材料性能与测试-习题集

材料性能与测试习题绪论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；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 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？2) 金属材料应变硬化的概念和实际意义。3) 高分子材料的塑性变形机理。4) 拉伸断裂包括几种类型？什么是拉伸断口三要素？如何具体分析实际构件的断裂提示：参考课件的具体分析实例简单作答？3、计算：1) 已知钢的杨氏模量为210GPa，问直径2.5mm,长度120mm的线材承受450N载荷时变形量是多少? 若采用同样长度的铝材来承受同样的载荷，并且变形量要求也相同，问铝丝直径应为多少？(EAl=70GPa) 若用W(E=388 GPa)、钢化玻璃(E=345MPa)和尼龙线(E=2.83GPa)呢？2) 一个拉伸试样，标距50mm，直径13mm，实验后将试样对接起来后测量标距81mm，伸长率多少？若缩颈处最小直径6.9mm, 断面收缩率是多少？第二章 其它静载下力学性能1、名词解释： 应力状态软性系数 剪切弹性模量 抗弯强度 缺口敏感度 硬度2、简答 1) 简述硬度测试的类型、原理和优缺点？至少回答三种2) 简述扭转实验、弯曲实验的特点？渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学性能常用的方法是什么？3) 有下述材料需要测量硬度，试说明选用何种硬度实验方法？为什么？a. 渗碳层的硬度分布，b. 淬火钢，c. 灰口铸铁，d. 硬质合金，e. 仪表小黄铜齿轮，f. 高速工具钢，g. 双相钢中的铁素体和马氏体，h. Ni基高温合金，i. Al合金中的析出强化相，j. 5吨重的大型铸件，k. 野外矿物第三章 冲击韧性和低温脆性1、名词解释：冲击韧度 冲击吸收功 低温脆性 韧脆转变温度 迟屈服2、简答 1) 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法检验和评定？提示：低中强度的体心立方金属、Zn等对温度敏感的材料，高强度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能2) 影响材料低温脆性的因素有哪些？3、计算： 某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表，温度()冲击功(J)温度()冲击功(J)6075104040750203570-2052560-501试计算：a. 绘制冲击功温度关系曲线；b. 试确定韧脆转变温度；c. 要为汽车减震器选择一种钢，它在10时所需的最小冲击功为10J，问此种钢适合此项应用么？第四章 断裂韧性 1、名词解释：应力场强度因子 断裂韧度 低应力脆断 2、简答 a. 格里菲斯公式计算的断裂强度和理论断裂强度差异？奥罗万修正计算适用范围？b. Kl和KlC的异同？c. 断裂韧性的影响因素有哪些？如何提高材料的断裂韧性？3、计算：a. 有一材料，模量E200GPa, 单位面积的表面能S8 J/m2, 试计算在70MPa的拉应力作用下，该裂纹的临界裂纹长度？若该材料裂纹尖端的变形塑性功P400 J/m2，该裂纹的临界裂纹长度又为多少？利用格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算b. 已知-Fe的(100)晶面是解理面，其表面能是2 J/m2，杨氏模量E200 GPa，晶格常数a00.25nm，试计算其理论断裂强度？c. 马氏体时效钢的屈服强度是2100MPa，断裂韧度66MPam1/2，用这种材料制造飞机起落架，最大设计应力为屈服强度的70，若可检测到的裂纹长度为2.5mm，试计算其应力强度因子，判断材料的使用安全性。提示：假设存在的是小的边缘裂纹，采用有限宽板单边直裂纹模型，2ba; 若存在的是穿透裂纹，则应用无限大板穿透裂纹模型计算第五章 疲劳性能1、名词解释：循环应力 贝纹线 疲劳条带 疲劳强度 过载持久值 热疲劳 2、简答 a. 