材料性能學(xué)練習(xí)題1

PAGE第1頁共8頁《材料性能學(xué)》習(xí)題1一．選擇題（本題包括15小題，每小題只有一個(gè)合適選項(xiàng)，每小題2分，共30分）1.斷裂力學(xué)主要用來處理（d）方面的問題。a)低塑性材料抗斷裂b)高塑性材料抗斷裂c)含缺口材料抗斷裂d)含缺陷材料抗斷裂2.多晶體金屬塑性變形的特點(diǎn)是（c）。a)同時(shí)性b)不協(xié)調(diào)性c)非同時(shí)性d)獨(dú)立性3.細(xì)晶強(qiáng)化是非常好的強(qiáng)化方法，但不適用于（a）。a)高溫b)中溫c)常溫d)低溫4.表征脆性材料的力學(xué)性能的參量是（d）。a)E,σ0.2b)σb,δc)ν,ψd)E,σb5.應(yīng)力狀態(tài)柔度系數(shù)最大的是（a）。a)壓b)拉c)扭d)彎6.與抗拉強(qiáng)度之間存在相互關(guān)系的是（a）。a)布氏硬度b)洛氏硬度c)顯微硬度d)肖氏硬度7.下述斷口哪一種是延性斷口（d）。a)穿晶斷口b)沿晶斷口c)河流花樣d)韌窩斷口8.通常鍵強(qiáng)度高的材料，熱膨脹系數(shù)；結(jié)構(gòu)緊密的晶體，熱膨脹系數(shù)（d）a)高小b)低小c)高大d)低大9.疲勞裂紋最易在材料的什么部位產(chǎn)生（a）。a)表面b)次表面c)內(nèi)部d)不一定10.韌性材料在什么樣的條件下可能變成脆性材料（b）。a)增大缺口半徑b)增大加載速度c)升高溫度d)減小晶粒尺寸11.在實(shí)用溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，熱導(dǎo)率，對(duì)多晶氧化物材料，含有氣孔的不密實(shí)材料（a）。a)減小增大b)增大增大c)減小減小d)增大減小12.T為試驗(yàn)溫度，Tm為材料熔點(diǎn)，一般T/Tm大于多少就屬高溫，就要考慮材料的高溫力學(xué)性能（c）。a)0.2~0.3b)0.3~0.4c)0.4~0.5d)0.5~0.613.下列不屬于電介質(zhì)的擊穿形式有（c）。a)電擊穿b)熱擊穿c)磁擊穿d)化學(xué)擊穿14.下列不屬于鐵磁性材料的是（b）。a)Feb)Cuc)Nid)Co15.陶瓷坯體的熱膨脹系數(shù)和釉層的熱膨脹系數(shù)滿足下列哪種關(guān)系有利于提高其機(jī)械強(qiáng)度（a）。a)坯體的熱膨脹系數(shù)大于釉層的熱膨脹系數(shù)b)坯體的熱膨脹系數(shù)小于釉層的熱膨脹系數(shù)c)坯體的熱膨脹系數(shù)等于釉層的熱膨脹系數(shù)d)不能確定16.下列物質(zhì)不可用作乳濁劑的是（d）。a)TiO2b)SnO2c)ZrSiO4d)Na2SiO17.下列不屬于壓電材料的是（b）。a)BaTiO3陶瓷b)ZrO2陶瓷c)PbZrO3陶瓷d)PbTiO3陶瓷二．填空題（本題包括7小題，每空1分，共15分）1表征超導(dǎo)體的三個(gè)性能指標(biāo)是臨界轉(zhuǎn)變溫度、臨界磁場Hc、臨界電流密度Jc。2纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇構(gòu)成了斷口特征的三要素。3疲勞斷口的三個(gè)特征區(qū)是疲勞源、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)、瞬斷區(qū)。4介質(zhì)損耗的形式有電導(dǎo)損耗、極化損耗、電離損耗、結(jié)構(gòu)損耗以及宏觀結(jié)構(gòu)不均勻的介質(zhì)損耗。5機(jī)件正常運(yùn)行的磨損過程一般分3個(gè)階段，跑合階段、正常磨損階段及劇烈磨損階段。6Ⅰ型或張開型裂紋擴(kuò)展最危險(xiǎn)，最容易引起脆性斷裂。