名词解释 材料性能学
材料性能学名词解释
一、名词解释第一章力学1.真实应变一根长度为L 的杆,在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε = ,为真实应变。
2.名义应变一根长度为L 的杆,在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε=L –L /L =△L/L , ε为名义应变。
3.弹性模量材料在阶段,其和应变成线性关系(即符合),其称为弹性模量。
对各向同性体为一常数。
是原子间结合强度的一个标志。
4.弹性柔顺系数弹性体在单位应力下所发生的应变,是弹性体柔性的千种量度。
S =-μ/E ,其下标十位数为应变方向,个位数为所受应力的方向。
5.材料的蠕变对粘弹性体施加恒定应力σ时,其应变随时间而增加。
6.材料的弛豫对粘弹性体施加恒定应变ε时,则应力将随时间而减小。
7.位错增殖系数 n个位错通过试样边界时引起位错增殖,使通过边界的位错数增加到nc个,c即为位错增殖系数。
8.滞弹性一些非晶体,有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。
9.粘弹性无机固体和金属的与时间有关的弹性,即弹性形变的产生与消除需要有限时间。
10.粘性系数(粘度) 单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。
单位Pa·S. 是流体抵抗流动的量度。
11.脆性断裂构件未经明显的变形而发生的断裂。
断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。
在外力作用下,任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大超过材料的临界拉应力值时,会产生裂纹或缺陷的扩展,导致脆性断裂。
与此同时,外力引起的平均剪应力尚小于临界值,不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。
12.裂纹亚临界生长裂纹在使用应力下,随时间的推移而缓慢扩展。
其结果是裂纹尺寸逐渐加大,一旦达到临界尺寸就会失稳扩展而破坏。
13.材料的理论结合强度根据Orowan提出的原子间约束力随原子间的距离x的变化曲线(正弦曲线),得到σ=σ×sin2πx/λ,σ为理论结合强度。
单位面积的原子平面分开所作的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能,材料才能断裂,根据公式得出σ = Eγ/a 。
材料性能学名词解释
一、名词解释第一章力学1.真实应变一根长度为L 的杆,在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε= ,为真实应变。
2.名义应变一根长度为L 的杆,在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε=L –L /L =△L/L ,ε为名义应变。
3.弹性模量材料在弹性变形阶段,其应力和应变成线性关系(即符合胡克定律),其比例系数称为弹性模量。
对各向同性体为一常数。
是原子间结合强度的一个标志。
4.弹性柔顺系数弹性体在单位应力下所发生的应变,是弹性体柔性的千种量度。
S =-μ/E ,其下标十位数为应变方向,个位数为所受应力的方向。
5.材料的蠕变对粘弹性体施加恒定应力σ时,其应变随时间而增加。
6.材料的弛豫对粘弹性体施加恒定应变ε时,则应力将随时间而减小。
7.位错增殖系数n个位错通过试样边界时引起位错增殖,使通过边界的位错数增加到nc个,c即为位错增殖系数。
8.滞弹性一些非晶体,有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。
9.粘弹性无机固体和金属的与时间有关的弹性,即弹性形变的产生与消除需要有限时间。
10.粘性系数(粘度) 单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。
单位Pa·S. 是流体抵抗流动的量度。
11.脆性断裂构件未经明显的变形而发生的断裂。
断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。
在外力作用下,任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大超过材料的临界拉应力值时,会产生裂纹或缺陷的扩展,导致脆性断裂。
与此同时,外力引起的平均剪应力尚小于临界值,不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。
12.裂纹亚临界生长裂纹在使用应力下,随时间的推移而缓慢扩展。
其结果是裂纹尺寸逐渐加大,一旦达到临界尺寸就会失稳扩展而破坏。
13.材料的理论结合强度根据Orowan提出的原子间约束力随原子间的距离x的变化曲线(正弦曲线),得到σ=σ×sin2πx/λ,σ为理论结合强度。
单位面积的原子平面分开所作的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能,材料才能断裂,根据公式得出σ= Eγ/a 。
工程材料名词解释
工程材料名词解释一、性能㈠使用性能1、力学性能⑴刚度:材料抵抗弹性变形的能力。
指标为弹性模量:⑵强度:材料抵抗变形和破坏的能力。
指标:抗拉强度σ b—材料断裂前承受的最大应力。
屈服强度σ s—材料产生微量塑性变形时的应力。
条件屈服强度σ 0.2—残余塑变为0.2%时的应力。
疲劳强度σ -1—无数次交变应力作用下不发生破坏的最大应力。
⑶塑性:材料断裂前承受最大塑性变形的能力。
指标为⑷硬度:材料抵抗局部塑性变形的能力。
指标为HB、HRC。
⑸冲击韧性:材料抵抗冲击破坏的能力。
指标为αk.材料的使用温度应在冷脆转变温度以上。
⑹断裂韧性:材料抵抗内部裂纹扩展的能力。
指标为K1C。
2、化学性能⑴耐蚀性:材料在介质中抵抗腐蚀的能力。
⑵抗氧化性:材料在高温下抵抗氧化作用的能力。
3、耐磨性:材料抵抗磨损的能力。
㈡工艺性能1、铸造性能:液态金属的流动性、填充性、收缩率、偏析倾向。
2、锻造性能:成型性与变形抗力。
3、切削性能:对刀具的磨损、断屑能力及导热性。
4、焊接性能:产生焊接缺陷的倾向。
5、热处理性能:淬透性、耐回火性、二次硬化、回火脆性。
二、晶体结构㈠纯金属的晶体结构1、理想金属⑴晶体:原子呈规则排列的固体。
晶格:表示原子排列规律的空间格架。
