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球形非金属阻隔防爆材料防爆性能关键影响因素研究

球形非金属阻隔防爆材料防爆性能关键影响因素研究
球形非金属阻隔防爆材料防爆性能关键影响因素研究

球形非金属阻隔防爆材料防爆性能关键影响因素研究

战场环境中,有效避免舰艇、飞机、坦克等作战装备以及运输保障装备的油箱被炮火击中后引发的“燃料二次爆炸”,可显著降低装备损坏率和人员伤亡率。在车辆、飞机、舰艇、坦克油箱或其他设施的油罐、管道中填充阻隔防爆材料,可防止其遭受明火、爆炸冲击波冲击等突发事故而发生燃烧、爆炸。但现有的阻隔防爆材料在应用推广中存在一些问题。基于此,本文设计了一种新型阻隔防爆材料—球形非金属阻隔防爆材料,并对其基材进行改性,同时通过激波管试验和

外场等效静爆试验对影响球形非金属阻隔防爆材料防爆性能的关键因素展开了

研究,为实现新型阻隔防爆材料的工业化生产提供技术积累和数据支持。

主要结论如下:1.碳纤维体积分数分别为4%、6.5%、8.0%、9.5%、11%复合材料试样其拉伸强度分别为62.7MPa、71.6MPa、84.2MPa、97.3MPa、104.6MPa,碳纤维体积分数由6.5%增加到9.5%时材料试样的拉伸强度增幅较大。五种材料试样的压缩强度分别为13.27MPa、15.02MPa、18.27MPa、19.79MPa、21.42MPa,材料的压缩强度同样也是在碳纤维体积分数由6.5%增加到9.5%时出现较大增幅。

2.碳纤维体积分数分别为4%、6.5%、8.0%、9.5%、11%复合材料试样导热系数分别为0.39w/m·K、0.57w/m·K、0.84w/m·K、0.97w/m·K、1.06w/m·K,当碳纤体积分数为从6.5%增大到8.0%时时,复合材料的导热系数出现大幅增加。

3.激波管试验研究结果表明,孔径结构相同的条件下,影响球形非金属阻隔防爆材料防

爆性能的材料力学性能、导热和导电性能因素中,起主导作用的是球形材料的力学性能。

4.外场等效静爆试验研究结果和激波管试验研究结果实现了互相印证,球形非金属阻隔防爆材料的力学性能是影响其抑爆性能的主要因素;填充球形材料试样的油箱未实现抑爆的情况下,材料通过其导热性能可很大程度上降低火球温度场参数,弱化爆炸作用。

5.在孔径结构一致、材料导电性能和导热性能相同的条件下,直径为30mm、 40mm、50mm三种球形材料中,直径为30mmm的球形材料抑爆性能最优良,直径为50mm的球形材料抑爆性能最差。

材料物理性能复习重点

经典自由电子理论推导 推导各向同(异)性材料的体膨胀系数和线膨胀系数的关系 二、计算题 在500单晶硅中掺有的硼,设杂质全部电离球该材料的电阻率,(设u= ,硅密度2.33g/cm^3,硼原子量为10.8) 假设X射线用铝材屏蔽,如果要是95%的X射线能量不能透过,则铝材的厚度至少要多少?铝的吸收系数为0.42cm-1 三、名词解释 马基申定则:总的电阻包括金属的基本电阻和溶质浓度引起的电阻(与温度无关)。 本征半导体:纯净的无结构缺陷的半导体单晶 介质损耗:电介质在电场作用下,单位时间内因发热而消耗的能量成为电介质的介质损耗磁化:任何物质处于磁场中,均会使其所占有的空间的磁场发生变化,这是由于磁场的作用使物质表现出一定的磁性,该现象称为磁化(单位体积的磁矩称为磁化强度)本征磁矩:原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩构成的原子固有磁矩称为本征磁矩 自发磁化:在铁磁物质内部存在着很强的与外磁场无关的“分子场”,在这种分子场作用下,原子磁矩趋于同向平行排列,即自发的磁化至饱和, 磁畴:居里点下,铁磁体自发磁化成若干个小区域,称为磁畴 磁晶各向异性:在单晶体的不同晶向上,磁性能是不同的,称为~ 形状各向异性:不同形状的试样磁化行为是不同的,该现象称为~ 磁致伸缩:铁磁体在磁场中被磁化时,其形状和尺寸都会发生变化这种现象称为~ 技术磁化:在外磁场作用下铁磁体从完全退磁状态磁化至饱和状态的内部变化过程 双光束干涉:两束光相遇后,在光叠加区,光强重新分布,出现明暗相间,稳定的干涉条纹(条件:频率相同振动方向一致,并且有固定的相位关系) 衍射:光波遇到障碍物时,在一定程度上能绕过障碍物进入几何阴影区。 色散:材料的折射率随入射光的波长而变化 折射率的色散:材料的折射率随入射光的频率减小而减小的性质 双折射:由一束入射光折射后分成两束光的现象。符合折射率的是寻常光,不然是非常光二向色性:晶体结构的各向异性不仅能产生折射率的各向异性(双折射),而且能产生吸收率的各向异性 四、问答题 1.经典自由电子理论与量子自由电子理论异同 同:金属晶体中,正离子形成的电场是均匀的,价电子是自由的, 异:经典理论认为没有施加外电场时,自由电子沿各个方向运动的几率相同,不产生电流? 量子理论认为每个原子的内层电子基本保持着单个原子时的能量状态,所有价电子有不同的能级。 2.评价电介质的主要电学性能指标有哪些? 介电常数、耐电常数、损耗因数、体电阻率和表面电阻率、前三个属于介电性,后者导电性3.电介质的极化基本形式 电子式极化、离子式极化、偶极子极化、空间电荷极化

