材料性能學課后習題與解答

1、免費共享緒論什么是材料的性能？包括哪些方面？提示材料的性能定量地反映了材料在給定外界條件 下的行為；解：材料的性能是指材料在給定外界條件下所表現出的可定量測量的 行為表現。包括。力學性能（拉、壓、扭、彎、硬、磨、韌、疲） 物理性能（熱、光、電、磁）（“化學性能（老化、腐蝕）第一章 單向靜載下力學性能1、名詞解釋：彈性變形 塑性變形 彈性極限 彈性比功 包申格 效應彈性模量滯彈性內耗韌性超塑性韌窩 解：彈性變形.；材料受載后產生變形，卸載后這部分變形消逝，材 料恢復到原來的狀態(tài)的性質。塑性變形：微觀結構的相鄰部分產生永久性位移，并不引起材料破裂的現象。彈性極限：彈性變形過度到彈-塑性變形（屈服變

2、形）時的應力。彈性比功：彈性變形過程中吸收變形功的能力。包申格效應：材料預先加載產生少量塑性變形，卸載后再同向 加載，規(guī)定殘余應力（彈性極限或屈服強度）增加； 反向加載，規(guī)定殘余應力降低的現象。彈性模量：工程上被稱為材料的剛度，表征材料對彈性變形的抗力。實質是產生100%彈性變形所需的應力。滯彈性：快速加載或卸載后，材料隨時間的延長而產生的附加彈性應變的性能。內耗： 加載時材料吸收的變形功大于卸載是材料釋放的變形功，即有部分變形功倍材料吸收，這部分被吸收的功稱為材料的內耗。韌性：材料斷裂前吸收塑性變形功和斷裂功的能力。超塑性：在一定條件下，呈現非常大的伸長率(約1000%)而不發(fā)生縮頸和斷裂的

3、現象。韌窩：微孔聚集形斷裂后的微觀斷口。2、簡答(1) 材料的彈性模量有那些影響因素？為什么說它是結構不敏感指標？解：鍵合方式和原子結構，共價鍵、金屬鍵、離子鍵 E高，分 子鍵E低原子半徑大，E小，反之亦然。晶體結構，單晶材 料在彈性模量在不同取向上呈各向異性，沿密排面E 大，多晶材料為各晶粒的統(tǒng)計平均值；非晶材料各向E同性?；瘜W成分，微觀組織G)溫度，溫度升高，E下降加載條件、負 載時間。對金屬、陶瓷類材料的 E 沒有影響。高聚物的 E 隨負 載時間延長而降低，發(fā)生松弛。(2) 金屬材料應變硬化的概念和實際意義。解：材料進入塑性變形階段后，隨著變形量增大，形變應力不斷提高的現象稱為應變硬化。

4、意義 加工方面，是金屬進行均勻的 塑性變形，保證冷變形工藝的順利實施。應用方面，是金屬機件具有一定的抗偶然過載能力，保證機件使用安全。0對不能進行熱處理強化的金屬材料進行強化的重要手段。(3) 高分子材料的塑性變形機理。解：結晶高分子的塑性變形是由薄晶轉變?yōu)檠貞Ψ较蚺帕械奈⒗w維束的過程；非晶高分子材料則是在正應力下形成銀紋或在切應力下無取向的分子鏈局部轉變?yōu)榕帕械睦w維束的過程。(4)拉伸斷裂包括幾種類型？什么是拉伸斷口三要 素？如何具體分析實際構件的斷裂提示：參考課件的 具體分析實例簡單作答?解：按宏觀塑性變形分為脆性斷裂和韌性斷裂。 按裂紋擴展可分為 穿晶斷裂和沿晶斷裂。按微觀斷裂機理分為

