（老化、腐蚀）。
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解：弹性变形：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质。
塑性变形：微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。
弹性极限：弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应力。
弹性比功：弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应：材料预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。
弹性模量：工程上被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。
实质是产生100%弹性变形所需的应力。
滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
内耗：加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功，即有部分变形功倍材料吸收，这部分被吸收的功称为材料的内耗。
韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。
韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。
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？解：○1键合方式和原子结构，共价键、金属键、离子键E高，分子键E低原子半径大，E小，反之亦然。
○2晶体结构，单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性，沿密排面E大，多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E同性。
○3化学成分，○4微观组织○5温度，温度升高，E下降○6加载条件、负载时间。
对金属、陶瓷类材料的E没有影响。
结构与性能考题答案
结构与性能考题答案1.概念1、构型(configuration)：是指分子中通过化学键所固定的原子的空间排列。
2、大分子(macromolecule):是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。
聚合物分子(polymermolecule)：由许多重复结构单元组成的，具有相对高的分子质量或分子重量。
3、共聚物(copolymer)：由两种或两种以上单体合成的聚合物。
4、侧基(ide/pendantgroup)：一个分子链的分支。
5、端基(endgroup)：大分子或低聚物分子的末端构造单元。
6、统计共聚物(tatiticalcopolymer)：通过聚合反应的统计处理给出单体单元在共聚物分子中的序列。
7、无规共聚物(randomcopolymer)：具有Bernoullian序列统计的统计聚合物。
在Bernoullian模型中，各键接的构型是相互独立的，不受前面键接构型的影响，故单体单元在分子链中无规则排列。
8、交替共聚物(alternatingcopolymer)：单体单元A和单体单元B 在共聚物分子中交替分布。
9、嵌段共聚物(blockcopolymer)：由通过末端连接的均匀序列的嵌段组成的。
10、星型高分子(tarpolymer)：从一个公共的核伸出三个或多个臂(支链)。
11、构象(conformation)：表示在单键周围的原子和原子基团的旋转产生的空间排列。
12、链段(macromolecularegment)：把若干个键组成的一段链作为一个独立运动的单元。
14、高分子链的柔性(fle某ibilityofpolymerchain)：分子链能够改变其构象的性质。
15、聚合度(degreeofpolymerization)：大分子、低聚物分子、嵌段或分子链中单体单元的数目。
聚合物分子链中连续出现的重复单元(或称链节)的次数。
16、共聚物分子(copolymermolecule)：（1）晶胞(unitcell)：与晶格相对应的晶体结构，即把具体内容还原给晶格，晶格就成了晶胞。