材料物理性能期末复习题

期末复习题 一、填空(20) 1.一长30cm的圆杆,直径4mm,承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm,且体积保持不变,在此拉力下名义应力值为,名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3.固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4.格波间相互作用力愈强,也就是声子间碰撞几率愈大,相应的平均自由程愈小,热导率也就愈 介电常数一致,虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 .当磁化强度M为负值时,固体表现为抗磁性。8.电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。 9.无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 10.广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?(1-m)2x。11.设某一玻璃的光反射损失为m,如果连续透过x块平板玻璃,则透过部分应为 I 12.对于中心穿透裂纹的大而薄的板,其几何形状因子。 13.设电介质中带电质点的电荷量q,在电场作用下极化后,正电荷与负电荷的位移矢量为l,则此偶极矩为 ql 。 14.裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 15.Griffith微裂纹理论认为,断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断,而是裂纹扩展的结果。16.考虑散热的影响,材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 17.当温度不太高时,固体材料中的热导形式主要是声子热导。 18.在应力分量的表示方法中,应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向,第二个字母表示应力作用的方向。 19.电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 20.原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 21. 按照格里菲斯微裂纹理论,材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量,而是决定于裂纹的大小,即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 22.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大,产生很大的内应力,使坯体产生微裂纹。 23.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 24.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 25.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释(20) 自发极化:极化并非由外电场所引起,而是由极性晶体内部结构特点所引起,使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩,这种极化机制为自发极化。 断裂能:是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用,不仅取决于组分、结构,在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。

工程材料力学性能 东北大学

课后答案 第一章 一、解释下列名词 材料单向静拉伸载荷下的力学性能 滞弹性:在外加载荷作用下,应变落后于应力现象。 静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。 弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。 包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加;反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。 解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面--解理面,一般是低指数,表面能低的晶面。 解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。 韧脆转变:材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状)。 静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标,是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学性能? 答案:金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力,而材料的成分和组织对它的影响不大,所以说它是一个对组织不敏感的性能指标,这是弹性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响,但对材料的刚度影响不大。 三、什么是包辛格效应,如何解释,它有什么实际意义? 答案:包辛格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。包辛格效应可以用位错理论解释。 第一,在原先加载变形时,位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍,塞积后便产生了背应力,这背应力反作用于位错源,当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时,可使位错源停止开动。背应力是一种长程(晶粒或位错胞尺寸范围)内应力,是金属基体平均内应力的度量。因为预变形时位错运动的方向和背应力的方向相反,而当反向加载时位错运动的方向与原来的方向相反了,和背应力方向一致,背应力帮助位错运动,塑性变形容易了,于是,经过预变形再反向加载,其屈服强度就降低了。这一般被认为是产生包辛格效应的主要原因。 其次,在反向加载时,在滑移面上产生的位错与预变形的位错异号,要引起异号位错消毁,这也会引起材料的软化,屈服强度的降低。 实际意义:在工程应用上,首先是材料加工成型工艺需要考虑包辛格效应。其次,包辛格效应大的材料,内应力较大。另外包辛格效应和材料的疲劳强度也有密切关系,在高周疲劳中,包辛格效应小的疲劳寿命高,而包辛格效应大的,由于疲劳软化也较严重,对高周疲劳寿命不利。可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。解理断裂是典型的脆性断裂的代表,微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度位错增值和运动晶粒、晶界、第二相等外界影响位错运动的因素主要从内因和外因两个方面考虑 (一)影响屈服强度的内因素 1.金属本性和晶格类型(结合键、晶体结构)单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力,其值与位错运动所受到的阻力(晶格阻力--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决定。派拉力:位错交互作用力(a 是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数,L 是位错间距。) 2.2.晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏

材料物理性能及材料测试方法大纲、重难点

《材料物理性能》教学大纲 教学内容: 绪论(1 学时) 《材料物理性能》课程的性质,任务和内容,以及在材料科学与工程技术中的作用. 基本要求: 了解本课程的学习内容,性质和作用. 第一章无机材料的受力形变(3 学时) 1. 应力,应变的基本概念 2. 塑性变形塑性变形的基本理论滑移 3. 高温蠕变高温蠕变的基本概念高温蠕 变的三种理论 第二章基本要求: 了解:应力,应变的基本概念,塑性变形的基本概念,高温蠕变的基本概念. 熟悉:掌握广义的虎克定律,塑性变形的微观机理,滑移的基本形态及与能量的关系.高温蠕变的原因及其基本理论. 重点: 滑移的基本形态,滑移面与材料性能的关系,高温蠕变的基本理论. 难点: 广义的虎克定律,塑性变形的基本理论. 第二章无机材料的脆性断裂与强度(6 学时) 1.理论结合强度理论结合强度的基本概念及其计算 2.实际结合强度实际结合强度的基本概念 3. 理论结合强度与实际结合强度的差别及产生的原因位错的基本概念,位错的运动裂纹的扩展及扩展的基本理论 4.Griffith 微裂纹理论 Griffith 微裂纹理论的基本概 念及基本理论,裂纹扩展的条件 基本要求: 了解:理论结合强度的基本概念及其计算;实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件熟悉:理论结合强度和实际结合强度的基本概念;位错的基本概念,位错的运动;裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件. 重点: 裂纹的扩展及扩展的基本理论;Griffith 微裂纹理论的基本概念及基本理论,裂纹扩展的条件难点: Griffith 微裂纹理论的 基本概念及基本理论 第三章无机材料的热学性能(7 学时) 1. 晶体的点阵振动一维单原子及双原子的振动的基本理论 2. 热容热容的基本概念热容的经验定律和经典理论热容的爱因斯坦模型热容的德拜模型 3.热膨胀热膨胀的基本概念热膨胀的基

