材料科学第四章 习题.doc

第四章 复习题1. 影响材料弹性模量的因素有哪些？原子结构，温度，合金成分与组织，冷加工2. 滞弹性内耗是常见的一种内耗方式，滞弹性内耗的特点都有哪些？1）因应力-应变方程是线性的，所以滞弹性内耗同模量亏损、振幅无关，但与频率有关。2）因在每一个应力值下有一个应变平衡值，故当外力加应力撤除后，不会留下永久形变。3）滞弹性内耗和模量亏损与温度有关，并存在激活能。3. 滑移的晶体学特征都有哪些？1）晶体相对平行滑动后在表面上形成滑移带。2）每个滑移带是由一群靠得很近的滑移线构成，滑移线间距约为20nm，滑移线间的相对位移量大约为200nm。3）滑移集中在某些晶面上，滑移带之间的晶片没有发生滑移。4）滑移线的形状与晶体结构有关，面心立方和密排六方结构晶体的滑移线是直线，而体心立方结构晶体的则是波浪状的。4. 材料的屈服和吕德斯带的定义都是什么？屈服：指达到一定的变形应力之后材料开始从弹性状态非均匀地向弹-塑性状态过渡。吕德斯带：在不连续的屈服现象中出现的屈服现象区。5. 什么是应变时效？应变时效：材料在载荷作用下产生应变并表现出明显屈服行为，卸载后进行自然时效或人工时效，再进行拉伸时，屈服行为又重新出现且上屈服点升高的现象。6. 单晶体的加工硬化分哪几个阶段？1）第I阶段，称为易滑移阶段。在这个阶段中晶体中只有一个滑移系统开动，位错分布不均匀，主滑移面的位错密度增长较快，而林位错密度增长较慢。当初应力达到临界切应力之后，应力增加不多，便能发生相当大的变形。这阶段加工硬化率较小。2）第II阶段，称为线性硬化阶段。在这个阶段中晶体次滑移系统开动，林位错的密度增加很快。随着应变量增大，应力线性增长，这阶段加工硬化率较大。3) 第III阶段，称为抛物线型硬化阶段。随形变增加，应力上升缓慢，呈抛物线型，加工硬化率逐步下降而起始应力及硬化系数都随着温度的升高而减小。7. 影响再结晶的因素有哪些？1）预变形度 预变形度越大再结晶温度越低。2）晶粒度 晶粒度越小越，再结晶容易。3）杂质与合金元素 微量杂质或合金元素就会导致再结晶温度有较大的差异。4）层错能 层错能越高，再结晶过程越难进行。5）形变温度、形变方式、加热速度等对再结晶温度也有显著影响。附加题一、名词弛豫过程：随着时间的延续，逐步趋向于平衡态的过程。应力弛豫：突然施加一恒应变，应力有一个瞬时增值，随着时间的缓慢增加最后逐渐松弛到平衡值的现象。内 耗:由于内部原因而使振动能消耗的现象。塑性变形：去除引起变形的外力之后，物体仍能保持的那一部分永久变形。加工硬化:随流变过程进行，材料的塑性变形抗力不断增加的现象。热 加 工：晶体在完全再结晶条件下进行的塑性变形。蠕变：材料承受应力时，应变随着时间的推移缓慢地达到其所应当达到的应变的缓慢而连续的塑性变形。超塑性：材料在特定的条件下拉伸时可获得特别大的均匀塑性延伸的现象。二、简答1、按基本特征，材料变形分哪几种？弹性变形、塑性变形，粘性变形2、按温度，材料变形分哪几种？低温变形、高温变形3、金属材料拉伸曲线分哪几种类型？有锯齿状平台、有直线状平台、不出现平台4、真应力-应变曲线排除了应力-应变曲线中的哪种假象？排除了应力-应变曲线中应力下降的假象？5、理想弹性变形的两个基本特征？应力-应变是单值线性函数关系，加或去应力时，应变瞬时达到平衡值6、弹性模量的意义？表征材料对弹性变形的抗力，其值大小反映了材料弹性变形的难易程度7、刚度的物理意义？构件产生单位应变所需的外力8、弹性变形的实质？原子自平衡位置产生可逆位移9、实际固体滞弹性的特征？