12《特种材料力学行为》复习题.doc

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12《特种材料力学行为》复习题

《特种材料的力学行为》考试复习题 5,8,13,17,19不全,找到的传一下 轻质耐热结构材料主要有哪几类?每一类中典型材料举例。 给出材料的主要分类方法,说明材料性能主要包括哪些方面。 金属的高温变形主要受哪些因素影响? 在耐热材料的成形过程及使用过程中,对材料的要求有哪些不同(主要关心哪些性能)? (即蠕变)的抗力;以表示700℃下经1000h产 生0.2%残余变形量的最大应力。 ② 持久强度:材料在高温长期载荷下断裂的抗力; 以表示在500℃下经10000h发生断裂的应力值。 ③ 持久寿命:表示材料在规定温度和规定应力作用下 拉断的时间。 简单说明铝合金、镁合金及钛合金的主要特点,举例说明其塑性成形工艺 金属间化合物为何是理想的高温结构材料?举出几种典型的金属间化合物。Ni3Al,Fe3Al,Ti3Al NiAl,FeAl,TiAl 高强钢为何也可看成轻质材料?举出几种典型的高强钢。通常所说高强钢热成形用的是哪种高强钢,说明其成形过程及原理。 说明陶瓷材料的发展过程,先进陶瓷和传统陶瓷的主要区别是什么? 先进陶瓷按使用性能可分为几类?举出几种典型的先进陶瓷。 画图说明陶瓷材料的制备工艺。 对生物医用材料的要求主要包括哪几个方面?1)与人体的生物相容性要求; (2)在人体中的耐腐蚀性要求; (3)力学性能要求。 典型的用于生物领域的塑性加工技术。 纳米材料分类及特点?   又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。 纳米纤维   指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。 纳米膜   纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。 纳米块体 纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。 金属纳米材料的力学行为特点? 韧性:金属纳米材料随晶粒尺寸的减小,韧性降低。 应变硬化性能:应变硬化效应是指材料在塑性变形过程中强度升高的现象对于普通多晶材料, 它源于运动位错的塞积由应力。纳米材料晶粒细小、位错行为对变形过程的贡献减小, 故表现出较小的应变强化效应在特定的应力条件下或对于理想纳米材料, 应变强化效应可能消失。 弹性模量:弹性模量是反映材料内原离子键合强度的重要参量。实验结果显示纳米材料的弹性模量比多晶材料低15%。 超塑性 纳米材料的力学性能测试方法 主要测试的力学性能:硬度、弹性模量、残余应力、屈服强度、断裂强度 及疲劳强度等。 主要测试实验方法:纳米压痕、弯曲、拉伸及扭转等(1) 纳米压痕实验 以压入深度及载荷大小确定材料力学性能。 (2) 弯曲实验 纳米硬度计及原子力显微镜等 (3) 拉伸实验 测试弹性模量、泊松比、屈服强度、断裂强度 什么是“尺寸效应(size effect)”?尺寸效应的两个主要因素是什么? 粉末材料力学性能影响因素?粉末材料与致密基体之间流动应力关系? 粉末体 当ν=0.5时,屈服准则为致密体材料屈服准则。 粉末体的致密度对材料屈服强度、伸长率及泊松比的影响? 粉体屈服强度上限是致密体的屈服强度。 高分子材料在不同温度条件下呈现的状态及特点? 玻璃态: (1)分子运动机制:键长、键角的改变或支链、侧基的运动。 (2)力学特征:形变量小(0.01 ~ 1%),模量高(109 ~ 1010 Pa)。形变与时间无关,呈普弹性。 (3)常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。 高弹态: (1)分子运动机制:链段“解冻”,可以运动 (2)力学特征: 形变量大,100-1000﹪ 模量小,105-107Pa 形变可逆,一个松弛过程 (3)常温下处于高弹态的高聚物用作橡胶材料。 粘流态: (1)分子运动机制:整链分子产生相对位移 (2)力学特征:形变量很大(流动),形变不可逆,模量极小 分别解释脆化温度、玻璃化转变温度及粘流温度?Ta称为脆化温度。 玻璃态向高弹态转变的温度:玻璃化转变温(Tg ); 高弹态和粘流态之间的转变温度: 粘流温度(Tf 高聚物材料线性粘弹性行为的两种力学模型?1. Maxwell模型 Maxwell模型的运动微分方程 串联模型,外力作用于模型时,弹簧和粘壶所受的应力相同,总应变为两者的加和 2、Kelvin模型 Kelvin模型的运动方程 复合材料的定义、分类及特点? 复合材料(Composite materials),是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。通常将复合构料中比较连续的一相称为基体;其它被基体所包容的相,称为增强相(或增强材料)。增强相与基体之间的交接面称为界面。 复合材料分

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