材料物理性能

材料物理性能 第一章、材料的热学性能 一、基本概念 1.热容:物体温度升高1K 所需要增加的能量。(热容是分子热运动的能量随温度变化的一个物理量)T Q c ??= 2.比热容:质量为1kg 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。[ 与 物质的本性有关,用c 表示,单位J/(kg ·K)]T Q m c ??=1 3.摩尔热容:1mol 的物质在没有相变和化学反应的条件下升高1K 所需要的热量。用Cm 表示。 4.定容热容:加热过程中,体积不变,则所供给的热量只需满足升高1K 时物体内能的增加,不必再以做功的形式传输,该条件下的热容: 5.定压热容:假定在加热过程中保持压力不变,而体积则自由向外膨胀,这时升高1K 时供 给 物体的能量,除满足内能的增加,还必须补充对外做功的损耗。 6.热膨胀:物质的体积或长度随温度的升高而增大的现象。 7.线膨胀系数αl :温度升高1K 时,物体的相对伸长。t l l l ?=?α0 8.体膨胀系数αv :温度升高1K 时,物体体积相对增长值。t V V t t V ??= 1α 9.热导率(导热系数)λ:在 单位温度梯度下,单位时间内通过单位截面积的热量。(标志 材 料热传导能力,适用于稳态各点温度不随时间变化。)q=-λ△T/△X 。 10.热扩散率(导温系数)α:单位面积上,温度随时间的变化率。α=λ/ρc 。α表示温度变化的速率(材料内部温度趋于一致的能力。α越大的材料各处的温度差越小。适用于非稳态不稳定的热传导过程。本质仍是材料传热能力。)。 二、基本理论

1.德拜理论及热容和温度变化关系。 答:⑴爱因斯坦没有考虑低频振动对热容的贡献。 ⑵模型假设:①固体中的原子振动频率不同;处于不同频率的振子数有确定的分布函数; ②固体可看做连续介质,能传播弹性振动波; ③固体中传播的弹性波分为纵波和横波两类; ④假定弹性波的振动能级量子化,振动能量只能是最小能量单位hν的整数倍。 ⑶结论:①当T》θD时,Cv,m=3R;在高温区,德拜理论的结果与杜隆-珀蒂定律相符。 ②当T《θD时,Cv,m∝3T。 ③当T→0时,Cv,m→0,与实验大体相符。 ⑷不足:①由于德拜把晶体看成连续介质,对于原子振动频率较高的部分不适用; ②晶体不是连续介质,德拜理论在低温下也不符; ③金属类的晶体,没有考虑自由电子的贡献。 2.热容的物理本质。 答:温度一定时,原子虽然振动,但它的平衡位置不变,物体体积就没变化。物体温度升高了,原子的振动激烈了,但如果每个原子的平均距离保持不变,物体也就不会因为温度升高而发生膨胀。 【⑴反映晶体受热后激发出的晶格波和温度的关系; ⑵对于N个原子构成的晶体,在热振动时形成3N个振子,各个振子的频率不同,激发出的声子能力也不同; ⑶温度升高,晶格的振幅增大,该频率的声子数目也增大; ⑷温度升高,在宏观上表现为吸热或放热,实质上是各个频率声子数发生变化。材料物理的解释】 3.热膨胀的物理本质。 答:由于原子之间存在着相互作用力,吸引力与斥力。力大小和原子之间的距离有关(是非线性关系,引力、斥力的变化是非对称的),两原子相互作用是不对称变化,当温度上升,势能增高,由于势能曲线的不对称性必然导致振动中心右移。即原子间距增大。 ⑴T↑原子间的平均距离↑r>r0吸引合力变化较慢 ⑵T↑晶体中热缺陷密度↑r<r0排斥合力变化较快 【材料质点间的平均距离随温度的升高而增大(微观),宏观表现为体积、线长的增大】 4.固体材料的导热机制。 答:⑴固体的导热包括:电子导热、声子导热和光子导热。 ①纯金属:电子导热是主要机制; ②合金:声子导热的作用增强; ③半金属或半导体:声子导热、电子导热; ④绝缘体:几乎只有声子导热一种形式,只有在极高温度下才可能有光子导热存在。 ⑵气体:分子间碰撞,可忽略彼此之间的相互作用力。 固体:质点间有很强的相互作用。 5.焓和热容与加热温度的关系。P11。图1.8 ⑴①有潜热,热容趋于无穷大;⑵①无潜热,热容有突变

材料物理性能考试重点、复习题电子教案

材料物理性能考试重点、复习题

精品资料 1.格波:在晶格中存在着角频率为ω的平面波,是晶格中的所有原子以相同频率振动而 形成的波,或某一个原子在平衡附近的振动以波的形式在晶体中传播形成的波 2.色散关系:频率和波矢的关系 3.声子:晶格振动中的独立简谐振子的能量量子 4.热容:是分子或原子热运动的能量随温度而变化的物理量,其定义是物体温度升高1K 所需要增加的能量。 5.两个关于晶体热容的经验定律:一是元素的热容定律----杜隆-珀替定律:恒压下元素的 原子热容为25J/(K*mol);另一个是化合物的热容定律-----奈曼-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。 6.热膨胀:物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀 7.固体材料热膨胀机理:材料的热膨胀是由于原子间距增大的结果,而原子间距是指晶 格结点上原子振动的平衡位置间的距离。材料温度一定时,原子虽然振动,但它平衡位置保持不变,材料就不会因温度升高而发生膨胀;而温度升高时,会导致原子间距增大。 8.温度对热导率的影响:在温度不太高时,材料中主要以声子热导为主,决定热导率的因 素有材料的热容C、声子的平均速度V和声子的平均自由程L,其中v通常可以看作常数,只有在温度较高时,介质的弹性模量下降导致V减小。材料声子热容C在低温下与温度T3成正比。声子平均自由程V随温度的变化类似于气体分子运动中的情况,随温度升高而降低。实验表明在低温下L值的变化不大,其上限为晶粒的线度,下限为晶格间距。在极低温度时,声子平均自由程接近或达到其上限值—晶粒的直径;声子的热容C则与T3成正比;在此范围内光子热导可以忽略不计,因此晶体的热导率与温度的三次方成正比例关系。在较低温度时,声子的平均自由程L随温度升高而减小,声子的热容C仍与T3成正比,光子热导仍然极小,可以忽略不计,此时与L相比C对声子热导率的影响更大,因此在此范围内热导率仍然随温度升高而增大,但变化率减小。 在较高温度下,声子的平均自由程L随温度升高继续减小,而声子热容C趋近于常数,材料的热导率由L随温度升高而减小决定。随着温度升高,声子的平均自由程逐渐趋近于其最小值,声子热容为常数,光子平均自由程有所增大,故此光子热导逐步提高,因此高温下热导率随温度升高而增大。一般来说,对于晶体材料,在常用温度范围内,热导率随温度的上升为下降。 9.影响热导率的因素:1)温度的影响,一般来说,晶体材料在常用温度范围内,热导率随 温度的上升而下降。2)显微结构的影响。3)化学组成的影响。4)复合材料的热导率 10.热稳定性:是指材料承受温度的急剧变化而不致破坏的能力,所以又称为抗热震性。 11.常用热分析方法:1)普通热分析法2)差热分析3)差示扫描量热法4)热重法 12.光折射:当光依次通过两种不同介质时,光的行进方向要发生改变,这种现象称为折 射 13.光的散射:材料中如果有光学性能不均匀的结构,例如含有透明小粒子、光性能不同 的晶界相、气孔或其他夹杂物,都会引起一部分光束偏离原来的传播方向而向四面八方散开来,这种现象称为光的散射。 14.吸收:光通过物质传播时,会引起物质的价电子跃迁或使原子振动,从而使光能的一 部分转变为热能,导致光能的衰减的现象 15.弹性散射:光的波长(或光子能量)在散射前后不发生变化的,称为弹性散射 16.按照瑞利定律,微小粒子对波长的散射不如短波有效,在可见光的短波侧λ=400nm 处,紫光的散射强度要比长波侧λ=720nm出红光的散射强度大约大10倍 17.色散:材料的折射率随入射光的频率的减小(或波长的增加)而减小的性质,称为材仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2