5、解理斷裂和剪切斷裂。 按 作用力分為正斷和切斷。拉開斷口的三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切 唇。對實際構件進行斷裂分析首先進行 宏觀檢測：目測構件表面 外觀；低倍酸洗觀察；宏觀斷面分析。 o掃描電鏡分析g)x射線能 譜分析 金相分析硬度及有效硬化層測定。3、計算1)已知鋼的楊氏模量為210GPa問直徑2.5mnte度 120mm勺線材承受450N載荷時變形量是多少？若采用 同樣長度的鋁材來承受同樣的載荷，并且變形量要求 也相同，問鋁絲直徑應為多少？(EAi=70GPa)若用 W(E=388 GPa)、鋼化玻璃(E=345MPa和尼龍線 (E=2.83GPa)?解：已知：E=210GPa , d=2

6、.5mm ,Li=120mm 尸450N：c-=F/S=E；=：L/L0 . ：L =164.5.F E1 / S1 = F E2 / S2.d2 = Ei /E2 d. dAl 二 Je/Eai *d =；210/70 2.5mm =4.33mm dW = . E/ Ew *d = .210/388 *2.5mm= 1.83mm d鋼化=J E / E鋼化 d = J210/3452.5mm= 1.95mm，d尼龍=JE/E尼龍d = j210/2.832.5mm = 21.5mm2) 一個拉伸試樣，標距50mm直徑13mm實驗后 將試樣對接起來后測量標距81mm伸長率多少？若縮 頸處最小直

7、徑6.9mm,斷面收縮率是多少？解：已知：L0 =50mm d0 =13mm LK =81mm dK =6 . 9m m斷后伸長率、，,Lk/Lo 100% = (81 -50)/50 100% =62%斷面收縮率 .222:=(Ao-A)/Ao 100% -(13 -6.9 )/13 100% =71.8%第二章 其它靜載下力學性能1、名詞解釋：應力狀態(tài)軟性系數 剪切彈性模量 抗彎強度 缺口 敏感度硬度解：應力狀態(tài)軟性系數：不同加載條件下材料中最大切應力與正應力的比值。剪切彈性模量：材料在扭轉過程中，扭矩與切應變的比值。缺口敏感度：常用試樣的抗拉強度與缺口試樣的抗拉強度的比值。NSR硬度：表

8、征材料軟硬程度的一種性能。一般認為一定體積內材料表面抵抗變形或破裂的能力。1）簡述硬度測試的類型、原理和優(yōu)缺點？至少回 答三種解：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度。布氏硬度：原理是用一定大小的載荷，把直徑為D的淬火鋼球 或硬質合金球壓入試樣表面，保持規(guī)定時間后卸載載荷，測 量試樣表面的殘留壓痕直徑 d,求壓痕的表面積。將單位壓 痕面積承受的平均壓力規(guī)定為布氏硬度。優(yōu)點是壓痕面積大 反映較大區(qū)域內各組成相的平均性能，適合灰鑄鐵、軸承合 金測量，實驗數據穩(wěn)定，重復性高。缺點是不宜在成品上直 接檢驗，硬度不同要更換壓頭直徑 D和載荷F,壓痕直徑測 量較麻煩。洛氏硬度：原理是通過測量壓痕深度值來

9、表示硬度。優(yōu)點是采 用不同的標尺，可以測量各種軟硬不同和厚薄不一樣的材料 的硬度，壓痕小，可對工件直接進行檢驗，操作簡便迅速。 缺點是壓痕小，代表性差，重復性差、分散度大，不同標尺 的硬度值不能直接進行比較，不能互換。不宜在極薄的工件 上直接進行檢驗。肖氏硬度：原理是將具有一定質量的帶有金剛石或合金鋼球的 重錘從一定高度落向試樣表面，用重錘的回落高度來表征材 料的硬度。優(yōu)點是使用方便，便于攜帶，可測現場大型工件的硬度。 缺點是實驗結果受人為因素影響較大， 測量精度低。2) 簡述扭轉實驗、 彎曲實驗的特點？滲碳淬火鋼、陶瓷玻璃試樣研究其力學性能常用的方法是什么？解：扭轉實驗的特點是扭轉實驗的應力