晶胞:晶格中代表原子排列规律的最小几何单元.⑵三种常见纯金属的晶体结构⑶立方晶系的晶面指数和晶向指数①晶面指数:晶面三坐标截距值倒数取整加()②晶向指数:晶向上任一点坐标值取整加[ ]立方晶系常见的晶面和晶向⑷晶面族与晶向族指数不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。
⑸密排面和密排方向——同滑移面与滑移方向在立方晶系中,指数相同的晶面与晶向相互垂直。
2、实际金属⑴多晶体结构:由多晶粒组成的晶体结构。
晶粒:组成金属的方位不同、外形不规则的小晶体.晶界:晶粒之间的交界面。
⑵晶体缺陷—晶格不完整的部位①点缺陷空位:晶格中的空结点。
间隙原子:挤进晶格间隙中的原子。
置换原子:取代原来原子位置的外来原子。
材料力学性能及名词解释
材料力学性能及名词解释材料力学性能及名词解释1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限,即使应力不再增加,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力,Fo为试样断面积,则屈服点σs =Ps/Fo(MPa),MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2,(MPa=106Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中,从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力,Fo为试样截面面积,则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后,其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值,称为屈强比。
屈强比越大,结构零件的可靠性越高,一般碳素钢屈强比为0.6-0.65,低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高,耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
⑵洛氏硬度(HR)当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。
它是用一个支持角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。
材料性能学
材料性能学材料性能学是材料科学的一个重要分支领域,研究材料的性能与结构之间的关系。
材料性能包括力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能等多个方面。
材料性能的优劣直接影响材料的应用范围和效果。
力学性能是材料性能学的重要内容之一,涉及材料的强度、硬度、韧性、耐磨性等指标。
力学性能的研究可以通过各种试验方法来获得。
常见的试验包括拉伸试验、冲击试验、硬度试验等。
力学性能的好坏决定了材料在受力领域的应用范围,优秀的力学性能可以使材料承受更大的载荷,具有很好的抗疲劳和耐磨损能力。
热学性能是材料在热环境下的性能表现,主要包括热导率、热膨胀系数、热稳定性等指标。
热学性能的研究对于材料在高温、低温环境下的应用具有重要意义。
例如,高导热材料可以应用于散热器、热交换器等领域,而低热膨胀系数的材料则适用于高精度仪器、光学设备等需要保持稳定尺寸的领域。
电学性能是材料导电性能的表现,主要包括电导率、介电常数、电阻率等指标。
电学性能是材料应用于电子、电力工程等领域的基础。
例如,电导率高的材料可以用作导线、电极等;而具有高介电常数的材料适用于电容器、绝缘材料等。
磁学性能是材料在磁场中的性能表现,主要包括磁导率、磁饱和强度、磁滞损耗等指标。
材料的磁学性能在电子、通信、磁存储等领域有广泛应用。
例如,磁导率高的材料可以用于制造电感器件、变压器等。
光学性能是材料在光学领域的表现,主要包括透光性、折射率、反射率等指标。
材料的光学性能对于光学器件、光学传感器等的设计和制造非常重要。
例如,透明度高的材料可以用于玻璃、光电子器件等;而具有特定折射率的材料可以用于制造透镜、光纤等。
综上所述,材料性能学研究材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能、光学性能等多个方面。
材料性能的好坏直接影响材料的应用范围和效果。
在材料设计和应用领域中,常常需要从以上多个方面综合考虑,选择合适的材料。
材料性能学
说 明:
本课程对很多公式(方程)和结论的推导过程 不着重讲解,着重点放在讲述各种参数的来源、 物理意义和作用。
参考文献:
1. 无机材料物理性能,关振铎等著,清华大学 出版社,2004.11 2. 材料物理性能,陈树川等著,上海交通大学 出版社 3. 陶瓷材料物理性能,华南工学院、南京化工 学院、清华大学合著 4. Introduction to Ceramics, W.D.Kingery
先修课程 材料力学 基础知识点 应力,应变概念 拉、压、弯、扭、剪、的应力分布 材料科学 基础 相关本课程内容 各种静载力学性能测试 方法及性能指标
金属、陶瓷、聚合物的结构(化学键、 结构对各种性能的影响 晶体结构、非晶体结构、组织结构等) 塑性变形 塑性变形机制
位错理论
普通物理 晶格热振动 电工学(电流、电压、电容、电感基 本概念及安培定律) 光的基本性质(衍射、折射、反射、 干涉、散射等) 气体分子运动论 振动与波基本概念 电磁学基本概念
入射角-折射角
折射率-入射光波 长 入射波能量-反射 反射定律 波能量 光强-入射深度 光强-入射深度 朗伯定律
折射率
色散系数 反射系数 吸收系数 散射系数
四材料性能的微观本质
宏观行为(性能) 弹性变形 塑性变形 粘弹性变形 蠕变 断裂 磨损 吸热(热容) 热膨胀 热传导 磁化(磁性) 微观本质 键合在不破坏条件下的伸缩或旋转(可逆) 晶体的滑移、孪生、扭折;非晶体的黏性流 动(不可逆) 高分子链段的伸展+黏性流动 晶体滑移,晶界滑移,原子扩散 裂纹萌生+裂纹扩展 表面局部塑性变形+断裂 晶格热振动加剧 晶格热振动加剧导致晶格平衡间距加大 晶格热振动传播+自由电子传热 磁距转向
付华-材料性能学-部分习题答案解析
第一章材料的弹性变形一、填空题:1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。