无机材料物理性能期末复习题

期末复习题参考答案 一、填空 1.一长30cm的圆杆,直径4mm,承受5000N的轴向拉力。如直径拉成3.8 mm,且体积保持不变,在此拉力下名义应力值为,名义应变值为。 2.克劳修斯—莫索蒂方程建立了宏观量介电常数与微观量极化率之间的关系。 3.固体材料的热膨胀本质是点阵结构中质点间平均距离随温度升高而增大。 4.格波间相互作用力愈强,也就是声子间碰撞几率愈大,相应的平均自由程愈小,热导率也就愈低。 5.电介质材料中的压电性、铁电性与热释电性是由于相应压电体、铁电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体。 6.复介电常数由实部和虚部这两部分组成,实部与通常应用的介电常数一致,虚部表示了电介质中能量损耗的大小。 7.无机非金属材料中的载流子主要是电子和离子。 8.广义虎克定律适用于各向异性的非均匀材料。 ?(1-m)2x。9.设某一玻璃的光反射损失为m,如果连续透过x块平板玻璃,则透过部分应为 I 10.对于中心穿透裂纹的大而薄的板,其几何形状因子Y= 。 11.设电介质中带电质点的电荷量q,在电场作用下极化后,正电荷与负电荷的位移矢量为l,则此偶极矩为 ql 。 12.裂纹扩展的动力是物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能。 13.Griffith微裂纹理论认为,断裂并不是两部分晶体同时沿整个界面拉断,而是裂纹扩展的结果。14.考虑散热的影响,材料允许承受的最大温度差可用第二热应力因子表示。 15.当温度不太高时,固体材料中的热导形式主要是声子热导。 16.在应力分量的表示方法中,应力分量σ,τ的下标第一个字母表示方向,第二个字母表示应力作用的方向。 17.电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。 18.原子磁矩的来源是电子的轨道磁矩、自旋磁矩和原子核的磁矩。而物质的磁性主要由电子的自旋磁矩引起。 19. 按照格里菲斯微裂纹理论,材料的断裂强度不是取决于裂纹的数量,而是决定于裂纹的大小,即是由最危险的裂纹尺寸或临界裂纹尺寸决定材料的断裂强度。 20.复合体中热膨胀滞后现象产生的原因是由于不同相间或晶粒的不同方向上膨胀系数差别很大,产生很大的内应力,使坯体产生微裂纹。 21.晶体发生塑性变形的方式主要有滑移和孪生。 22.铁电体是具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。 23.自发磁化的本质是电子间的静电交换相互作用。 二、名词解释 自发极化:极化并非由外电场所引起,而是由极性晶体内部结构特点所引起,使晶体中的每个晶胞内存在固有电偶极矩,这种极化机制为自发极化。 断裂能:是一种织构敏感参数,起着断裂过程的阻力作用,不仅取决于组分、结构,在很大程度上受到微观缺陷、显微结构的影响。包括热力学表面能、塑性形变能、微裂纹形成能、相变弹性 能等。 滞弹性:当应力作用于实际固体时,固体形变的产生与消除需要一定的时间,这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 格波:处于格点上的原子的热振动可描述成类似于机械波传播的结果,这种波称为格波,格波的一个