10、狀態(tài)軟性系數較拉伸的應力狀態(tài)軟性系數高。 可對表面強化處理工藝進行研究和對機件的熱處理表面質量進行檢驗。扭轉實驗時試樣截面的應力分布為表面最大。圓柱試樣在扭轉時，不產生縮頸現象， 塑性變形始終均勻。 可用來精確評定拉伸時出現縮頸的高塑性材料的形變能力和變形抗力。扭轉時正應力 與切應力大致相等，可測定材料的切斷強度。彎曲試驗的特點是：彎曲加載時受拉的一側的應力狀態(tài)基本與靜拉伸相同， 且不存在試樣拉伸時試樣偏斜造成對實驗結果的影響。 可以用來由于太硬而不好加工拉伸試樣的脆性材料的斷裂強度。彎曲試驗時，截面上應力分布表面最大。可以比較和評定材料表面處理的質量。0塑性材料的Ffmax 曲線最后部分可任

11、意伸長。滲碳淬火鋼、陶瓷玻璃試樣研究其力學性能常用的方法是扭轉實驗。3) 有下述材料需要測量硬度，試說明選用何種硬度實驗方法？為什么？a. 滲碳層的硬度分布， b. 淬火鋼， c. 灰口鑄鐵，d. 硬質合金， e. 儀表小黃銅齒輪， f. 高速工具鋼， g. 雙相鋼中的鐵素體和馬氏體， h. Ni 基高溫合金， i. Al 合金中的析出強化相， j. 5 噸重的大型鑄件， k. 野外礦物解：a、 e、 g、 i 使用維氏硬度。 b、 c、 d、 f 、 h 可使用洛氏硬度。bx c可使用布氏硬度。j使用肖氏硬度。k使用莫氏硬度。第三章 沖擊韌性和低溫脆性1、名詞解釋：沖擊韌度 沖擊吸收功 低溫

12、脆性 韌脆轉變溫度遲屈服解：沖擊韌度：一次沖斷時，沖擊功與缺口處截面積的比值。沖擊吸收功：沖擊彎曲試驗中，試樣變形和斷裂所吸收的功。低溫脆性：當試驗溫度低于某一溫度時，材料由韌性狀態(tài)轉變 為脆性狀態(tài)。韌脆轉變溫度：材料在某一溫度 t下由韌變脆，沖擊功明顯下 降。該溫度即韌脆轉變溫度。遲屈服：用高于材料屈服極限的載荷以高加載速度作用于體心 立方結構材料時，瞬間并不屈服，需在該應力下保持一段時 間后才屈服的現象。2、簡答1)缺口沖擊韌性實驗能評定哪些材料的低溫脆 性？哪些材料不能用此方法檢驗和評定？提示：低中 強度的體心立方金屬、Zn等對溫度敏感的材料，高強 度鋼、鋁合金以及面心立方金屬、陶瓷材料

13、等不能 解：缺口沖擊韌性實驗能評定中、低強度機構鋼的低溫脆性。面心 立方金屬及合金如氏體鋼和鋁合金不能用此方法檢驗和評2)影響材料低溫脆性的因素有哪些？解：。晶體結構，體心立方存在低溫脆性，面心立方及其合金一 般不存在低溫脆性。0化學成分，間隙溶質原子含量增加， 韌脆轉變溫度提高。 0顯微組織，細化晶粒課是材料韌性 增加。金相組織也有影響，低強度水平時，組織不同的剛， 索氏體最佳。 溫度，在某一范圍內碳鋼和某些合金可能 出現藍脆。加載速率，提高加載速率韌脆轉變溫度提高。 試樣形狀和尺寸，缺口曲率半徑越小，韌脆轉變溫度越 高。3、計算：某低碳鋼的擺錘系列沖擊實驗列于下表，溫度 (C)沖擊功(J)