2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态,它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链,它们相应是塑料、橡胶、流动树脂(胶粘剂的使用状态。
二、名词解释1.弹性变形:去除外力,物体恢复原形状。
弹性变形是可逆的2.弹性模量:拉伸时σ=EεE:弹性模量(杨氏模数)切变时τ=GγG:切变模量3.虎克定律:在弹性变形阶段,应力和应变间的关系为线性关系。
4.弹性比功定义:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,又称为弹性比能或应变比能,表示材料的弹性好坏。
三、简答:1.金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。
答:金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移,这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。
对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化,而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化,由链段移动引起,这时弹性变形可以很大。
2.非理想弹性的概念及种类。
答:非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形,是与时间有关的弹性变形。
表现为应力应变不同步,应力和应变的关系不是单值关系。
种类主要包括滞弹性,粘弹性,伪弹性和包申格效应。
3.什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?答:高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。
加载速率一定时,随温度的升高,高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化,其强度和模数降低;而在温度一定时,玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低,加载时间的加长,同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化,其强度和模数降低。
时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。
四、计算题:气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示:E=E0(1—1.9P+0.9P2) E0为无气孔时的弹性模量;P为气孔率,适用于P≤50 %。
材料性能学名词解释大全
名词解释第一章:弹性比功:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应:是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加,反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
滞弹性:是材料在加速加载或者卸载后,随时间的延长而产生的附加应变的性能,是应变落后于应力的现象。
粘弹性:是指材料在外力的作用下,弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。
内耗:在非理想弹性变形过程中,一部分被材料所吸收的加载变形功。
塑性:材料断裂前产生塑性变形的能力。
韧性:是材料力学性能,是指材料断裂前吸取塑性变形攻和断裂功的能力。
银纹:是高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷,由于它密度低,对光线反射高为银色。
超塑性:材料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。
脆性断裂:是材料断裂前基本不产生明显的宏观塑性变形,没有明显预兆,而是突然发生的快速断裂过程。
韧性断裂:是指材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。
解理断裂:在正应力作用下,由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。
剪切断裂:是材料在切应力作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。
河流花样:两相互平行但出于不同高度上的解理裂纹,通过次生解理或撕裂的方式相互连接形成台阶,同号台阶相遇变汇合长大,异号台阶相遇则相互抵消。
当台阶足够高时,便形成河流花样。
解理台阶:不能高度解理面之间存在的台阶韧窝:新的微孔在变形带内形核、长大、聚集,当其与已产生的裂纹连接时,裂纹便向前扩展形成纤维区,纤维区所在平面垂直于拉伸应力方向,纤维区的微观断口特征为韧窝。
2 材料的弹性模数主要取决因素:1)键合方式和原子结构2)晶体结构3)化学成分4)微观组织5)温度6)加载方式3决定金属材料屈服强度的因素1)晶体结构2)晶界与亚结构3)溶质元素4)第二相5)温度6)应变速率与应力状态4 金属的应变硬化的实际意义1)在加工方面:利用应变硬化和塑性变形的合理配合,可使金属进行均匀的塑性变形,保证冷变形工艺的顺利实施2)在材料应用方面:应变硬化可以使金属机件具有一定的抗偶然过载能力,保证机件的安全使用。
材料性能学名词解释
材料性能学名词解释第⼀章(单向静载下⼒学性能)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。
第⼆章(其他静载下⼒学性能)应⼒状态软性系数:不同加载条件下材料中最⼤切应⼒与正应⼒的⽐值。
剪切弹性模量:材料在扭转过程中,扭矩与切应变的⽐值。
缺⼝敏感度:常⽤试样的抗拉强度与缺⼝试样的抗拉强度的⽐值。
NSR硬度:表征材料软硬程度的⼀种性能。
⼀般认为⼀定体积内材料表⾯抵抗变形或破裂的能⼒。
抗弯强度:指材料抵抗弯曲不断裂的能⼒,主要⽤于考察陶瓷等脆性材料的强度。
第三章(冲击韧性低温脆性)冲击韧度:⼀次冲断时,冲击功与缺⼝处截⾯积的⽐值。
冲击吸收功:冲击弯曲试验中,试样变形和断裂所吸收的功。
低温脆性:当试验温度低于某⼀温度时,材料由韧性状态转变为脆性状态。
韧脆转变温度:材料在某⼀温度t下由韧变脆,冲击功明显下降。