武汉理工材料物理性能复习资料

第一章 一、基本概念 1.塑性形变及其形式:塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变。晶体中的塑性形变有两种基本方式:滑移和孪晶。 2.蠕变:当对粘弹性体施加恒定压力σ0时,其应变随时间而增加,这种现象叫做蠕变。弛豫:当对粘弹性体施加恒定应变ε0时,其应力将随时间而减小,这种现象叫弛豫。 3.粘弹性:一些非晶体,有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性,称为粘弹性,所有聚合物差不多都表现出这种粘弹性。 4.滞弹性:对于理想的弹性固体,作用应力会立即引起弹性应变,一旦应力消除,应变也随之消除,但对于实际固体这种弹性应变的产生与消除需要有限时间,无机固体和金属这种与时间有关的弹性称为滞弹性。 二、基本理论 1.金属材料和无机非金属材料的塑性变形机理:○1产生滑移机会的多少取决于晶体中的滑移系统数量。○2对于金属,金属键没有方向性,滑移系统多,所以易于滑移而产生塑性形变。对于无机非材料,离子键和共价键有明显的方向性,同号离子相遇,斥力极大,只有个别滑移系统才能满足几何条件与静电作用条件。晶体结构越复杂,满足这种条件就越困难,所以不易产生滑移。○3滑移反映出来的宏观上的塑性形变是位错运动的结果,无机材料不易形成位错,位错运动也很困难,也就难以产生塑性形变,材料易脆断。 金属与非金属晶体滑移难易的对比 金属非金属 由一种离子组成组成复杂 金属键物方向性共价键或离子键有方向性 结果简单结构复杂 滑移系统多滑移系统少 2.无机材料高温蠕变的三个理论 ○1高温蠕变的位错运动理论:无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以发生运动,在高温下原子热运动加剧,可以使位错从障碍中解放出来,引起蠕变。当温度增加时,位错运动加快,除位错运动产生滑移外,位错攀移也能产生宏观上的形变。热运动有助于使位错从障碍中解放出来,并使位错运动加速。当受阻碍较小时,容易运动的位错解放出来完成蠕变后,蠕变速率就会降低,这就解释了蠕变减速阶段的特点。如果继续增加温度或延长时间,受阻碍较大的位错也能进一步解放出来,引起最后的加速蠕变阶段。 ○2扩散蠕变理论:高温下的蠕变现象和晶体中的扩散现象类似,并且把蠕变过程看成是外力作用下沿应力作用方向扩散的一种形式。 ○3晶界蠕变理论:多晶陶瓷中存在着大量晶界,当晶界位向差大时,可以把晶界看成是非晶体,因此在温度较高时,晶界粘度迅速下降,外力导致晶界粘滞流动,发生蠕变。 第二章 一、基本概念 1.裂纹的亚临界生长:裂纹除快速失稳扩展外,还会在使用应力下,随着时间的推移而缓慢扩展,这种缓慢扩展也叫亚临界生长,或称为静态疲劳。 2.裂纹扩展动力:物体内储存的弹性应变能的降低大于等于由于开裂形成两个新表面所需的表面能,反之,前者小于后者,则裂纹不会扩展。将上述理论用于有裂纹的物体,物体内储存的弹性应变能的降低(或释放)就是裂纹扩展动力。

材料物理性能期末复习重点-田莳

1.微观粒子的波粒二象性 在量子力学里,微观粒子在不同条件下分别表现出波动或粒子的性质。这种量子行为称为波粒二象性。 2.波函数及其物理意义 微观粒子具有波动性,是一种具有统计规律的几率波,它决定电子在空间某处出现的几率,在t 时刻,几率波应是空间位置(x,y,z,t)的函数。此函数 称波函数。其模的平方代表粒子在该处出现的概率。 表示t 时刻、 (x 、y 、z )处、单位体积内发现粒子的几率。 3.自由电子的能级密度 能级密度即状态密度。 dN 为E 到E+dE 范围内总的状态数。代表单位能量范围内所能容纳的电子数。 4.费米能级 在0K 时,能量小于或等于费米能的能级全部被电子占满,能量大于费米能级的全部为空。故费米能是0K 时金属基态系统电子所占有的能级最高的能量。 5.晶体能带理论 假定固体中原子核不动,并设想每个电子是在固定的原子核的势场及其他电子的平均势场中运动,称单电子近似。用单电子近似法处理晶体中电子能谱的理论,称能带理论。 6.导体,绝缘体,半导体的能带结构 根据能带理论,晶体中并非所有电子,也并非所有的价电子都参与导电,只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。从下图可以看出,导体中导带和价带之间没有禁区,电子进入导带不需要能量,因而导电电子的浓度很 大。在绝缘体中价带和导期隔着一个宽的禁带E g ,电子由价带到导带需要外界供给能量,使电子激发,实现电子由价带到导带的跃迁,因而通常导带中导电电子浓度很小。半导体和绝缘体有相类似的能带结构,只是半导体的禁带较窄(E g 小) ,电子跃迁比较容易 1.电导率 是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。当施加电压于导体的两 端 时,其电荷载子会呈现朝某方向流动的行为,因而产生电流。电导率 是以欧姆定律定义为电流密度 和电场强度 的比率: κ=1/ρ 2.金属—电阻率与温度的关系 金属材料随温度升高,离子热振动的振幅增大,电子就愈易受到散射,当电子波通过一个理想品体点阵时(0K),它将不受散射;只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方,电子被才受到散射(不相干散射),这就是金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示),以及晶体中异类原于、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样,电子波在这些地方发生散射而产生电阻,降低导电性。 金属电阻率在不同温度范围与温度变化关系不同。一般认为纯金属在整个温度区间产生电阻机制是电子-声子(离子)散射。在极低温度下,电子-电子散射构成了电阻产生的主要机制。金属融化,金属原子规则阵列被破坏,从而增强了对电子的散射,电阻增加。 3.离子电导理论 离子电导是带有电荷的离子载流子在电场作用下的定向移动。一类是晶体点阵的基本离子,因热振动而离开晶格,形成热缺陷,离子或空位在电场作用下成为导电载流子,参加导电,即本征导电。另一类参加导电的载流子主要是杂质。 离子尺寸,质量都远大于电子,其运动方式是从一个平衡位置跳跃到另一个平衡位置。离子导电是离子在电场作用下的扩散。其扩散路径畅通,离子扩散系数就高,故导电率高。 4.快离子导体(最佳离子导体,超离子导体) 具有离子导电的固体物质称固体电解质。有些

材料物理性能.