14、溫度(C)沖擊功(J)6075104040750203570r -20512560-501試計算：a.繪制沖擊功一溫度關系曲線;沖擊吸收功一溫度曲線t/ cb.試確定韌脆轉變溫度；解：石 Akt 圖知，NDT=-20C FTP=40Cc.要為汽車減震器選擇一種鋼，它在-10c時所需的最小沖擊功為10J,問此種鋼適合此項應用么？解：c:此種鋼不適合。第四章斷裂韌性1、名詞解釋：應力場強度因子斷裂韌度低應力脆斷解：應力場強度因子：反映裂紋尖端應力場強度的參量。斷裂韌度：當應力場強度因子增大到一臨界值， 帶裂紋的材料發(fā)生斷裂，該臨界值稱為斷裂韌性。低應力脆斷：在材料存在宏觀裂紋時，在應力水平不高，甚

15、至低于屈服極限時材料發(fā)生脆性斷裂的現象。2、簡答a.格里菲斯公式計算的斷裂強度和理論斷裂強度 差異？奧羅萬修正計算適用范圍？解：理論強度與 = 叵2aL格里菲斯斷裂強度仃g=j2ER/na.二g /二m = ,2E s /: a / . E s /a0 :、a0/a奧羅萬修正計算適用平面應力狀態(tài)和平面應變狀態(tài)。b. Kl和KlC的異同？解：Ki是力學度量，它不僅隨外加應力和裂紋長度的變化而變化， 也和裂紋的形狀類型，以及加載方式有關，但它和材料本身的固有性能無關。而斷裂韌性Kic則是反映材料阻止裂紋擴展的能力，因此是材料本身的特性。c.斷裂韌性的影響因素有哪些？如何提高材料的斷裂韌性？解：外因

16、，材料的厚度不同，厚度增大斷裂韌性增大，當厚度 增大到一定程度后斷裂韌性穩(wěn)定。溫度下降斷裂韌性下降， 應變速率上升，斷裂韌性下降。O內因。金屬材料，能細化晶粒的元素提高斷裂韌性；形成金屬化合物和析出第二相 降低斷裂韌性。晶粒尺寸和相結構，面心立方斷裂韌性高， 奧氏體大于鐵素體和馬氏體鋼。細化晶粒，斷裂韌性提高。 夾雜和第二相，脆性夾雜和第二相降低斷裂韌性，韌性第二 相提高斷裂韌性。提高材料的斷裂韌性可以通過 亞溫淬火超高溫淬火形變 熱處理等方法實現。3、計算：a.有一材料，模量 E = 200GPa,單位面積的表面能 Ts= 8 J/m2,試計算在70MPa的拉應力作用下，該裂紋 的臨界裂紋長

17、度？若該材料裂紋尖端的變形塑性功丫 p=400 J/m；該裂紋的臨界裂紋長度又為多少？利用 格里菲斯公式和奧羅萬修正公式計算解：由格里菲斯公式得% =2a = 2E s/二2 =2 200 109 8-(7C2 10j = 0.65mm由奧羅萬修正公式得ac=2a=2E(s 0/二二2 =2 2 200 10A9 (8 400) (7C2 102 二)= 0.02imb.已知a -Fe的(100函面是解理面，其表面能是 2 J/M,楊氏模量E = 200 GPa晶格常數Sb=0.25nm試 計算其理論斷裂強度?解：Cm =E s/% = .200 10A9 2/(0.125 10A. = 56

18、.57GPac.馬氏體時效鋼的屈服強度是 2100MPa斷裂韌度 66MPa m1/2,用這種材料制造飛機起落架，最大設計 應力為屈服強度的70%,若可檢測到的裂紋長度為2.5mm試計算其應力強度因子，判斷材料的使用安全 性。提示：假設存在的是小的邊緣裂紋，采用有限寬 板單邊直裂紋模型，2ba;若存在的是穿透裂紋，則 應用無限大板寬透裂紋模型計算解： Q KI =1.12仃病=1.12黑0.7黑2100-10A6 7 ,2.5父10A二=145.9MPa m1/2 :Ki Kic不安全 KI 7-J二a=0.7 2100 10A6 .二 2.5 10 = 130.3MPa m1/2:Ki Ki