该温度即韧脆转变温度。
迟屈服:⽤⾼于材料屈服极限的载荷以⾼加载速度作⽤于体⼼⽴⽅结构材料时,瞬间并不屈服,需在该应⼒下保持⼀段时间后才屈服的现象。
材料性能学概要课件
在机械工程领域中,材料性能的应用非常广泛。例如,在制造机械设备时,需 要选择具有适当强度、韧性和耐磨性的材料,以确保设备的稳定性和可靠性。 同时,材料性能也决定了设备的能耗和效率。
航空航天领域
总结词
航空航天领域对材料性能的要求极高,需要具备轻质、高强度、耐高温和抗腐蚀 等特性。
详细描述
在航空航天领域中,材料性能的应用至关重要。例如,飞机和火箭需要使用轻质 和高强度的材料,以减少重量和提高飞行效率。同时,材料还需要具备耐高温和 抗腐蚀的特性,以确保在极端环境下能够正常工作。
材料性能的重要性
保障安全
材料性能的优劣直接关系到工程 结构的安全性,如强度、韧性等 性能指标对避免结构失效具有重 要意义。
提高效率
材料性能的提升有助于提高设备 的运行效率,如轻质高强材料的 应用可减小设备重量,提高机动 性。
促进产业发展
材料性能的研究与开发是推动相 关产业发展的重要驱动力,如新 材料的发展对航空航天、新能源 等领域具有显著影响。
智能化材料
智能感知材料
能够感知外部刺激并作出响应的材料,如压电材料、磁致 伸缩材料等,可用于制造传感器和执行器。
智能驱动材料
具有自适应和自修复功能的材料,能够在外部刺激下改变 形状、尺寸和性质,如形状记忆合金、液晶弹性体等,可 用于制造智能机器人和智能结构。
智能信息材料
能够实现信息存储、处理和传输的材料,如非线性光学晶 体、光子晶体等,可用于制造光电子器件和光子计算机。
材料的基本性能
力学性能
01
描述材料在力作用下所表现出的 性能。
02
包括弹性、塑性、强度、韧性等 ,这些性能决定了材料在受力情 况下的行为,如抵抗拉伸、压缩 、弯曲和剪切的能力。
材料力学性能名词解释部分
力学性能指标及定义:脆性材料:弹性变形,然后断裂塑性材料:弹性变形,塑性变形低塑性变形材料:无颈缩高塑性材料:有颈缩弹性:是材料的可逆变形。
本质:晶体点阵内的原子具有抵抗相互分开、接近或剪切移动的性质。
弹性模量Ε:表明材料对弹性形变的抗力,代表了材料的刚度。
(斜率)弹性极限ζe:材料发生最大弹性形变时的应力值。
弹性比功W e:材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力。
W e=1/2ζeεe=εe2/2Ε(面积)普弹形变(高分子):应力与应变的关系符合胡克定律,变形由分子链内部键长和键角发生变化产生。
高弹形变(高分子):分子链在外力作用下,原先卷曲的链沿受力方向逐渐伸展产生,伸展长度与应力不成线性关系。
弹性的不完整性:应变滞后于应力。
本质:组织的不均匀性,使材料受应力作用时各晶粒的应变不均匀或应变明显受时间的影响。
弹性后效:加载时应变落后于应力而和时间有关的现象称为正弹性后效;反之,卸载时应变落后于应力的现象称为反弹性后效。
弹性滞后:由于正反弹性后效使得应力-应变得到的封闭回线内耗:加载时消耗于材料的的变形功大于卸载时材料所放出的变形功,因而有部分变形功被材料所吸收,这被吸收的功为内耗。
(例子:①音响效果好的元件要求内耗小such as音叉、琴弦等②机件在运转时常伴有振动,需要良好的消振材料such as灰口铸铁)包申格效应:金属材料预先经少量塑性变形后再同向加载,弹性极限升高,反之降低的现象。
与位错运动所受阻力有关。
(例子:高速运转部件预先进行高速离心处理,有利于提高材料的抗变形能力。
)超弹性材料:材料在外力作用下产生远大于其弹性极限时的应变量,外力去除自动恢复其变形的现象。
脆性:弹性极限前断裂(断裂前不产生塑性变形的性质)韧性:断裂前单位体积材料所吸收的变性能和断裂能,即外力所作的功①弹性变形能②塑性变形能③断裂能塑性:材料在断裂前发生的永久型变形(不可逆变形)塑性变形:位错在外力的作用下发生滑移和孪生。
材料性能学复习资料
第一篇材料的力学性能第一章材料的弹性变形一、名词解释1、弹性变形:外力去除后,变形消失而恢复原状的变形。
P42弹性模量:表示材料对弹性变形的抗力,即材料在弹性变形范兩内,产生单位弹性应变的需应力。
P103、比例极限:是保证材料的弹性变形按正比例关系变化的最大应力。
P154、弹性极限:是材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。
P155、弹性比功:是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
P156、包格申效应: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%), 而后再同向加载,规定残余伸长应力增加,反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
P207、内耗:在加载变形过程中,被材料吸收的功称为内耗。
P21二、填空题1、金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗(变形)和(断裂)的能力。
P22、低碳钢拉伸试验的过程可以分为(弹性变形)、(塑性变形)和(断裂)三个阶段。
P2三、选择题1、表示金属材料刚度的性能指标是(B )。
P10A比例极限B弹性模量C弹性比功2、弹簧作为广泛应用的减振或储能元件,应具有较高的(C )<> P16A塑性B弹性模量C弹性比功D硬度3、下列材料中(C )最适宜制作弹簧。
A 08 钢B 45 钢C 60Si:Mn C T12 钢4、下列因素中,对金属材料弹性模量影响最小的因素是(D )。
A化学成分B键合方式C晶体结构D晶粒大小四、问答题影响金属材料弹性模量的因素有哪些?为什么说它是组织不敬感参数?答:影响金属材料弹性模量的因素有:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、温度及加载方式和速度。
弹性模量是组织不敬感参数,材料的晶粒大小和热处理对弹性模量的影响很小。
因为它是原子间结合力的反映和度量。
P11第二章材料的塑性变形一、名词解释1、塑性变形:材料在外力的作用于下,产生的不能恢复的永久变形。
P242、塑性:材料在外力作用下,能产生永久变形而不断裂的能力。
P523、屈服强度:表征材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力。
性能学总复习
材料性能学总复习资料第一章 作业11.掌握以下物理概念:强度、屈服强度、抗拉强度、塑性、弹性、延伸率、断面收缩率、弹性模量、比例极限、弹性极限、弹性比功、包申格效应、弹性后效、弹性滞后环强度:指的是构件抵抗破坏的能力。