材料结构组织与性能 带答案
一、什么是材料？三大材料材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和各种性能的物质,是人们生活及组成生产工具的物质基础。
金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料二、材料的性能分类使用性能(物理性能、化学性能、力学性能)，工艺性能（工艺性能是指材料在各种加工和处理中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能和热处理性能等）三、材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速度）联合作用下所表现出来的行为。
金属材料的力学性质决定与材料的化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力及表面和内部缺陷等内在因素，也决定与载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、应力状态（拉、压、弯、扭、剪等)、温度和环境介质等外在因素.1。
强度指标弹性变形阶段的强度指标（弹性极限σe =F e/A0(MPa)式中：σe为e点对应的应力，F e为e点对应的载荷，A0为试样原始截面积。
弹性模量σ=Eε,其中比例系数E即是弹性模量）塑性变形阶段的强度指标(屈服极限σs=F s/A0（MPa）屈服强度σ0.2=F0。
2/A0（MPa）在S点附近，此时应力应变曲线上出现一个平台，表示材料开始产生塑性变形，其对应的应力叫屈服极限σs。
但对于大多数合金钢或淬火回火材料，应力应变曲线无屈服平台出现,此时,规定以产生试样原始长度0。
2％的塑性变形所对应的应力作为条件屈服极限，称为屈服强度σ0.2.抗拉强度σb=F b/A0(MPa)）断裂阶段的强度指标(断裂强度σk)2.塑性指标延伸率（δ=ΔL/L0×100%=（Lf—L0）/L0×100%）断面收缩率ψ=（A0-A1）/A0×100％式中A0为试样原始横截面积A1为试样断裂后缩颈处的最小横截面积。
3。
韧性指标冲击韧度（a k=A k/A N （J/m2）式中A N为试样缺口根部的原始截面积。
）断裂韧度静力韧度4. 硬度指标布氏硬度（HB球压头测定试样表面的压痕直径d) 洛氏硬度(HR圆锥压头测深度）维氏硬度(HV四棱锥压头同布）肖氏硬度(HS从一定高度处自由落到试样表面，根据冲头的回弹高度来表征材料硬度的大小)四、应力应变曲线设试样单位面积的载荷为应力σ，试样单位原始长度的伸长为应变ε，则得到应力-应变曲线。
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材料结构与性能答案一、名词解释：1.大分子(macromolecule)：由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。
就字面上它是一个由许多(poly)部分(mer)组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。
它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现。
2.共聚物：共聚物一词在历史上指由能自身均聚的单体聚合而生成的聚合物3.结晶度(degree of crystallinity)：结晶高聚物结晶部分量地多少。
分为质量结晶度和体积结晶度4.等同周期（identity spacing)：高分子晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离，又称高分子晶体的晶胞结构重复单元。
构成高分子晶体的晶胞结构重复单元有时与其化学重复单元不相同。
5.结晶过程：物质从液态（溶液或熔融状态）或气态形成晶体的过程。
二、概念区分：1、微构象(microconformation)与宏构象(macroconformation)微构象：即高分子的主链键构象，即是高分子主链中一个键所涉及的原子或原子团的构象宏构象：沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象，它决定高分子的形状微构象指高分子主链键构象。
宏构象指整个高分子链的形态。