19、c二不安全第五章疲勞性能1、名詞解釋：循環(huán)應力貝紋線疲勞條帶疲勞強度過載持久值熱疲勞解：循環(huán)應力：周期性變化的應力貝文線：疲勞裂紋擴展區(qū)留下的海灘狀條紋。疲勞條帶： 略呈彎曲并相互平行的溝槽狀花樣， 與裂紋擴展方向垂直，疲勞斷裂時留下的微觀痕跡。疲勞強度：指定疲勞壽命下，材料能夠承受的上限循環(huán)應力。過載持久值： 材料在高于疲勞強度的一定應力下工作， 發(fā)生疲勞斷裂的應力循環(huán)周次。熱疲勞： 機件在由溫度循環(huán)變化產生的循環(huán)熱應力及熱應變作用下，發(fā)生的疲勞。2、簡答a. 比較金屬材料、陶瓷材料、高分子材料和復合材料疲勞斷裂的特點？解：金屬材料的裂紋擴展分兩個階段沿切應力最大方向向內擴展沿垂直拉應力方向

20、向前擴展。疲勞斷口一般由疲勞源、 疲勞區(qū)、 瞬斷區(qū)組成。 有貝文線 （宏觀） 和疲勞條帶 （微觀）陶瓷材料裂紋尖端不存在循環(huán)應力的疲勞效應，裂紋同樣經歷萌生、擴展和瞬斷過程。對材料的表面缺陷十分敏感，強烈依賴于 KI 、環(huán)境、成分、組織結構，不易觀察到疲勞貝文線和條帶，沒有明顯的疲勞區(qū)和瞬斷區(qū)。高分子材料在高循環(huán)應力作用下出現銀紋， 銀紋轉變?yōu)榱鸭y并擴展，導致疲勞破壞。低應力條件下，疲勞應變軟化。分子鏈間剪切滑移產生微孔洞， 隨后產生宏觀裂紋。 循環(huán)應力作用下溫度升高，產生熱疲勞失效。復合材料有多種損傷形式，如界面脫落、分層、纖維斷裂等，不會發(fā)生瞬時的疲勞破壞，較大應變會使纖維基體變形不協調引

21、起開裂，形成疲勞源。疲勞性能和纖維取向有關。b. 疲勞斷口宏觀斷口和微觀斷口分別有什么特征？解：宏觀斷口有三個特征區(qū)：疲勞源、疲勞裂紋擴展區(qū)、瞬斷區(qū)。疲勞源是疲勞裂紋萌生的策源地，多在機件表面常和缺口、裂紋等缺陷及內部冶金缺陷有關，比較光亮，表面硬度有所提高，可以是一個也可以是多個。o疲勞裂紋擴展區(qū)斷口較光滑并分布有貝文線，有時還有裂紋擴展臺階，斷口光10免費共享滑是疲勞源區(qū)的連續(xù)，程度隨裂紋向前擴展而逐漸減弱，貝 文線是最典型的特征。0瞬斷區(qū)斷口粗糙，脆性斷口呈結晶 狀，韌性斷裂在心部平面應變區(qū)呈放射狀或人字紋，邊緣應c.解:力區(qū)有剪切唇存在。一般在疲勞源對側。列出至少四條提高金屬疲勞性能的

22、措施噴丸處理表面熱處理 復合強化次載鍛煉3、計算：a.某材料的應力幅和失效循環(huán)周次如下:應力幅(MPa)失效循環(huán)周 次(1(4)500140073501027510025010002251000試繪制S- N曲線，并確定疲勞極限；如設計要 求最少疲勞壽命105次，則許用的最大循環(huán)應力是多 少？解：ii免費共享550S 500S 450附400350應3002502000 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10000000000 00循環(huán)周次/NX 10八-4由圖知，疲勞極限=250MPa設計壽命最少10A5時，最大需用循環(huán)應力為275MPab.某壓力容器受到升壓降壓交變應力