屈服强度:材料屈服时对应的应力值也就是材料抵抗起始塑性变形或产生微量塑性变形的能力,这一应力值称为材料的屈服强度。
抗拉强度:材料最大均匀塑性变形的抗力。
塑性:是指在外力作用下,材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
弹性:材料受载后产生一定的变形,而卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性。
延伸率:材料拉伸后的截面面积变化量与原始截面面积的比值。
断面收缩率:材料拉断后,缩颈处横截面积的最大减缩量与原始截面面积的百分比。
弹性模量:弹性模数是产生100%弹性变形所需的应力。
比例极限:是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力。
弹性极限:是材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。
弹性比功:又称为弹性必能,是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力。
包申格效应:是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加,反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。
弹性后效:又称滞弹性,是指材料在快速加载或卸载后,随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。
弹性滞后环:在非理想弹性的情况下,由于应力和应变不同步,是加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线,这个封闭回线称为弹性滞后环。
2、衡量弹性的高低用什么指标,为什么提高材料的弹性极限能够改善弹性? 衡量弹性的高低通常用弹性比功来衡量E a e e 22σ=,所以提高弹性极限可以提高弹性比功。
3、材料的弹性模数主要取决哪些因素?凡是影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模数。
主要有:键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度及加载方式和速度。
4、一直径2.5mm ,长度为200.0mm 的杆,在2000N 的载荷作用下,直径缩至2.2mm ,试求(1)杆的最终长度;(2)在该载荷作用下的真实应力和真实应变;(3)在该载荷作用下的工程应力和工程应变。
材料性能学历年真题及答案
一、名词解释低温脆性: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。
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。
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。
滞弹性: 在快速加载、卸载后,随着时间的延长产生附加弹性应变的现象。
缺口敏感度:常用缺口试样的抗拉强度与等截面尺寸的光滑试样的抗拉强度的比值表征材料缺口敏感性的指标,往往又称为缺口强度比。
断裂功:裂纹产生、扩展所消耗的能量。
比强度::按单位质量计算的材料的强度,其值等于材料强度与其密度之比,是衡量材料轻质高强性能的重要指标。
.缺口效应:构件由于存在缺口(广义缺口)引起外形突变处应力急剧上升,应力分布和塑性变形行为出现变化的现象。
解理断裂:材料在拉应力的作用下原于间结合破坏,沿一定的结晶学平面(即所谓“解理面”)劈开的断裂过程。
应力集中系数:构件中最大应力与名义应力(或者平均应力)的比值,写为KT。
高周疲劳:在较低的应力水平下经过很高的循环次数后(通常N>105)试件发生的疲劳现象。
弹性比功:又称弹性应变能密度,指金属吸收变形功不发生永久变形的能力,是开始塑性变形前单位体积金属所能吸收的最大弹性变形功。
材料性能学期末考试
中原工学院材料与化工学院材料性能学《材控专业课后习题》第一章材料在单向拉伸时的力学性能1-1名词解释1.弹性比功:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力.2.包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形,而后再同向加载,规定残余伸长应力增加,反向加载,规定残余伸长应力降低的现象.其来源于金属材料中的位错运动所受阻力的变化。
可通过热处理(再结晶退火)消除。
3.塑性:材料断裂前产生塑性变形的能力4.韧性:材料变形时吸收变形力的能力5.脆性断裂(弹性断裂):材料断裂前不发生塑性变形,而裂纹的扩展速度往往很快。
断口呈现与正应力垂直,宏观上比较齐平光亮,为放射状或结晶状。
6.韧性断裂(延性断裂或者塑性断裂):材料断裂前及断裂过程中产生明显塑性变形的断裂过程。
断口呈现暗灰色、纤维状。
7.剪切断裂:材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成断裂.断口呈现锋利的楔形或微孔聚集型,即出现大量韧窝。
8.河流花样:解理裂缝相交处会形成台阶,呈现出形似地球上的河流状形貌9.解理台阶:解理裂纹的扩展往往是沿晶面指数相同的一族相互平行,但位于“不同高度”的晶面进行的。
不同高度的解理面存在台阶。
10.韧窝:通过孔洞形核、长大和连接而导致韧性断裂的断口1—3材料的弹性模数主要取决于什么因素?答:影响弹性模数的因素:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间1—4决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些?答:1、晶体结构:屈服是位错运动,因此单晶体理论屈服强度=临界切应力2、晶界和亚结构:晶界是位错运动的重要障碍,晶界越多,常温时材料的屈服强度增加。
晶粒越细小,亚结构越多,位错运动受阻越多,屈服强度越大。
3、溶质元素:由于溶质原子与溶剂原子直径不同,在溶质原子周围形成晶格畸变应力场,其与位错应力场相互作用,使位错运动受阻,增大屈服强度.固溶强化、柯氏气团强化、沉淀强化、时效强化、弥散强化4、第二相:弥散分布的均匀细小的第二相有利于提高屈服强度5、环境因素对屈服强度的影响1)温度的影响:温度升高,屈服强度降低,但变化趋势因不同晶格类型而异。