7缺口造成應(yīng)力應(yīng)變集中、缺口改變了前方的應(yīng)力狀態(tài)、缺口使塑性材料強(qiáng)化這是缺口的三個(gè)效應(yīng)。8.解理臺(tái)階、河流花樣、舌狀花樣是解理斷口的基本微觀特征。9.貝紋線是疲勞斷口的微觀特征，疲勞條帶與裂紋線是疲勞斷口的宏觀特征。10.由機(jī)械應(yīng)力的作用而使電介質(zhì)晶體產(chǎn)生極化并形成晶體表面電荷的現(xiàn)象也稱為壓電效應(yīng)。三名詞解釋（本題包括4小題，每小題3分，共12分）1.超塑性2.低溫脆性3.矯頑力4.缺口敏感性5.腐蝕6.內(nèi)耗1.材料在一定條件下呈現(xiàn)非常大的伸長率(約1000％)而不發(fā)生縮頸和斷裂的現(xiàn)象，稱為超塑性。2.當(dāng)試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫恚瑪嗫谔卣饔衫w維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。3.Hc為去掉剩磁的臨界外磁場，稱為矯頑力?4.材料因存在缺口造成三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力應(yīng)變集中而變脆的傾向。5．腐蝕是物質(zhì)表面發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而受破壞的現(xiàn)象。6．加載時(shí)材料變形過程中所吸收的功成為內(nèi)耗。四說明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義（本題包括5小題，每小題3分，共15分）1.280HBW10/3000/302.△Kth3.Mpa4.σs5.KⅠc1.當(dāng)用10mm硬質(zhì)合金球，在3000kgf載荷作用下保持30s時(shí)測得的硬度值為2802△Kth代表疲勞裂紋不擴(kuò)展的△KⅠ臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，表征材料阻止疲勞裂紋開始擴(kuò)展的能力。該值越大，材料的疲勞裂紋開始擴(kuò)展所受的用力越大，材料抗疲勞裂紋擴(kuò)展的能力就越強(qiáng)?！鱇th的單位與KⅠ的相同，為MN?m-3/2或MPa?m-1/23.表示材料在500℃4.材料的屈服標(biāo)志著材料在應(yīng)力作用下由彈性變形轉(zhuǎn)變?yōu)閺棥苄宰冃螤顟B(tài)，因此材料屈服時(shí)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值也就是材料抵抗起始塑性變形或產(chǎn)生微量塑性變形的能力稱為材料的屈服強(qiáng)度或屈服點(diǎn)，用σs表示。5.KⅠC為平面應(yīng)變斷裂韌度，表示材料在平面應(yīng)變狀態(tài)下抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力五簡答題（本題包括3小題，每小題6分，共18分）1.請(qǐng)用能帶理論解釋導(dǎo)體、半導(dǎo)體以及絕緣體的導(dǎo)電機(jī)理。如果允帶內(nèi)的能級(jí)未被填滿，允帶之間沒有禁帶或允帶相互重疊，在外電場的作用下電子很容易從一個(gè)能級(jí)轉(zhuǎn)到另一個(gè)能級(jí)上去而產(chǎn)生電流．有這種能帶結(jié)構(gòu)的材料就是導(dǎo)體．一個(gè)允帶所有的能級(jí)都被電子填滿，這種能帶稱為滿帶．若一個(gè)滿帶上面相鄰的是一個(gè)較寬的禁帶，由于滿帶中的電子沒有活動(dòng)的余地，即使禁帶上面的能帶完全是空的，在外電場的作用下電子也很難跳過禁帶．也就是說，電子不能趨向于一個(gè)擇優(yōu)方向運(yùn)動(dòng)，即不能產(chǎn)生電流．有這種能帶結(jié)構(gòu)的材料是絕緣體．