无机材料物理性能考试要点及答案.pdf

1. 略 2. 在工程力学中讨论无机材料的弹性变形的时候，常涉及到一个重要的定律虎克定律， 它表示了应力、应变之间的线性关系。对一各向同性体来说，假如它只在x 方向受到拉伸应 力σ，写出在这个方向上应力σ、应变ε的关系。  答： x x E 3. 什么是材料的弹性变形、塑性变形？简单说明晶体材料产生塑性变形的原因 （机理）。 答：（1）材料的弹性变形是指材料在受力作用下发生形变，清除应力后又能恢复原状。塑性 变形就是变形后不能恢复到原状态。（2）塑性变形机理：在剪应力作用下引起位错运动，导 致晶体晶格的滑移，产生塑性变形。 4. 解释Griffith 微裂纹理论，并说明其重要意义。已知晶格常数a、裂纹长度C、弹性模 量E、断裂表面能λ，如何求理论结合强度、临界断裂应力？ 答：实际材料总是存在许多细小的裂纹或缺陷，在外力作用下这些裂纹或缺陷会产生应力集 中现象，当应力大到一定程度，裂纹开始扩展而导致材料断裂，即物体内储存的弹性应变能 降低大于或等于由于裂开形成两个新表面所需要的表面能，就会造成裂纹的扩展，反之，则 裂纹不会扩展。重要意义：建立工作应力、裂纹长度和材料性能常数之间的关系，并解释了 脆性材料强度远低于其理论强度的现象。 E 2E   th c a c 5. 材料强度的本质是什么？裂纹扩展的动力和阻力是什么?由此可以看出，影响无机材料 强度的主要参数有哪三个？ 答：材料强度的本质是内部质点间的结合力；裂纹扩展的动力是由裂纹扩展单位面积所降低 的弹性应变能。三个参数是 C：裂纹大小、γ：断裂表面能、E：弹性模量。 6. 什么是材料的断裂韧性KIC？假设有一材料，为了确保其使用的安全性，从断裂强度理 论出发，那么其应力场强度因子KI 与断裂韧性KIC 之间应满足何种关系？ 答：K 是反映材料具有抵抗裂纹扩展的能力；KK IC I IC 7. 举出两种增强无机材料强度 （或韧性）的方法，并简单说明其中的原因。 1 ○ 答： 弥散增韧：在基体中加入具有一定尺寸的微细粉体，可以吸收弹性应变能的释放量， 从而增加断裂表面能，改变韧性。 2 ○相变增韧：在外界应力的作用下产生压应力，并在相变体积膨胀过程中消耗裂纹扩展能量， 从而起到增韧作用。 8. 杜隆-珀替定律(元素的热容定律)和柯普定律(化合物的热容定律)是描述晶态固体的两 个重要的经验定律，分别解释这两个定律。 答：杜隆-珀替定律(：恒定条件下元素的原子热容为25J/Kmol 柯普定律：化合物分子热容等于构成此化合物各元素原子热容之和。 9. 写出温度为T 时的物体的热容表达式。 Q 答：Ct   (J/K)  TT 10. 什么是材料的热稳定性？第一、二热应力断裂抵抗因子表示什么意思？理解并写出它们 的表达式。 答：材料的热稳定性是材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力。 (1) 第一应力断裂抵抗因子：仅考虑最大热应力时: Tmax ,材料的热稳定性 E (1 ) R  E 第二热应力断裂抵抗因子：考虑承受的最大温差与最大热应力，材料的应力分布，产生的速 (1 ) 率和持续时间，材料的特性、裂纹、缺陷、散热等情况有关。R   E 11. 材料中热量由高温区域向低温区域传递的现象称为热传导。对于气体来说，可由分子的 自由运动来传热，对于金属材料来说，可由大量的自由电子运动来传热，那么对于无机非金 属材料来说，主要是以什么来传递热量。 答