材料力学性能名词解释
1.刚度:指材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。
工程商,弹性模量被称为材料的刚度。
2.形变强化:随着塑性变形量的增加,金属流变强度也增加,这种现象称为形变强化或加工硬化。
3.弹性极限:材料有弹性形变过渡到弹-塑性变形时的应力。
4.滞弹性:在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象。
5.包申格效应:金属材料经过预先加载产生少量塑性变形(残余应变为1%~4%),卸载后再同向加载,规定残余伸长应力(弹性极限或屈服强度)增加;反向加载,规定残余伸长应为降低(特别是弹性极限在反向加载时几乎降低到0)的现象。
6.弹性变形:材料在外力作用下产生变形,当外力取消后,材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。
这种可恢复的变形称为弹性变形。
7.弹性比功:表示单位体积金属材料吸收弹性变形功的能力,又称弹性比应变能。
8.抗拉强度:韧性金属式样拉断过程中最大力所对应的应力,称为抗拉强度。
9.韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
10.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。
11.磨损:机件表面相接触并做相对运动时,表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑,使表面材料逐渐损失,造成表面损伤的现象。
12.冲击韧性:在冲击载荷作用下,金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
13.应力腐蚀开裂:金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下,经过一段时间后所产生的低应力脆断现象,称为应力腐蚀断裂。
14.等温强度:晶粒强度与晶界强度相等的温度。
15.缺口效应:绝大多数机件的横截面都不是均匀而无变化的光滑体,往往存在截面的急剧变化,如键槽、油孔、轴肩、螺纹、退刀槽及焊缝等,这种截面变化的部分可视为“缺口”,由于缺口的存在,在载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化,产生所谓的缺口效应。
16.腐蚀疲劳:化工设备中许多金属材料构件都工作在腐蚀的环境中,同时还承受着交变载荷的作用。
材料性能学
名词解释脆断现象。
名义应力指载荷除以试样的原始截面积A0得到的应力。
真实应力指载荷除以受载后实际的截面面积A得到的应力。
强度是指某种材料抵抗破坏的能力。
刚度是指某种构件或结构抵抗变形的能力。
硬度指材料抵抗压入或划伤的能力。
耐磨性是材料抵抗磨损的性能。
低应力脆断指造成构件在“许用应力”以下发生的断裂。
形变织构是多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优取向的组织。
冲击载荷变形但不破坏的能力。
指开始发生屈服的点所对应的应力。
应变硬化同下加工硬化指金属材料经冷加工变形后,强度(硬度)显著提高,而塑性则很快下降的现象。
弹性变形指材料在外力作用下产生可逆变形,如果外力不超过某个限度,在外力去除后能够恢复固有形状和尺寸的可逆变形。
名义屈服极限指对于没有明显屈服阶段的塑性材料,当产生的塑性应变ε=0.2 %时所对应的应力。
一、材料在单向静拉伸载荷下的力学性能1.画出低碳钢、高碳钢和铸铁拉伸时的应力—应变曲线;低碳钢试样拉伸过程中颈缩现象出现在应力-应变图的哪一个阶段(抗拉强度、最高点以后)?吕德斯带(Lüders Band)出现在哪一个阶段?(出现在屈服台阶上)材料种类对应力—应变曲线如何产生影响?(3)吕德斯带是在拉伸时,试样表面出现的与拉伸轴呈45°角的粗糙不平的皱纹。
在屈服阶段(屈服平台)产生的与拉伸轴线成45度角的局部屈服带,该屈服带在屈服平台阶段迅速扩散到整个试样直到屈服阶段结束。
2.衡量材料弹性、塑性、冲击断裂韧性和断裂韧度的指标有哪些?各自的影响因素有哪些?弹性指标E(冷加工塑性变形后E值略降(4%—6%),大变形所产生的变形织构将引起E 的各向异性,沿变形方向E值最大;温度升高使得原子间距增加,E值下降;碳钢温度每升高100℃,E值下降3%—5%,但是在-50—50℃范围内变化不大。
弹性模量主要取决于金属、拉伸伸长率、断面收缩率。
冲击断裂韧性:冲击韧度。
原子本性和晶格类型);塑性指标S断裂韧度的指标KIC 、GIC、JIC。
材料性能学复习总结(王从曾版)
材料性能学课后习题答案(王从曾版)第一章1、名词解释弹性比功We:材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功,又称弹性比能或应变比能。
包申格效应:金属材料经预先加载,产生少量塑性变形(1-4%),然后再同向加载,弹性极限(屈服极限)增加,反向加载,σe降低的现象。
滞弹性:材料在快速加载或则卸载后,随时间的延长而产生的附加弹性应变得性能。
粘弹性:材料在外力作用下,弹性和粘性两种变形机制同时存在的力学行为。
表现为应变对应力的响应(或反之)不是瞬时完成,而需要通过一个馳豫过程,但卸载后应变逐渐恢复,不留残余变形。
表现形式:应力松驰:恒定温度和形变作用下,材料内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。
蠕变:恒定应力作用下,试样应变随时间变化的现象。
高分子材料当外力去除后,这部分蠕变可缓慢恢复。
伪弹性:在一定温度条件下,当应力达到一定水平后,金属或合金将由应力诱发马氏体相变,伴随应力诱发相变产生大幅度弹性变形的现象。
伪弹性变形量60%左右。
工程应用:形状记忆合金内耗:在非理想弹性条件下,由于应力-应变不同步,使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线,这个封闭回线称为弹性滞后环。
存在弹性滞后环的现象说明加载材料时吸收的变形功大于卸载时材料释放的变形功,有一部分加载变形功被材料所吸收。
这部分在变形过程中被吸收的功称为材料的内耗,其大小可用回线面积度量。
塑性:指金属材料断裂前发生塑性变形的能力。
脆性:指金属材料受力时没有发生塑性变形而直接断裂的能力。
韧性:指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力,或指材料抵抗裂纹扩展的能力。