23、 a = 120MPa 作用，計算得知該容器允許的臨界裂紋長度2a-125mm檢查發(fā)現該容器有一長度 2a= 42mm勺周向穿r r -Ir A 一 八、 /rtr、r r r，擴展系數C= 2X 10T, n=3,試計算該容器的疲勞壽命和循環(huán)10萬次后的疲勞裂紋長度是多少？ 解：設裂紋為無線大板穿透裂紋，則KI - - . a: KI - 二 a20由Paris公式 獸=641）。得62.5 10C(二3/2 , 2110Aa da解得N=3016當N=10萬次時2a=第六章 磨損性能1、名詞解釋：磨損 接觸疲勞解：磨損：物體表面相互摩擦時，材料自表面逐漸減少時的過程。接觸疲勞：兩材料作滾動

24、或滾動加滑動摩擦時，交變接觸壓應力長期作用使得材料表面疲勞磨損，局部區(qū)域出現小片或者小塊材料剝落而產生的疲勞。2、簡答a. 簡述常見的磨損類型和特點？如何提高材料的耐磨粒磨損抗力？解：常見的磨損類型和特點有粘著磨損，特點是機件表面有大小不等的結疤。0磨粒磨損，摩擦面上有擦傷或明顯犁皺 紋。腐蝕磨損，氧化磨損，磨損產物為氧化物如紅褐色 的三氧化二鐵。 接觸疲勞磨損，出現許多豆狀、貝殼狀 或不規(guī)則形狀的凹坑。提高磨粒磨損的抗力可以選用高硬度韌性好的材料或使用表面硬化的材料。b. 試從提高材料疲勞強度、接觸疲勞、耐磨性觀點出發(fā)，分析化學熱處理時應注意的事項。解： 化學熱處理過程中采用球化退火處理和高

25、溫回火，減小碳化物粒度并使之分布均勻。 采取適當的去應力退火工藝使材料在一定范圍內保持殘余應力，提高疲勞強度和耐磨性。c述非金屬材料陶瓷、高分子材料的磨損特點？解：陶瓷材料對表面狀態(tài)極為敏感，當氣氛壓力下降時，磨損率加大。高分子材料硬度雖然較低，但具有較大柔順性，在不少場合下顯示較高的抗劃傷能力。對磨粒磨損具有良好的適應性、就范性和埋 嵌性。第七章高溫性能1、名詞解釋：蠕變蠕變極限持久強度應力松弛解：蠕變:金屬在恒溫、恒載荷下緩慢產生塑性變形的現象。蠕變極限：金屬材料在高溫長期載荷作用下對塑性變形抗力指 標。持久強度：在規(guī)定溫度下，達到規(guī)定實驗時間而不發(fā)生斷裂的應 力值。應力松弛：在規(guī)定溫度和

26、初始應力條件下，金屬材料中的應力隨 時間增加而減少的現象。2、簡答a.列出至少四個提高金屬蠕變性能的措施解：口加入合金元素，形成固溶強化 采用正火加高溫回火工藝 進行熱處理。控制晶粒尺寸 控制應力水平b.高溫蠕變變諺的機理有哪幾種？解：主要有位錯滑移蠕變機理、擴散蠕變機理、晶界滑動蠕變機理、 粘彈性機理。3、計算：穩(wěn)態(tài)蠕變(即蠕變第二階段)的本構方程 = A b n exp(-Q/R1)某耐熱鋼538c下的蠕變系數 A = 1.16 X10 24, n=8,激7S能 Q= 100kcal/mol R 為摩爾氣體 常數8.31J/mol K,試計算該鋼在500c時應力150MPa 下的蠕變速率；

27、解：由 = A n exp(-Q/RT)A = A *-8 *exp( -Q /RT)二 1.16 二140( 1 5608 1 0 ) - e x p ( 1 0 0 1 0 0 0 743. .1185/)()8 , 3 1 4 ( 5 3 8第八章 耐腐蝕性能1、名詞解釋：電化學腐蝕 縫隙腐蝕 電偶腐蝕 鈍化解：電化學腐蝕： 金屬表面與電解質溶液發(fā)生電化學反應而引起的破壞?？p隙腐蝕： 金屬部件在腐蝕介質中， 結合部位的縫隙內腐蝕加劇的現象。電偶腐蝕： 異種金屬在同一種介質中， 由于腐蝕電位不同而產生電偶電流的流動使電極電位較低的金屬溶解增加造成的局部腐蝕。鈍化： 電化學腐蝕的陽極過程在某

