南昌大学 材料性能学B部分.doc

一、 填空题(每空 1 分，共20分) 得分评阅人 。 1、微孔聚集型断裂的微观特征是 韧窝 ；解理断裂的微观特征主要有解理台阶 、 河流 和 舌状花样 。2、应力状态系数值越大，表示应力状态越 软 ，材料越容易产生塑性变形和韧性断裂 。为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数值大 的实验方法，如 压缩实验 等。3、R表示材料的材料的 疲劳强度 ；疲劳裂纹最易在材料的表面 产生；为提高材料的疲劳寿命可采取表面喷丸和滚压 、 表面淬火 和 表面化学热处理 等措施。 4、电场周期破坏的来源是：晶格热振动、杂质的引入、位错、裂缝等。5、对介质损耗的主要影响因素是 频率 和 温度 。6、在垂直入射的情况下，光在界面上的反射的多少取决于两种介质的相对折射率二、 名词解释题(每题 4 分，共20 分)得分评阅人 1. 包申格效应：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。2. 热释电效应：是衡量材料软硬程度的一种力学性能指标，其定义为在给定的载荷下材料对形成表面压痕或划痕的抵抗能力。3. 低温脆性：当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状。4. 磁致伸缩：铁磁物质磁化时，沿磁化方向发生长度的伸长或缩短的现象。5. 光电导：光的照射使材料的电阻率下降的现象。三、 简答题(每题 6 分，共 42 分) 得分评阅人 1. 简述金属晶体的塑性变形机制和多晶体材料的塑性变形特点。金属材料常见的塑性变形机理为晶体的滑移和孪生两种。（2分）多晶体金属材料塑性变形的主要特点：(1) 各晶粒变形的不同时性和不均匀性;（2分）(2) 各晶粒变形的相互协调性。（2分）2. 简述疲劳破坏的基本特征。疲劳破坏的基本特征是：（1）它是一种“潜藏”的失效方式，在静载下无论显示脆性与否，在疲劳断裂时都不会产生明显的塑性变形，断裂常常是突发性的，没有预兆。（2分）（2）疲劳对缺陷(缺门、裂纹及组织)十分敏感；（2分）（3）疲劳破坏属低应力循环延时断裂；（2分）3、阐述持久强度的概念及其表示方法。持久强度是在给定温度T下，规定试验时间t内发生断裂的应力值（4分），用Tt表示。（2分）4、TiO2广泛应用于不透明搪瓷釉。其中的光散射颗粒是什么？颗粒的什么特性使这些釉获得高度不透明的品质？答：其中的光散射颗粒是TiO2（3分），该颗粒不与玻璃相互作用，且颗粒与基体材料的相对折射率很大，再加上颗粒尺寸与光的波长基本相等，则使釉获得高度不透明的品质（3分）。5、下面图中示出的两种晶体各起什么作用？产生了什么样的光学效应？ 答：第一种晶体Nd3 ：YAG为线性光学晶体，由基质和激活离子组成，基质的作用主要是为激活离子（发光中心）提供一个合适的晶格场，使之受激发射，发射基频激光的作用，产生线性光学效应。（2分）第二种晶体KTP为非线性光学晶体，当基频激光通过时，产生二次非线性光学效应，将频率为的入射光变换成频率为2的出射光，称为二次谐波发生（SHG）。（2分）将Nd3 ：YAG激光器输出的波长为1.064m的基频激光，通过KTP晶体后，产生波长为0.532m的倍频激光，即绿光，可用于眼科医疗、水下摄影和激光测距等方面。（2分）6、将两种不同金属联成回路，如果两接点处温度不同，在回路中会产生哪些热电效应？其基本原理如何？答：将两种不同金属联成回路，如果两接点处温度不同，在回路中会产生三种热电效应：帕尔帖效应、汤姆逊效应和赛贝克效应。（3分）其基本原理是不同金属中，自由电子具有不同的能量状态。同一金属处于不同温度时，自由电子的能量状态和自由电子浓度也不同。当两种金属相互接触时，在界面处将产生一个静电势，即接触电势差。这种接触电势差的产生是由于两种金属中电子逸出功不同及两种金属中电子浓度不同造成的。由于接触电势差的存在，即产生三种热电效应。（3分）7、什么是铁电体？铁电体具有哪些共同特性？答：在热释电晶体中，有若干种点群的晶体不但在某温度范围内具有自发极化，且自发极化有两个或多个可能的取向，在不超过晶体击穿电场强度的电场作用下，其取向可以随电场改变，这种特性称为铁电性。具有这种性质的晶体称为铁电体。（3分）铁电体的共同特性为：（1）具有电滞回线；（2）具有结构相变温度，即居里点；（3）具有临界特性。（3分）第 8 页 共 6页四、 问答分析计算题(每题分数单列，共 18 分) 得分评阅人 1. 分析内外因素对材料拉伸性能的影响。（8分）考虑的内外因素包括键结构、晶体结构、微观组织结构（晶粒大小、第二相、溶质原子溶度等）、温度及加载方式（加载速率及应力状态等）。主要分析对强度（屈服强度及抗拉强度）、塑性的影响。如果考生分析了对弹性性能、断裂方式等的影响可以考虑补充给分。2. 已知由某种钢材制作的大型厚板结构（属平面应变），承受的工作应力为=540MPa，板中心有一穿透裂纹（），裂纹的长度为2a=6mm，钢料的性能指标如下表所示：（10分）温度（）（Mpa）KIC（MPa*m1/2）-55100030-258505007509060680130试求：a）该构件在哪个温度点使用时是安全的？ b）该构件在0和60时的塑性区大小R。 解：已知=560MPa 裂纹长度为2a=6mm，于是a=0.003mm； 构件为大型厚板结构，属平面应变。a） 在-50下，因此裂纹尖端应力场强度因子因此在-50下是不安全的。在-30下，因此，裂纹尖端应力场强度因子因此在-30下是不安全的。在0下，因此