银纹:高分子材料在变形过程中产生的一种缺陷,其密度低对光线的反射能力很高,看起来呈银色,故称银纹。
其内部为有取向的纤维和空洞交织分布。
超塑性:是指材料在一定的内部条件和外部条件下,呈现非常大的伸长率而不发生颈缩和断裂的现象。
脆性断裂:材料未经明显的宏观塑性变形而发生的断裂。
断口平齐而光亮,且与正应力垂直,断口呈人字或放射花样。
材料性能学名词解释
材料性能学名词解释材料性能学是材料科学中的一个重要分支,研究材料的物理、化学、力学等性质以及材料的制备、加工、应用等问题。
在材料性能学中,有很多专业术语和名词,这些名词的理解和掌握对于理解材料的性能及其应用具有极为重要的意义。
下面对一些材料性能学的重要名词进行解释。
1. 强度强度是指材料抵抗外部应力的能力。
在材料的破坏临界点之前,强度越高,材料的抗拉、抗压能力越强。
强度可以分为拉伸强度、压缩强度、屈服强度等。
2. 韧性韧性是指在受到外力作用时,材料发生塑性变形能够存活的能力。
通俗地说,韧性就是材料的延展性和韧度。
相比强度,韧性更加重要,因为韧性可使材料在破坏前先发生塑性变形,从而在保证力学性能的前提下确保材料的安全性。
3. 均匀性均匀性指的是材料中的各向同性,即同一性能指标在不同方向上的值相等。
对于材料的研究和使用,均匀性也是非常重要的,因为失去了均匀性,就很难保证材料的性能。
4. 硬度硬度是指材料抵抗划痕、压痕或穿透的能力。
硬度的大小反映了材料的更加微观的特性,例如晶格形态、断裂韧度等。
5. 粘性粘性是指材料抵抗拉伸过程中的变形能力。
材料的粘性反映了材料的点缀(由于孔洞、杂质和缺陷)程度和其化学成分。
粘性的大小也是材料性能的重要指标之一。
6. 疲劳性疲劳性是指材料在长期重复载荷作用下产生的损伤。
对于一些长期受力的材料,如机械设备、建筑结构等,疲劳性能的好坏对于材料的长期稳定性有很大的影响。
7. 耐腐蚀性耐腐蚀性是指材料在化学溶液等环境中的耐受性。
材料的耐腐蚀性主要取决于其化学成分、晶格结构及其表面处理方式等因素。
8. 热膨胀系数热膨胀系数是指材料在温度变化时的膨胀性。
热膨胀系数的大小反映了材料的热胀冷缩的程度和材料的热稳定性,在一些高温工况下具有重要的应用价值。
9. 弹性模量弹性模量是指材料在受到外力作用下的变形(弹性变形)能力。
它反映了材料的弹性特征,也是材料设计和制造中的重要参数之一。
综上所述,材料性能学的专业术语和名词众多,但是掌握这些概念,对于衡量材料性能、选择材料、设计材料具有重要意义。
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名词解释:1.韧性断裂:材料断裂前及断裂过程中产生明显宏观塑性变形的断裂过程。
2.应力状态软性系数:不同加载情况下材料最大切应力τmax与最大正应力σmax的比值。
3.冲击韧性:冲击试样的冲击吸收功除以试样缺口横截面积的商,aK。
4.低应力脆断:当容器或构件存在宏观裂纹时,在应力水平不高,甚至低于材料屈服极限的情况下所发生的突然断裂现象称为低应力脆断。
5.断裂力学在承认宏观裂纹前提下利用力学分析原理定量和研究裂纹扩展规律裂纹体断裂。
6.疲劳极限:材料能长久经受的最大交变应力。
7.摩擦:接触物体间的一种阻碍运动的现象。
8.磨损:在摩擦作用下物体相对运动时,表面逐渐分离出磨屑从而不断损伤的现象。
20.声子:质点热振动能量是量子化的,能级间隔hv,hv是这种量子化弹性波的最小单位,称为量子或声子。
21.德拜温度:所有金属在高于某一特定温度后,其摩尔热容接近一个常数。
22.能带(允带):能被电子所占有的准连续能级。
23.N型半导体:四价的本征半导体Si、Ge,掺入少量五价的杂质元素,出现若干束缚电子。
24.P型半导体:四价的本征半导体Si、Ge等,掺入少量三价的杂质元素25.弗仑克尔缺陷:一定温度下,某些原子能够获得较大的热运动能量,挤入晶体原子间的空隙位置,形成间隙原子,这种间隙原子和空位成对出现的缺陷称为弗仑克尔缺陷。
26.肖特基缺陷:在晶体内部形成空位,而表面则产生新原子层,结果是晶体内部产生空位但没有间隙原子,这种缺陷称为肖特基缺陷。
大题1.为什么满足格里菲斯公式是断裂的必要不充分条件:充分条件,裂纹尖端的集中应力大于等于理论断裂强度。
裂纹尖端最大应力σmax=σ[1+(a/ρ)0.5]≈2σ(a/ρ)0.5=(Eγs/a0)0.5,ρ-裂纹尖端曲半径。
充分条件:σc=(Eγsρ/4aa0)0.5讨论:①ρ=a0, σc=(Eγs/4a0)0.5,充分条件公式系数=0.5必要条件公式系数=0.8π)。
此时满足必要条件,同时满足充分条件,故可按格菲公式计算。
②当ρ=3a0时,σc=(3Eγs/4a0)0.5,此时充分条件公式系数>0.8,故虽满足格菲公式,裂纹并不扩展。
2.①液压万能材料试验机:40CrNiMo调制钢试样(拉伸试验)。
W18Cr4V钢淬火会火试样(压缩试验);灰铸铁试样(压缩试验)。
②扭转试验机:20Cr渗碳淬火钢(扭转试验),硬度高、高疲劳强度,韧性强。
3.维氏硬度:①渗碳层的硬度分布;⑥仪表小黄铜齿轮;布氏硬度:③灰铸铁;洛氏硬度:②淬火钢;④硬质合金;⑩高速钢刀具。
显微硬度:⑤鉴别钢中的隐晶马氏体与残余奥氏体回跳法:⑦龙门刨床导轨;⑨火车圆弹簧4.论述金属材料疲劳破坏的过程:1.疲劳裂纹的形成。
①在驻留滑移带(永留或再现的循环滑移带)形成。
②在挤出脊和侵入沟形成,原因是应力应变集中。
③在晶界开裂,夹杂物,第二相与基体界面分离处形成。
2.疲劳裂纹的扩展:Ⅰ阶段是沿着最大切应力方向向内扩展。
其中多数微裂纹并不继续扩展,成为不扩展裂纹,只有个别微裂纹可沿至几十微米。
Ⅱ阶段,沿垂直拉应力方向向前扩展形成主裂纹,直至最后形成剪切唇为止。
5.韧性断裂的断裂与疲劳断裂的异同点:1.断裂发生:①韧性断裂是在工作应力不高的情况下发生低应力脆断;②疲劳断裂是循环应力引起的延时断裂,也属脆断。
2.受载情况:①是在静载荷作用下产生的K I>K I C;②是在变载荷作用下发生的。
3.断口特征:①断裂有三个特征区:纤维区、放射区、剪切唇;②有三个特征区:疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区。
4.断裂过程:①的断裂过程存在先天裂纹,有亚临界和失稳扩展;②不存在先天裂纹,有裂纹的形成和扩展。
6.何谓接触疲劳,根据剥落裂纹起始位置及形态的差异,接触疲劳为哪三类过程?(论述)①是两接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦时,交变接触压应力长期作用使材料表面疲劳损伤,局部区域出现小片或小块状材料剥落,而使材料磨损的现象。