※ 材料的导电性能 1、 霍尔效应 电子电导的特征是具有霍尔效应。 置于磁场中的静止载流导体,当它的电流方向与磁场方向不一致时,载流导体上平行于电流和磁场方向上的两 个面之间产生电动势差,这种现象称霍尔效应。 形成的电场E H ,称为霍尔场。表征霍尔场的物理参数称为霍尔系数,定义为: 霍尔系数R H 有如下表达式:e n R i H 1 ± = 表示霍尔效应的强弱。霍尔系数只与金属中自由电子密度有关 2、 金属的导电机制 只有在费密面附近能级的电子才能对导电做出贡献。 利用能带理论严格导出电导率表达式: 式中: nef 表示单位体积内实际参加传导过程的电子数; m *为电子的有效质量,它是考虑晶体点阵对电场作用的结果。 此式不仅适用于金属,也适用于非金属。能完整地反映晶体导电的物理本质。 量子力学可以证明,当电子波在绝对零度下通过一个完整的晶体点阵时,它将不受散射而无阻碍的传播,这时 电阻为零。只有在晶体点阵完整性遭到破坏的地方,电子波才受到散射(不相干散射),这就会产生电阻——金属产生电阻的根本原因。由于温度引起的离子运动(热振动)振幅的变化(通常用振幅的均方值表示),以及晶体中异类原子、位错、点缺陷等都会使理想晶体点阵的周期性遭到破坏。这样,电子波在这些地方发生散射而产生电阻,降低导电性。 3、 马西森定律 (P94题11) 试说明用电阻法研究金属的晶体缺陷(冷加工或高温淬火)时威慑年电阻测量要在低温下进行。 马西森(Matthissen )和沃格特(V ogt )早期根据对金属固溶体中的溶质原子的浓度较小,以致于可以略去它们 之间的相互影响,把金属的电阻看成由金属的基本电阻ρL(T)和残余电阻ρ?组成,这就是马西森定律( Matthissen Rule ),用下式表示: ρ?是与杂质的浓度、电缺陷和位错有关的电阻率。 ρL(T)是与温度有关的电阻率。 4、 电阻率与温度的关系 金属的温度愈高,电阻也愈大。 若以ρ0和ρt 表示金属在0 ℃和T ℃温度下的电阻率,则电阻与温度关系为: 在t 温度下金属的电阻温度系数: 5、 电阻率与压力的关系 在流体静压压缩时,大多数金属的电阻率降低。 在流体静压下金属的电阻率可用下式计算 式中:ρ0表示在真空条件下的电阻率;p 表示压力;φ是压力系数(负值10-5~10-6 )。 正常金属(铁、钴、镍、钯、铂等),压力增大,金属电阻率下降;反常金属(碱土金属和稀土金属的大部分) 6、 缺陷对电阻率的影响:不同类型的缺陷对电阻率的影响程度不同,空位和间隙原子对剩余电阻率的影响和金属 杂质原子的影响相似。点缺陷所引起的剩余电阻率变化远比线缺陷的影响大。

材料力学性能期末考试[1]

第一章 1,静载荷下材料的力学性能包括材料的拉伸、压缩、扭转、弯曲及硬度等性能。2,在弹性变形阶段,大多数金属的应力与应变之间符合胡克定律的正比例关系,其比例系数称为弹性模量。 3,弹性比功为应力-应变曲线下弹性范围内所吸收的变形功。 4,金属材料经过预先加载产生少量塑性变形(残余应变小余1%~4%),而后再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象,称为包辛格效应。 包辛格效应消除方法:(1) 预先进行较大的塑性变形; (2) 在第二次反向受力前先使金属材料于回复或再结晶 温度下退火,如钢在400-500℃,铜合金在250-270℃退 火。 5,屈服标准: (1),比利极限:应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力。 (2),弹性极限:试样加载后再卸载,以不出现残留的永久变形为准则,材料能够完全弹性恢复的最高应力。 (3),屈服强度:以规定发生一定的残余变形为标准。 6,影响材料强度的内在因素有:结合键、组织、结构、原子本性。 影响材料强度的外在因素有:温度、应变速度、应力状态。 7,影响金属材料的屈服强度的四种强化机制: ①固溶强化;②形变强化;③沉淀强化和弥散强化;④晶界和亚晶强化。8,加工硬化的作用: (1) 加工硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力,保证机件安全。 (2) 加工硬化和塑性变形适当配合可使金属均匀塑性变形,保证冷变形工艺顺利实施。(如果没有加工硬化能力,任何冷加工成型的工艺都是无法进行。)(3) 可降低塑性,改善低碳钢的切削加工性能。 9,应力状态软性系数α: α值越大,表示应力状态越“软”,金属越易于产生塑性变形和韧性断裂。α值越小,表示应力状态越“硬”,金属越不易于产生塑性变形而易于产生脆性断裂。 10,冲击弯曲试验的作用:主要测定脆性或低塑性材料的抗弯强度。 第二章 1,由于缺口的存在,在静载荷作用下,缺口截面上的应力状态将会发生变化,产生所谓的“缺口效应”。 2,冲击韧性的定义是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力,用标准试样的冲击吸收功A k表示。 3,细化晶粒提高韧性的原因: (1) 晶界是裂纹扩展的阻力; (2) 晶界前塞积的位错数减少,有利于降低应力集中; (3) 晶界总面积增加,使晶界上杂质浓度减小,避免了产生沿晶脆性断裂。 4,断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理,断口特征由纤维状变为结晶状,这就是低温脆性。 5,韧脆转变温度:

《材料物理性能》课程教学大纲-r

《材料物理性能》课程教学大纲 一、课程名称(中英文) 中文名称:材料物理性能 英文名称:Properties of Material Physics 二、课程代码及性质 课程代码: 0801151 课程性质:学科专业基础课程, 必修课 三、学时与学分 总学时:32(理论学时:32学时;实践学时:0学时) 学分:2 四、先修课程 大学物理、材料科学基础、热处理原理与工艺 五、授课对象 本课程面向材料科学与工程专业、功能材料专业开设 六、课程教学目的(对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用) 本课程的教学目的: 1. 系统掌握材料物理性能方向的专业知识,具备应用这些知识分析、解决材料科学与工程专业中的功能材料选择和应用技术复杂问题的能力; 2. 掌握各种物理性能的本质,具备独立进行物理性能分析和测量的能力; 3. 理解不同类型物理性能与材料的不同层次的结构和组织之间的对应关系,具备基于材料成分、结构设计开发新型功能材料的能力;同时,具备基于材料物理性能的研究,实现对材料结构和相变(结构变化)的表征的能力; 4.了解功能材料及制备和应用技术的发展前沿,掌握其发展特点与动向。