28、些情況下受到強烈阻滯， 使腐蝕速率急劇下降的現象。2、簡答a. 為什么說材料的腐蝕是一個自發(fā)過程？解： 因為腐蝕是物質由高能態(tài)向低能態(tài)轉變的過程，所以腐蝕是一個自發(fā)的過程。b. 原電池和腐蝕原電池的區(qū)別是什么？解：原電池可以是化學能轉化為電能，有電流通過并能對外做功。腐蝕原電池是能進行氧化還原反應，但并不能對外做功的短路原電池。c. 應力腐蝕斷裂的條件和特征是什么？解：應力腐蝕具有以下特點：應力。必須有拉應力存在才能一起應力腐蝕，壓應力一般不發(fā)生應力腐蝕。介質。一定的材料必須和一定的介質的相互組合，才會發(fā)生腐蝕斷裂。O速度。應力腐蝕斷裂的速度遠大于沒有應力時的腐蝕速 度。腐蝕斷裂形態(tài)。應力腐蝕

29、斷裂時僅在局部區(qū)域出現 從表及里的裂紋。d. 簡述材料氧化腐蝕的測量方法和儀器。解：測量方法有：質量法 容量法測量儀器 :質量法采用熱重分析儀。容量法采用量氣管及及其他裝置。e. 列出至少四種防止金屬材料腐蝕的措施。解：金屬電化學保護法 介質處理緩蝕劑保護法 表面 覆蓋法合理選材第九章 電性能1、名詞解釋：電介質、極化強度、鐵電體、壓電效應、熱釋電效應、熱電效應解：電介質：電場下能極化的材料。極化強度：電介質材料在電場作用下的極化程度，單位體積內的感生電偶極矩。鐵電體：就有鐵電性的晶體。熱釋電效應：晶體因溫度均勻變化而發(fā)生極化強度改變的現象稱為晶體的熱釋電效應。熱電效應： 溫度作用改變材料的電

30、性能參數。 （貝塞克效應、 帕爾帖效應、湯姆遜效應） 。壓電效應：沒有電場作用，有機械應力作用而使電介質晶體產生極化并形成晶體表面電荷的現象。2、填空題a. 從極化的質點類型看，電介質的總極化一般包括三部分：_位移極化_、 _松弛極化_、_轉向極化_ ；從是否消耗能量的角度看，電介質的極化分為彈性極化 和非彈性極化 兩類，其中_位移極化_是彈性的、瞬時完成的極化，不消耗能量；而_松弛極化_的完成需要一定的時間，是非彈性的，消耗一定的能量。b.電介質在電場作用下產生損耗的形式主要有電與損耗_ _禾口電離損耗兩種；當外界條件一定時，介質損耗只與tga方關，而 的6僅由8決定，稱為介質損耗角。c.電

31、介質而在電場強度超過某一臨界值時會發(fā)生 介質的擊穿，通常擊穿類型可分為電擊穿、_化學擊穿、熱擊穿三類。一d.鐵電體具有一電滯回甲、 居里安 和臨界特性三大特征。e.測量電阻常用的方法有 雙電橋法、電位差計 法、 安培一伏特計法 和 直流四探針。f.金屬的熱電現象包括 貝塞克效應 、 帕 帖效應 和 湯姆遜效應三個基本熱電效應。3、簡答題：a.簡述應介質、壓電體、熱釋電體、鐵電體之間的 關系。解：電解質包括壓電體、熱釋電體、鐵電體。壓電體和熱釋電體都是不具有對稱中心的晶體。熱釋電體和鐵電體都能在一定的溫 度范圍內自發(fā)極化。b.為什么金屬的電阻隨溫度升高而增大，半導體的電阻隨溫度升高減小？解：金屬