②麻点剥落(点蚀)、浅层剥落、深层剥落(表面压碎)。
③深度在0.1-0.2mm的小块剥落称点蚀,剥落形状为不对称V型针状或痘状凹坑。
浅层剥落深度一般为0.2-0.4mm,剥块底部大致与表面平行,裂纹沿与表面成锐角或直角扩展。
深层剥落深度与表面强化层深相当(>0.4),剥落时裂纹垂直于表面扩展。
19.①T↑,一定频率v的振子占据高能级的几率增加,低频率的振子需要激发到高能及需要的hv值比较小,先激发占据高能级。
T再↑,高频率的振子hv值也得到满足,激发到高能级,激发声子数↑显著,②T →0K,kT<<hv,吸收的能量很小,最低频率的振子也不能被激发到更高的能级,没有声子被激发。
③当T↑, kT>>hv,最大频率的振子也被激发到高能级,kT=hvmax,即,德拜特征温度,所有振子占据高能级的几率为1, T 再↑,不同频率的振子获得能量占据更高能级所激发的声子数相同。
20.影响无机非金属材料热传导的因素:1.温度的影响:热导率λ=1/3Cυl,υ可以看作常数①T对C的影响T=0K,C=0;T< θD; C∝T3;T>> θD C≈3R②T对平均自由程l的影响:T ↑,声子碰撞几率↑,l↓,热阻↑,λ↓, T ↓,声子碰撞几率↓,l↑,热阻↓,λ↑③T对λ的影响T=0K,C=0, λ=0↓,T ↑, C∝T3,l是上限值,λ∝T3,λ↑;T 再↑, T< θD, C∝T3,l随T↑而↓,λ升高速度↓;T= θD , C≈3R , l随T↑而↓ , λ↓;T> θD,l是下限值↓,λ趋于定值;T 再↑↑,光子导热,λ↑2.显微结构的影响①结晶构造的影响晶体结构愈复杂,晶格振动的非谐性程度愈大,格波受到的散射愈大,因此,声子平均自由程较小,热导率较低,②各向异性晶体的热导率:非等轴晶系的晶体热导率呈各向异性。
温度升高,晶体结构总是趋于更好的对称。
因此,不同方向的λ差异变小。
③多晶体与单晶体的热导率④非晶体的热导率。
21.T↑,金属中参与导电电子数和电子速度几乎不受影响,导带中nef,一定。
T↑使得电子—声子,电子—电子之间的散射几率增加,l↓,σ↓,电阻率p ↑。
温度较高时,正离子能量增加,声子数增加,电子的散射主要是电子和声子之间的相互作用。
当温度接近于0K时(T<2K),声子数很少,电子的散射主要是电子与电子间的相互作用,并应以ρ∝T2的规律趋于零,但对大多数金属,此时的电阻率表现为一常数,ρ=ρ’。
这是点阵畸变造成的残留电阻所引起,即ρ’为残留电阻率。
22.半导体电阻率-温度关系:①低温区:n0=nD+, 相同温度下,非本征半导体电子浓度,比本征半导体大得多,但对温度的依赖性小。
②中温区: n0=ND, 电子浓度基本与温度无关。
这个温度对于,非本征半导体材料来说非常重要,(半导体的使用温度)。
耗尽区的上限温度越高表示此种半导体的使用温度越高。
③高温区:本征激发区23.影响离子电导率的因素:①唯一的导电机理②两种导电机理(斜率先小后大)这是由于杂质活化能比基本点阵离子的活化能小许多的缘故。
③两种导电机理(斜率先大后小)两种杂质离子的电导④导电机理复杂.24.帕耳帖效应内容:将铜、铋两根金属丝的端点互相连接(A,B处)成为一闭合回路。
将两根铋丝分别接到直流电源的正、负极上,通电。
结果:通电后发现A接头变冷,吸热效应;B接头变热,发生了放热效应,这个现象称为帕尔帖热电效应。
应用——制冷当金属导线两端,温度不同,通过电流,发现,若电流方向与热端方向一致时产生放热,反之吸热。
这就是汤姆逊效应。
把两种不同的金属导体1,2组成闭合回路,两接点分别置于T1和T2(设T1>T2)两不同温度时,则在回路中就会产生热电势,形成回路电流。
这种现象称塞贝克效应。
塞贝克效应的应用——用于温度测量的热电偶9.腐蚀:金属和环境之间的物理-化学作用,其结果使金属的性能发生变化,可导致金属、环境或由它们组成的体系的功能受到损伤。
10.高温腐蚀:金属在高温环境下与环境中的氧、硫、氮、碳等发生反应导致金属的变质或破坏的过程。
11.电极电位:金属与溶剂间产生的电位差构成的。
12.平衡电极电位:当金属电极上只有一个确定的电极反应,并且该反应处于动态平衡,即金属的溶解速度等于金属离子的沉淀速度。
在此平衡过程中,电极获得了一个不变的电位值,该电位值通常称为平衡电极电位。
13.极化,当电极上有净电流通过时,将引起电极电位显著偏离未通电时的电位。
14.阳极极化:原电池通过阳极电流之后,阳极电位向正的方向移动的现象。
15.阴极极化:通过阴极电流之后,原电池的阴极电位向负的方向移动的现象。
16.电偶腐蚀:当两种金属或合金相接触,在溶液中可以发现在该液中电位较负的金属腐蚀速度加大,而电位较正的金属受到保护。
17.电动序是指金属在标准条件下的电极电势次序,即标准电极电势次序。
.18.电偶序:在某给定环境中,以实测的金属和合金的自然腐蚀电位高低,依次排列的顺序。
19.晶间腐蚀:常用金属及合金都是由多晶体组成,有大量晶界和相界。
在某种介质条件下,金属腐蚀可沿晶界进行,造成晶间腐蚀。
使晶粒之间失去结合力,金属强度丧失,导致构件过早破坏.7.日常生活中烟囱使用镀锌钢而不使用镀锡钢,为什么。
①Zn比钢的电极电位低,会形成一层很薄的碱碳酸锌Zn(OH)-2CO3d的保护膜,Zn做阳极,机体做阴极,形成牺牲阳极的保护电极;②Sn比钢电位高,当表面有破损后会形成小阳极,大阴极的电池加速腐蚀。
8.热力学判据:M + O2→MO2;范托霍夫等温方程式:ΔG=-RTlnK p + RTlnQ p;标准吉布斯自由能变化的定义:ΔGθ=-RTlnK p;ΔG=-RTln(αMO2/αM P O2)+ RTln(α’MO2/α’M P’O2)由于MO2和M均为固态物质,活度为1。
ΔG=-RTln(1/P O2)+ RTln(1/P’O2)P O2是给定温度下MO2的分解压,P’O2气相中的氧分压。
若P’O2> P O2,则ΔG T<0,反应向生成MO2方向进行;若 P’O2= P O2则ΔG T=0,金属高温氧化反应达到平衡;若 P’O2< P O2,则ΔG T> 0,则反应向MO2分解方向进行。
9.高温氧化历程:(金属离子和氧通过氧化膜扩展的3种途径)①金属离子单向向外扩散,在氧化物/气体界面上进行反应。
②氧单向向内扩散,在金属/氧化物界面上进行反应。
③两个方向的扩散,即金属离子向外扩散,氧同时向内扩散,两者在氧化膜中相遇并进行反应。
10.氧化膜的保护性、完整性之间的关系;什么是完整性?氧化膜的完整性是氧化膜具有保护性的必要条件;氧化膜完整性——毕林-彼得沃尔斯原理它也称PB比。