七、教学重点与难点: 教学重点:

材料物理性能中的电学性能、介电性能、热学性能、光学性能和磁学性能基于材料成分、结构和组织微观本质。 教学难点: 材料物理性能中的电学性能、介电性能、热学性能、光学性能和磁学性能的微观机理和宏观性能内在联系的定量描述,以及各种性能之间的逻辑关系。 八、教学方法与手段: 教学方法: (1)以课堂讲授为主,阐述该课程的基本内容,保证主要教学内容的完成; (2)安排适量的课堂讨论环节,使学生通过课下的资料查阅而掌握基本的专业资料获取方法、途径、整理归纳和讲演能力。 教学手段: (1)运用现代教学工具,在课堂上通过PPT讲授方式,实现图文并茂,形象直观; (2)收集典型功能材料应用实物,在课堂上进行针对性讲授。 九、教学内容与学时安排 (1)总体安排 教学内容与学时的总体安排,如表2所示。 (2)具体内容 各章节的具体内容如下: 第一章材料物理性能概论(2学时) 1.1材料的分类 1.2材料物理性能本构关系 1.3材料物理性能的研究方法及描述 1.4数值分析方法在材料物理性能研究中的应用 1.5功能材料的性能、应用与发展 第二章材料的电学性能(6学时) 2.1 概念和原理 2.2 导体、绝缘体和半导体的能带 2.3 金属的导电性 2.4 离子导体 2.5 半导体的电学性能 2.6 超导电性

材料力学性能期末考试

一、名词解释 包辛格效应、疲劳门槛值、应力腐蚀门槛值、平面应力状态、平面应变状态、蠕变极限、低周疲劳、高周疲劳、滞弹性、弹性比功、冲击韧性、断裂韧性、氢脆、应力腐蚀、粘着磨损、磨粒磨损、微动磨损、蠕变、持久强度、应力松弛、腐蚀疲劳、加工硬化指数 二、指出下列力学性能指标的名称,物理意义及单位 A K 、K 1、K IC 、K 1SCC 、c a 、E 、σf 、σb 、σ 0.2、σys 、σP 、δ、σ-1、th K ?、C 650103σ、ε、?、H B 、HRC 、H V 、G 、G IC 、 三、填空题 1、低碳钢拉伸试验的过程可以分为 、 和 三个阶段。 2、材料常规力学性能的五大指标为: 、 、 、 。 3、陶瓷材料增韧的主要途径有 、 、 、 显微结构增韧以及复合增韧六种。 4、常用测定硬度的方法有 、 和 测试法。 1、聚合物的弹性模量对 非常敏感,它的粘弹性表现为滞后环、 和 ,这种现象与温度、时间密切有关。 2、影响屈服强度的内在因素有: 、 、 、 ;外在因素有: 、 、 。 3、缺口对材料的力学性能的影响归结为四个方面: 、 、 、 。 4、材料或零件在 和腐蚀介质的共同作用下造成的失效叫腐蚀疲劳。 四、请说明下面公式各符号的名称以及其物理意义 c IC c a Y K /=σ、、n SS A σε= 、n K S ε=、 m K c dN da )(?= 五、简答题 1. 金属疲劳破坏的特点是什么?典型疲劳断口具有什么特征?提高疲劳强度的途径有哪些? 2. 和常温下力学性能相比,金属材料在高温下的力学行为有哪些特点?造成这种差别的原因何在? 3. 提高金属材料的屈服强度有哪些方法?试用已学过的专业知识就每种方法各举一例。 4. 缺口对材料的性能有哪些影响?为什么缺口冲击韧性被列为材料常规性能的五大指标之一?它和断裂韧性有何关系? 5. 为什么通常体心立方金属显示低温脆性,而面心立方金属一般没有低温脆性? 6. 提高零件的疲劳寿命有哪些方法? 试就每种方法各举一应用实例,并对这种方法具体分析,其在抑制疲劳裂纹的萌生中起有益作用,还是在阻碍疲劳裂纹扩展中有良好的效果? 7. 为什么材料的塑性要以延伸率和断面收缩率这两个指标来度量?它们在工程上各有什么实际意义? 8. 缺口冲击韧性为什么被列为材料常规性能的五大指标之一,怎样正确理解冲击韧性的功能:(a)它是

《材料物理性能》王振廷版课后答案106页要点

1、试说明下列磁学参量的定义和概念:磁化强度、矫顽力、饱和磁化强度、磁导率、磁化率、剩余磁感应强度、磁各向异性常数、饱和磁致伸缩系数。 a、磁化强度:一个物体在外磁场中被磁化的程度,用单位体积内磁矩的多少来衡量,成为磁化强度M b、矫顽力Hc:一个试样磁化至饱和,如果要μ=0或B=0,则必须加上一个反向磁场Hc,成为矫顽力。 c、饱和磁化强度:磁化曲线中随着磁化场的增加,磁化强度M或磁感强度B开始增加较缓慢,然后迅速增加,再转而缓慢地增加,最后磁化至饱和。Ms成为饱和磁化强度,Bs成为饱和磁感应强度。 d、磁导率:μ=B/H,表征磁性介质的物理量,μ称为磁导率。 e、磁化率:从宏观上来看,物体在磁场中被磁化的程度与磁化场的磁场强度有关。 M=χ·H,χ称为单位体积磁化率。 f、剩余磁感应强度:将一个试样磁化至饱和,然后慢慢地减少H,则M也将减少,但M并不按照磁化曲线反方向进行,而是按另一条曲线改变,当H减少到零时,M=Mr或Br=4πMr。(Mr、Br分别为剩余磁化强度和剩余磁感应强度) g、磁滞消耗:磁滞回线所包围的面积表征磁化一周时所消耗的功,称为磁滞损耗Q(J/m3) h、磁晶各向异性常数:磁化强度矢量沿不同晶轴方向的能量差代表磁晶各向异性能,用Ek表示。磁晶各向异性能是磁化矢量方向的函数。 i、饱和磁致伸缩系数:随着外磁场的增强,致磁体的磁化强度增强,这时|λ|也随之增大。当H=Hs时,磁化强度M达到饱和值,此时λ=λs,称为饱和磁致伸缩所致。 2、计算Gd3+和Cr3+的自由离子磁矩?Gd3+的离子磁矩比Cr3+离子磁矩高的原因是什么?