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点？b. 疲劳断口宏观断口和微观断口分别有什么特征？c. 列出至少四条提高金属疲劳性能的措施3、计算：a. 某材料的应力幅和失效循环周次如下：应力幅(MPa)失效循环周次(104)500140073501027510025010002251000试绘制SN曲线，并确定疲劳极限；如设计要求最少疲劳寿命105次，则许用的最大循环应力是多少？b. 某压力容器受到升压降压交变应力120MPa作用，计算得知该容器允许的临界裂纹长度2ac125mm，检查发现该容器有一长度2a42mm的周向穿透裂纹，假设疲劳裂纹扩展符合Paris公式，假设疲劳扩展系数C21010，n3，试计算该容器的疲劳寿命和循环10万次后的疲劳裂纹长度是多少？第六章 磨损性能1、名词解释： 磨损 接触疲劳 2、简答a. 简述常见的磨损类型和特点？如何提高材料的耐磨粒磨损抗力？b. 试从提高材料疲劳强度、接触疲劳、耐磨性观点出发，分析化学热处理时应注意的事项。c. 简述非金属材料陶瓷、高分子材料的磨损特点？第七章 高温性能1、名词解释：蠕变 蠕变极限 持久强度 应力松弛2、简答a. 列出至少四个提高金属蠕变性能的措施b. 高温蠕变变形的机理有哪几种？3、计算： 稳态蠕变(即蠕变第二阶段)的本构方程Anexp(-Q/RT)，某耐热钢538下的蠕变系数A1.161024，n8，激活能Q100kcal/mol，R为摩尔气体常数8.31J/molK，试计算该钢在500时应力150MPa下的蠕变速率； 第八章 耐腐蚀性能1、名词解释：电化学腐蚀 缝隙腐蚀 电偶腐蚀 钝化2、简答a. 为什么说材料的腐蚀是一个自发过程？b. 原电池和腐蚀原电池的区别是什么？c. 应力腐蚀断裂的条件和特征是什么？d. 简述材料氧化腐蚀的测量方法和仪器。e. 列出至少四种防止金属材料腐蚀的措施。 第九章 电性能1、名词解释：电介质、极化强度、铁电体、压电效应、热释电效应、热电效应2、填空题a. 从极化的质点类型看，电介质的总极化一般包括三部分：_、_、 _ ；从是否消耗能量的角度看，电介质的极化分为_和_两类，其中_是弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量；而_的完成需要一定的时间，是非弹性的，消耗一定的能量。b. 电介质在电场作用下产生损耗的形式主要有_和_两种；当外界条件一定时，介质损耗只与etgd有关，而etgd仅由_决定，称为_。 c. 电介质材料在电场强度超过某一临界值时会发生介质的击穿，通常击穿类型可分为_、_、_三类。d. 铁电体具有_、 和_三大特征。e. 测量电阻常用的方法有 、 、 和 。f. 金属的热电现象包括 、 和 三个基本热电效应。3、简答题：a. 简述电介质、压电体、热释电体、铁电体之间的关系。 b. 为什么金属的电阻随温度升高而增大，半导体的电阻随温度升高减小？c. 表征超导体性能的三个主要指标是什么？目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是什么？e. 一般来说金属的电导率要高于陶瓷和聚合物，请举例说明这个规律并不绝对正确。第十章 磁性能1、名词解释： 磁化强度 矫顽力 饱和磁化强度 磁导率和磁化率 剩余磁感应强度 磁畴 趋肤效应2、简答：a. 物质的磁性可分为几类？各自的特点和区别？b. 说明冲击法测量材料磁性能的原理.c. 简述常用的磁性材料分类及其主要特点。d. 什么是自发磁化？铁磁体形成的条件是什么？有人说“铁磁性金属没有抗磁性”，对么？为什么？e. 哪些磁性能参数是组织敏感的？哪些是不敏感的？f. 交变磁化下能量损耗包括哪些？g. 电子行业用的坡莫合金线圈一般是绕起来以后再退火，为什么不在绕之前退火？提示：加工对磁性的影响3、计算： a. 铁原子具有2.2波尔磁子，试求铁的饱和磁化强度Ms。(铁的相对原子质量55.9，密度7.87)b. 在外场H5105A/m下，某材料磁感应强度B0.63T, 试计算该材料的磁化率和磁导率？属于哪一类磁性？若外场为200A/m