材料性能试卷含答案.doc

北京工业大学2012 ——2013学年第 2 学期 《 材料性能 》 考试试卷 卷 考试说明： 承诺：已《》在考试过程中自觉遵守有关规定服从管理，若有违反，愿接受相应处。金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。在正应力作用产生的一种穿晶断裂，即断裂面沿一定的晶面（即解理面）分离。解理断裂常见于体心立方和密排六方金属及合金，低温、冲击载荷和应力集中常促使解理断裂的发生。面心立方金属很少发生解理断裂。在线弹性断裂力学中，表示带初始裂纹构件的裂纹尖端处应力场，单位是MPa.m1/2。 5.疲劳门槛值：带裂纹的构件在交变载荷作用下不会发生疲劳扩展的应力强度因子交变值，符号为ΔKth。ΔK低于此值时裂纹的疲劳扩展速率几乎为0 而实际断裂强度是指含裂纹体的断裂强度。如果以无限大板中心裂纹体考虑（格里菲斯裂纹），则 将有裂纹存在的断裂强度和理论断裂强度对比，可求出 由于实际裂纹半长远远大于其解理面间距为a。，所以，理论断裂强度远远大于实际断裂强度。 2. 试述K判据的意义和用途。 答：意义： 材料或者构件在外力作用下裂纹是否发生失稳扩展——裂纹是否发生脆性断裂的判据是： 当上式成立时，构件发生失稳脆性断裂，当KIKIC, 即使构件含有裂纹，该构件在恒定的外载下不会发生失稳扩展和脆性断裂。因此，构件在这样的条件下工作是安全的。 用途：要使构件不发生脆性断裂，设计者可以控制的因素有： 1）、材料的断裂韧性KIC; 2）、名义应力; 3）、构件中裂纹的临界长度。 在这三个因素中只有两个是独立的，根据公式： 若根据试验得到的材料断裂韧性和临界裂纹长度，可以根据下式确定构件的最大承载能力；当材料的断裂韧性指标和工作应力已知后，可以确定构件最大裂纹尺寸或容许尺寸。 3.试述σ-1和△Kth的异同。 答：σ-1和△Kth都是表征征材料无限寿命疲劳性能的材料性能，但含义完全不同。 σ-1 (疲劳强度)代表的是光滑试样的无限寿命疲劳强度，适用于传统的疲劳强度设计和校核。 △Kth代表疲劳裂纹不扩展的△KI 临界值，称为疲劳裂纹扩展门槛值, 表征材料阻止疲劳裂纹开始扩展的能力。 该式算出的△σ值显然远低于光滑试样的疲劳强度σ-1。 第二部分 物理性能 化学性能 得 分 四、填空题（每空0.5分，共20分） 1. 金属的德拜温度越高，原子间结合力逾 大 ，膨胀系数逾 小 ，杨氏模量E逾 大 。 2. 光的照射使半导体材料的电导率发生 变化 的现象，称为光电导 效应 ，可以分为 本征 光电导和 杂质 光电导。 3. 光线通过线性光学晶体后，入射光频率 不会 发生变化，介质的极化率为 常 数；一定条件的光线通过非线性光学晶体后，入射光频率 会 发生变化，即发生了非线性光学现象，介质的极化率为 变 量。 4. 在热释电晶体中，某些晶体不仅能在某 温度 范围内具有 自发 极化现象，而且极化有两个以上可以随电场改变的 取向 ，这种特性称为 铁电性 。 5. 自然界物质的五种基本磁性是_____、____、____、___、__。 不同金属原子磁性来源有所不同，如3d金属原子磁矩主要由__来贡献；而4f金属的__和__对原子都有贡献。 材料的老化包括四种情况，即__、__、__、___。 腐蚀电池通过电流时，阳极电位向正方向移动的现象，称为____，阴极电位向负方向移动的现象称为__；消除或减弱阳极极化和阴极化作用的电极过程称为__作用，能消除或减弱极化作用的物质，称为____。 ____氢脆_____ 、____氢鼓泡______、__________3种。 在腐蚀环境中，通过添加少量能阻止或缓解金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法，称为_____法。常用的缓蚀剂有三类___、__、__。 化学老化是高分子材料分子结构变化的结果，是一种不可逆的化学反应。主要有____和_______两种类型。 6. 钝化：电化学腐蚀的阳极过程在某些情况下受到强烈的阻滞，使腐蚀速度急剧下降的现象称为金属的钝化。 得 分 六、判断题（正确用(，错误用(）（每题0.5分，共3分） 1. 晶体发生相变时其热膨胀系数将产生明显变化。（(） 2. 金属的价电子愈多，其导电性愈好。（(） 3. 金属固溶体组织有序化后，电导率升高。（(） 4. 任何材料在磁场的作用下均会产生抗磁性。。（(） 5．金属