由于微构象的变化所导致的高分子的宏观形态(morphology)2、应力(stress)与应变(strain)应力（σ）是受力物体截面上内力的集度,即单位面积上的作用力应变（ε）：在外力作用下，材料的几何形状和尺寸发生的变化σ=Eε，E是弹性模量。
3、侧基(side group)与端基(end group)侧基：侧基是一个主链上的分支，既不是低聚物的也不是高聚物的。
端基：端基是大分子或低聚物分子末端的结构单元4、初期结晶(primary crystallization)与二次结晶(secondary crystallization)初期结晶：物质从液态（溶液或熔融状态）或气体形成晶体。
//初期结晶是结晶期结晶完成之后的结晶过程，通常此过程的结晶速率较低。
二次结晶：指结晶后期发生在初晶结构下不完善的部位，或是发生在初始结晶残留下的非晶区的结晶现象。
二次结晶发生在初次结晶之后，结晶速率低于初次结晶速率5、质量结晶度(mass degree of crystallinity)与体积结晶度(volume degree of crystallinity)质量结晶度：结晶部分在总体中所占的重量百分数或重量分数体积结晶度：结晶部分在总体中所占的体积百分数或体积分数论述题三、什么是球晶？简单叙述球晶的结构特点及其球晶的生成条件。
球晶：球晶是以晶核为中心，呈球形对称生长的结晶形态。
结构特点：呈圆球状，是折叠链片晶的的聚集体，尺寸一般几十微米到厘米数量级。
在正交偏光显微镜下呈现特有的黑十字消光，有些出现同心环生成条件：在不存在外力和流动的情况下，高聚物从浓溶液浓溶液析出或从熔体冷却结晶时，都倾向于生成球晶四、缨状胶束模型(缨状微胞模型)(fringed-micelle model)其特点是(1) 高聚物的结构由结晶和非晶两相组成(两相结构模型)；(2) 晶粒有一定的大小和尺寸；(3) 每一个晶粒有许多分子束聚集而成；(4) 每个高分子链可以同时贯穿几个晶区和非晶区。
可解释如下事实：(1) 晶粒尺寸远小于分子链长度；(2) X-射线衍射图中，既有反映晶区存在的衍射环，又有反映非晶区存在的散射晕圈；(3) 纤维的宏观密度比由晶胞计算的密度小，又比其完全无定形材料的密度大；(4) 纤维一般可以拉伸许多倍，拉伸后又有回缩的倾向；(5) 拉伸后X-射线的衍射图由衍射环蜕变为弧形衍射斑点等。
结晶高聚物在DSC升温曲线上的双熔融峰现象并画图解释-50100t a n δTem perature(0C )αβ不同的热历史可以造成不同的结晶和熔化过程，在慢速升温过程中，由于结晶高聚物形成的片晶部分熔化，未熔化部分可作为成核点，形成熔融再结晶，这种结晶可以在更高的温度熔化，从而形成熔融双峰。
还有一种观点是结晶过程中形成了两种不同稳态的晶体，热稳定性差的在较低温度熔化，热稳定性高的在较高温度熔化，从而形成熔融双峰。
五、多数聚合物纤维含有晶区与非晶区，请设计一套测试非晶区取向度的方案 我们选择使用X-射线衍射-双折射法：用X-射线衍射法可求出晶区取向度，再结合双折射法可算出非晶区取向度。
先利用X-射线衍射测定晶区的取向度f c ，再利用量热法测定体积结晶度φ，然后采用偏光显微镜测定双折射，最后利用公式 便可计算出非晶区的取向度f a 。
其中∆n c 0和∆n a 0分别是晶区与非晶区的特征双折射； f c 和f a 分别是晶区与非晶区的取向函数。
六、绘出非晶态高聚物的温度形变曲线。
解释各力学状态和转变温度所对应的分子运动和力学性质有何不同。
(1) 玻璃态：此时由于温度较低，链段的热运动能不足以克服主链内旋转势垒，因此，链段处于被“冻结”状态。
只有侧基、链节、短支链等小尺寸运动单元的局部振动及键长和键角的变化，因此弹性模量很高(1010-1011 dyn/cm2)，形a a c c f n f n n 00)1(∆-+∆=∆φφ0cc c n n f ∆∆=0a a a n n f ∆∆=原因：含有不同的结晶形态D e f o r m a t i o n (%)A B C DE Ma Mb T g T f高聚物在定负荷下的温度形变曲线A-玻璃态；B-玻璃化转变区(皮革态)；变很小(0.01～0.1%)，具有虎克弹簧行为，质硬而脆，类似玻璃，因而称为玻璃态。
(2) 玻璃化转变区：这是一个对温度十分敏感的的区域，在3-5℃范围内，很多性质发生突变(例如线膨胀系数、模量、介电常数、折光指数等)。
从分子运动机理来看，在此温度链段已经开始“解冻”。
由于链段的运动，使分子链可以在外力的作用下伸展(或卷曲)，因此弹性模量迅速下降3-4个数量级，形变迅速增加。