Gd3+有7个未成对电子,Cr3+ 3个未成对电子. 所以, Gd3+的离子磁矩为7μB, Cr3+的离子磁矩为3μB. 3、过渡族金属晶体中的原子(或离子)磁矩比它们各自的自由离子磁矩低的原因是什么? 4、试绘图说明抗磁性、顺磁性、铁磁性物质在外场B=0的磁行为。

材料物理性能

材料物理性能 热容的基本概念 当物质吸收热量温度升高时,温度每升高1K所吸收的热量称为该物质的热容。系统的温度升高1K所需的热称为该系统的热容(符号C,单位J/K)。 爱因斯坦模型 爱因斯坦应用量子论的观点,于1907年提出的计算固体热容的原子振动的简单模型。爱因斯坦模型指出:①固体内原子均以同一特征频率v振动,②每一原子有三个振动自由度,③可以将黑体辐射的普朗克公式应用到固体中原子的振动上去,且每一振动自由度的振子作为线性振子而具有平均能量。 当T》θE时得C V,m≈3R,同用能量均分定理得到的结果一致。当T<<θE时,,随着T→0而指数地趋于零,同实验结果大致相符,解决了杜隆-珀替定律不能解释的低温下固体热容同温度有关的实验事实,但在低温下毕竟下降得快了些。 德拜模型 每一个独立谐振子的振动是一种简正振动模式,弹性媒质的一种简正振动模式是具有一定频率、波长和传播方向的弹性波。 为把固体看作是连续的弹性媒质,德拜模型只考虑那些频率非常低(近似取为零)直到极限频率Vm范围内的振动模式。由于n的数目很大,3n种振动频率可看作是连续分布在零到Vm区间内,则3n个不同频率的独立谐振子的总能量就由分立的求和变为积分,Uo是同温度无关的常数,ρ(v)称频率分布函数。(具体教材P7) 热膨胀的物理本质及影响因素 A:物理本质:材料热膨胀的物理本质是质点振动的非简谐效应。 (1)质点在平衡位置两侧受力不对称,质点振动时的平均位置不在r0处,而要向右移。因此相邻质点间平均距离增加。温度越高,振幅越大,质点在r0两侧受力不对称情况越显著,平衡位置向右移动越多,相邻质点间平均距离就增加得越多,以致晶胞参数增大,晶体膨胀。(双原子模型)P20 (2)用势能曲线解释 势能曲线不是严格对称抛物线。 势能随原子间距的减小,比随原子间距的增加而增加得更迅速。 原子的能量随温度的增加而增加,温度越高,平均位置移得越远,引起晶体的膨胀。B:影响因素: 1.相变的影响一级相变:伴随比热容的突变,相应的膨胀系数将有不连续变化,其转变点处膨胀系数将为无限大。二级相变:相变点处膨胀系数曲线有折点。 2.成分和组织的影响形成固溶体时,一般溶质元素的膨胀系数高于溶质基体时,将增大膨胀系数;结构紧密的固体,膨胀系数大,反之,膨胀系数小;若果材料由不同结构和性能的相机械混合而成,各相膨胀系数的差异导致内应力,而内应力将抑制物体的热膨胀。 3.各向异性的影响晶体的各向异性膨胀,各层间的结合力不同引起热膨胀不同。 4.铁磁性转变对于铁磁性的金属和合金,膨胀系数随温度变化将出现反常,即在正常的膨胀曲线上出现附加的膨胀峰。 膨胀分析法确定钢的组织转变温度 在组织转变之前或转变之后,试样的膨胀或收缩时单纯由温度变化引起的。在组织转变的温度范围内,除单纯由温度引起的长度变化外,又附加了组织转变的体积效应,由于附加的膨胀效应,膨胀曲线偏离一般规律。因此,在组织转变开始和转变终了时,曲线便出现了拐点,拐点即对应转变的开始及终了温度。P32

材料力学性能复习重点汇总

第一章 包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(σP)或屈服强度(σS)增加;反向加载时弹性极限(σP)或屈服强度(σS)降低的现象。 解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。晶体学平面--解理面,一般是低指数,表面能低的晶面。 解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。 韧脆转变:材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状)。 静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。是一个强度与塑性的综合指标,是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。 可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。 解理断裂是典型的脆性断裂的代表,微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。 5.影响屈服强度的因素 与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度 位错增值和运动 晶粒、晶界、第二相等 外界影响位错运动的因素 主要从内因和外因两个方面考虑 (一)影响屈服强度的内因素 1.金属本性和晶格类型(结合键、晶体结构)

单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力,其值与位错运动所受到的阻力(晶格阻力--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决定。 派拉力: 位错交互作用力 (a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数,L是位错间距。)2.晶粒大小和亚结构 晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目,减小晶粒内位错塞积群的长度,使屈服强度降低(细晶强化)。 屈服强度与晶粒大小的关系: 霍尔-派奇(Hall-Petch) σs= σi+kyd-1/2 3.溶质元素 加入溶质原子→(间隙或置换型)固溶体→(溶质原子与溶剂原子半径不一样)产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度(固溶强化)。 4.第二相(弥散强化,沉淀强化) 不可变形第二相 提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→两质点间距变小→流变应力增大。 不可变形第二相 位错切过(产生界面能),使之与机体一起产生变形,提高了屈服强度。 弥散强化:

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