32、屬于電子到電機制，溫度升高，電子運動自由程減小，散 射幾率增大導致電阻增大。半導體導電取決于電子 -空穴對數 量多少，溫度升高，電子-空穴對數增多，導電阻減小。c.表征超導體性能的三個主要指標是什么？目前氧 化物高溫超導體應用的主要弱點是什么？解：三個指標是：臨界轉變溫度Tc臨界磁場He臨界電 流密度目前氧化物高溫超導體應用的主要弱點是 Q超導體材料的氧 化物制備困難 材料加工困難 0臨界溫度難以維持e. 一般來說金菌的電與率要高于陶瓷和聚合物，請舉例說明這個規(guī)律并不絕對正確。解：PAN、第十章磁性能1、名詞解釋:磁化強度 矯頑力 飽和磁化強度 磁與率和磁化率 剩余磁感應強度磁疇趨膚效應解：磁

33、化強度：物質在磁場中被磁化的程度，單位體積內磁矩的大小。矯頑力：去掉剩磁的臨界外磁場。飽和磁化強度：磁化強度的飽和值。磁導率：表征磁介質磁性的物理量。磁化率：表征物質本身的磁化特性的物理量。剩余磁感應強度：去掉外加磁場后的磁感應強度。磁疇：磁矩方向相同的小區(qū)域。趨膚效應：交變磁化時產生感生電動勢，使得磁感應強度和磁場強度沿樣品界面嚴重不均勻，好像材料內部的磁感應強度被排斥到表面的現象。2、簡答：a.物質的磁性可分為幾類？各自的特點和區(qū)別？解：按磁化率分為三類： o抗磁性材料順磁性材料 鐵磁性 材料抗磁體磁化率為10A上量級負數，附加磁矩與 方向相反，減弱磁 場。順磁體磁化率為10山0上量級正數

34、，略微增強磁場。鐵磁體在較弱的磁場下就能產生很大的磁化強度，磁化率為很大的正數，且與外磁場非線性變化。b.說明沖擊法測量材料磁性能的原理.解：在測試線圈中通以電流，則線圈中產生磁場，試樣被磁化，磁感應強度B。利用換向開關使得外磁場方向突然變化。試樣中的磁通量變化，引起測量線圈中有電流產生，檢流計偏轉，利用公式計算出磁感應強度B,不同磁場強度下測出B,繪出磁滯回 線。C.簡述常用的磁性材料分類及其主要特點。解：常用磁性材料分為軟磁材料和硬磁材料。軟磁材料矯頑力很小，磁滯回線窄，磁滯損耗小。硬磁材料矯頑力大，磁滯回線寬，磁滯損耗大。d.什么是自發(fā)磁化？鐵磁體形成的條件是什么？ 有人說“鐵磁性金屬沒

35、有抗磁性”，對么？為什么？解：自發(fā)磁化是指在沒有外磁場的情況下， 材料的子璇磁矩自發(fā)同 向排列的現象。鐵磁體的形成條件除了金屬原子具有未被抵消的自旋磁矩外， 還必須使得自旋磁矩自發(fā)的通向排列。說法錯誤，鐵磁性金屬的附加磁矩并不是全部都與外場的方向 相同，部分磁矩的方向任然與外場相反。e.哪些磁性能參數是組織敏感的？哪些是不敏感I解：Ms、Tc、K磁晶各向性，入磁致伸縮系數等組織不敏感。飽和磁化度、Hc、Br、p、x等組織敏感。f.交變磁化下能量損耗包括哪些？解：渦流損耗o磁滯損耗 剩余磁損耗g.電子行業(yè)用語坡莫合金線圈一般是繞起來以后再退火，為什么不在繞之前退火？提示：加工對磁性 的影響解：加工硬化使得原子間距增大而密度減小，使材料的抗磁性減弱。 退火的作用與加工硬化正好相反，所以要繞起來后再退火。3、計算：a.鐵原子具有2.2波爾磁子，試求鐵的飽和磁化強 度Ms。(鐵的相對原子質量55.9密度7.87)解：b.在外場H = 5X 10A/m下，某材料磁感應強度 B