这种玻璃态向高弹态的转变称为玻璃化转变。
一般把链段开始“解冻”或“冻结”的温度称为玻璃化转变温度，简称玻璃化温度。
(3) 高弹态：随温度的升高，分子的热运动能量逐渐增加，当温度升至到足以使链段自由运动时便进入高弹态。
这种状态的高聚物，受较小的力就可以发生很大形变(100～1000%)，当外力除去后形变可以恢复。
高弹态是高聚物特有的力学状态。
高弹形变是由于链段运动使分子链发生伸长与卷曲运动的宏观表现。
高弹态的弹性模量只有106～108 dyn/cm2。
在温度形变曲线上出现平台区，这是由于随着的升高，弹性回复力增加(抵抗形变能力)与形变能力增加相互抵消的结果。
(4) 粘弹转变区：这也是对温度敏感的区域。
由于温度进一步升高，链段的热运动进一步加剧，这时不仅链段运动的松弛时间缩短了，而且整个分子链移动的松弛时间也缩短到与我们实验观察的时间同数量级。
这时高聚物在外力作用下，不仅使分子链的形态改变，而且会导致分子链重心发生相对移动，高聚物开始出现粘性流动。
这个区域弹性模量下降约两个数量级。
高弹态与粘流态之间的转变温度称为粘流温度。
用Tf表示。
(5) 粘流态：温度高于Tf以后，由于链段的剧烈运动，整个链分子重心发生相对位移，即产生不可逆流动，高聚物呈现粘性液体状，因而称为粘流态。
此时弹性模量下降到105～103 dyn/cm2。
一般情况下，高聚物的玻璃态、玻璃化转变温度和高弹态决定材料的使用性能，而高聚物的粘流温度和粘流态与材料的加工密切相关。
七、请简述影响高聚物玻璃化转变温度的各种因素，并给出一种测试玻璃化转变温度的方法和简单原理。
影响因素：①结构因素(a)链结构：分子链柔性越高，T g越低。
(b)分子量：当分子量较低时，T g随分子量增加而增加；当分子量达到某一临界值时，T g不再随分子量改变。
(c)共聚：共聚物的Tg介于两个均聚物之间，并随着其中某一组分的增加而呈线性或非线性变化。
(d)共混：对于完全不相容体系存在两个T g。
(e) 交联：当分子间存在化学交联时，Tg 升高。
(f) 结晶与取向：结晶度越高，Tg 越高；取向度越大，Tg 越高。
② 外界条件(a) 升温速率：升温速率越快，测得的Tg 越高。
(b) 外力：单向外力促使链段运动，使T g 降低。
(c) 压力：压力越大，T g 越高。
(d) 测量频率：T g 随测量频率的增加而升高。
测量T g 的方法：热膨胀计法。
测量原理：利用玻璃化转变前后，聚合物体积的变化。
测试玻璃化温度的方法：(1) 利用体积变化的方法：热膨胀计法优点：升温速率可控制的很慢(2) 利用热量变化的方法：DTA ，DSC优点：样品量少，速度快，定量性好(DSC)结晶的影响：可导致无法测出T g(3) 利用力学性质变化的方法：温度形变法，动态力学方法优点：对分子运动很敏感，即使结晶度很高的试样也可测得T α(4) 利用电磁性质变化的方法：介电松弛等。
优点：对分子运动很敏感，即使结晶度很高的试样也可测得T α八、应力 – 应变曲线，指出从该曲线可获得的参数，影响强度的因素 slope:Initial modulus area:Work of rupture b σbYield point σy y 1) 应力与应变(2) 断裂强度(tenacity)(3) b 弹性模量(初始模量 initial modulus, εb )(5) 断裂功(work of rupture)(6) 功系数(work factor, work coefficient)(7) 结节强度和环扣强度(8) 回弹率影响强度的因素：① 化学结构(e) 链结构：链的规整度越高，材料的力学性能越好。
(f) 分子量：高聚物的分子量越大，材料的强度越大。
(g) 交联：随着交联度的增加，材料的强度有一个极大值。
σy 屈服应力 εy 屈服应变屈服点σb 断裂强度⎰=b d εεσ0断裂功)100(⨯-=ae ad ae L L L 回弹率(h)分子间作用力：分子间作用力越强，材料的强度越高。
②超分子结构(a)结晶度：结晶度提高，材料的力学性能变好(b)取向度：沿着纤维轴拉伸方向，材料力学性能提高。
晶粒尺寸：晶粒的体积越小，纤维的强度越大；长径比越大，纤维的强度越大。
③测试条件(a)湿度：纤维吸湿性越强，湿度影响越大。
（b）温度：温度升高，力学性能下降，(c)试样夹持长度：夹持长度越大，纤维的强度越低。
(d) 拉伸速率：拉伸速率越大，伸长率越小，强度越高。