半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)與絕緣體相同，所不同的是它的禁帶比較窄．電子跳過禁帶不像絕緣體那么困難．如果存在外界作用(加熱、光輻射等)，則價(jià)帶中的電子就有能量可能躍遷到導(dǎo)帶中去．這樣，不僅在導(dǎo)帶中出現(xiàn)導(dǎo)電電子，而且在價(jià)帶中出現(xiàn)了電子留下的空穴．在外電場作用下，價(jià)帶中的電子可以逆電場方向運(yùn)動(dòng)到這些空穴中，而本身又留下新的空穴，電子的遷移等于空穴順電場方向運(yùn)動(dòng)。2.金屬具有鐵磁性的條件是什么？鐵磁性與反鐵磁性有何異同？金屬具有鐵磁性的條件是：原子有未被抵消的自旋磁矩，自旋磁矩能自發(fā)地同相排列。相同點(diǎn)是：都具有未被抵消的自旋磁矩。不同點(diǎn)是：鐵磁性，自旋磁矩能自發(fā)地同相排列；而反鐵磁性，相鄰原子間的自旋磁矩反向平行排列。3.如何提高材料抗粘著磨損能力？（1）合理選擇摩擦副材料。盡量選擇互溶性少，粘著傾向小的材料配對(duì)，如非同種或晶格類型、電子密度、電化學(xué)性質(zhì)相差甚遠(yuǎn)的多相或化合物材料；強(qiáng)度高不易塑變的材料。（2）避免或阻止兩摩擦副間直接接觸。增強(qiáng)氧化膜的穩(wěn)定性，提高氧化膜與基體的結(jié)合力，降低接觸表面粗糙度，改善表面潤滑條件等。（3）為使磨屑多沿接觸面剝落，以降低磨損量，可采用表面滲硫、滲磷、滲氮等表面工藝，在材料表面形成一層化合物層。既降低接觸層原子間結(jié)合力，減少摩擦系數(shù)，又避免直接接觸。4.什么是鐵電疇？并解釋鐵電疇壁與磁疇壁的區(qū)別。鐵電晶體中的鐵電相通常是由自發(fā)極化方向不同的區(qū)域按一定規(guī)律排列組成的，這些自發(fā)極化相同的小區(qū)域便稱為電疇。鐵電疇壁與磁疇壁的區(qū)別①鐵電疇壁的厚度很薄,大約是幾個(gè)晶格常數(shù)的量級(jí)。②鐵磁疇壁則很厚，可達(dá)到幾百個(gè)晶格常數(shù)的量級(jí)而且在磁疇壁中自發(fā)磁化方向可逐步改變方向，而鐵電體則不可能。5.應(yīng)力腐蝕斷裂的條件及特征是什么？(1)應(yīng)力必須有拉應(yīng)力存在才能引起應(yīng)力腐蝕．壓應(yīng)力一般不發(fā)生應(yīng)力腐蝕．拉應(yīng)力愈大，則斷裂所需時(shí)間愈短．應(yīng)力腐蝕斷裂所需應(yīng)力，一般都低于材料的屈服強(qiáng)度．(2)介質(zhì)材料發(fā)生應(yīng)力腐蝕需要形成一個(gè)應(yīng)力腐蝕體系，一定的材料必須和一定的介質(zhì)的相互組合，才會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂(3)速度應(yīng)力腐蝕斷裂速度約為10-8～l0-6m/s(4)腐蝕斷裂形態(tài)金屬發(fā)生應(yīng)力腐蝕時(shí)，僅在局部區(qū)域出現(xiàn)從表及里的裂紋．裂紋的共同特點(diǎn)是在主干裂紋延伸的同時(shí)，還有若干分支同時(shí)發(fā)展。裂紋的走向宏觀上與拉應(yīng)力方向垂直．微觀斷裂機(jī)理一般為沿晶斷裂，也可能為穿晶解理斷裂或二者的混合。斷裂表面可見到“泥狀花樣”的腐蝕產(chǎn)物及腐蝕坑．六．計(jì)算題（本題包括1小題，每小題10分，共10分）1、有一構(gòu)件加工時(shí)，出現(xiàn)表面半橢圓裂紋，若a=1.0mm，a/2c=0.3，在1000MPa的應(yīng)力下工作?，F(xiàn)有兩種材料，其性能如下：A．σ0.2=1200MPa，KⅠc=95MPa?m1/2；B．σ0.2=2000MPa，KⅠc=47MPa?m1/2；從斷裂力學(xué)角度考慮，選用哪種材料較為合適？（當(dāng)a/c=0.