在加载或去载时，应变不是瞬时达到其平衡值，而是通过弛豫过程来完成其变化的。10、单晶体塑性变形的基本方式？滑移、孪生、扭折11、形变速率对屈服应力有何影响？形变速率增大，下屈服点增加 12、低碳钢应变时效后性能有何变化？强度升高，延性下降13、面心立方结构单晶体加工硬化曲线分哪几个阶段？易滑移阶段、线性硬化阶段、抛物线性硬化阶段14、典型的退火过程分哪几个阶段？回复、再结晶、晶粒长大15、回复的驱动力？形变时储存的畸变能16、再结晶的驱动力？冷加工储能17、纯金属再结晶形核机制包括哪几种？大角晶界迁移形核，亚晶聚合形核，亚晶界迁移形核18、形变量与再结晶温度的关系？形变量增大，再结晶温度下降，并逐步趋于一稳定值19、形变量与再结晶晶粒大小的关系？形变量越小，再结晶晶粒尺寸越大20、再结晶晶粒大小与温度的关系？再结晶晶粒随温度升高而长大21、影响再结晶温度的因素？形变量、温度、金属的纯度、原始晶粒大小22、再结晶晶粒长大的驱动力？晶界能的减少23、再结晶晶粒长大的规律？晶粒长大按抛物线规律进行24、晶体高温形变有哪两种常见的形式？热加工、蠕变三、简述题1、理想弹性体与实际固体弹性变形的主要区别？理想弹性体的应力与应变同步，即在瞬时达到平衡，并服从胡克定律E=s/e；实际固体受力后，即使在弹性范围内，应变落后于应力，需要一段时间，应变和应力才能建立对应关系。2、实际固体产生弛豫的原因？物体受力变形要受到整个物体各处畸变的影响与制约，在引起畸变的信号都传回到施力区域之前，形变不能达到与应力相对应的数值。3、明显屈服点现象的柯垂尔理论？钢经过退火后，C或N原子扩散到刃型位错附近，形成柯垂尔气团，把位错钉扎住，位错不易运动；当应力加大到上屈服点时，位错从气团中挣脱出来而变成自由位错，因此使它继续运动的力可以较小，这就是下屈服点。4、控制消除明显屈服点现象的方法？1）进行冲击生产前进行预变形，且使预变形量略大于屈服应变量；2）加入少量强碳氮化物形成元素，降低固溶态间隙溶质原子含量，消除或减轻溶质原子对位错的钉扎作用。 5、多晶体塑性变形的特征？1）滑移在晶界受阻，不容易直接传到相邻晶粒，表现出塑性变形抗力较高；2）一个晶粒的变形必须和相邻各晶粒的变形相协调，以保持材料的连续性；3）多晶体塑性变形具有不均匀性，各晶粒之间的变形不均匀，每个晶粒内部的变形也不均匀。6、回复的机制？1）温度较低时，回复机制主要是过剩空位的消失，包括：空位迁移到金属的自由表面或晶界而消失，空位与塑性变形所产生的间隙原子结合而消失，空位与位错发生交互作用而消失，空位聚集成空位片，然后崩塌成位错环。2）温度较高时，回复机制主要和位错的滑移和攀移有关，通过滑移和攀移使同一滑移面上或不同滑移面上的异号位错相消，而同号位错垂直于滑移面纵向排列，位错密度下降，位错重排成较稳定的组态。四、论述题1、低碳退火钢材塑性变形过程？1）随着应力的增加，弹性变形量增大，位错滑移、塞积，产生应力集中，且应力集中越来越严重；2）当应力达到上屈服点时，试样肩部应力集中达到最大，局部塑性变形在此产生，并由此向试样的横截面扩大而形成吕德斯带；3）吕德斯带向整个试样扩展，试样形变增加，应力保持下屈服点；4）一个吕德斯带扩展的同时，还可能产生新的吕德斯带并参与扩展，每产生一个新的吕德斯带，载荷应力就会跳动一次，形成一个屈服齿；5）试样上布满吕德斯带后，拉伸曲线再次上升，直至试样断裂。2、目前关于屈服点现象的理论解释？假定退火以后，可以自由运动的位错都被或绝大部分被溶质原子钉扎住，自由运动的位错密度很低，而切应变的速率是和自由运动的位错密度成正比的；在上屈服点时应该有