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材料性能学期末考试

中原工学院材料与化工学院

材

料

性

能

学

《材控专业课后习

题》

第一章材料在单向拉伸时的力学性能１-1名词解释

1.弹性比功:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力.

2.包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形，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.其来源于金属材料中的位错运动所受阻力的变化。可通过热处理(再结晶退火）消除。

3.塑性:材料断裂前产生塑性变形的能力

4.韧性：材料变形时吸收变形力的能力

5.脆性断裂(弹性断裂)：材料断裂前不发生塑性变形，而裂纹的扩展速度往往很快。断口呈现与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮,为放射状或结晶状。

6.韧性断裂（延性断裂或者塑性断裂)：材料断裂前及断裂过程中产生明显塑性变形的断裂过程。断口呈现暗灰色、纤维状。

7.剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成断裂.断口呈现锋利的楔形或微孔聚集型,即出现大量韧窝。

8.河流花样：解理裂缝相交处会形成台阶,呈现出形似地球上的河流状形貌

9.解理台阶：解理裂纹的扩展往往是沿晶面指数相同的一族相互平行,但位于“不同高度”的晶面进行的。不同高度的解理面存在台阶。10.韧窝：通过孔洞形核、长大和连接而导致韧性断裂的断口

1—3材料的弹性模数主要取决于什么因素?

答:影响弹性模数的因素:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间

1—4决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？

答：１、晶体结构：屈服是位错运动，因此单晶体理论屈服强度=临界切应力

2、晶界和亚结构:晶界是位错运动的重要障碍,晶界越多,常温时材料的屈服强度增加。晶粒越细小，亚结构越多,位错运动受阻越多,屈服强度越大。

３、溶质元素：由于溶质原子与溶剂原子直径不同,在溶质原子周围形成晶格畸变应力场，其与位错应力场相互作用，使位错运动受阻，增大屈服强度.固溶强化、柯氏气团强化、沉淀强化、时效强

化、弥散强化

4、第二相：弥散分布的均匀细小的第二相有利于提高屈服强度

5、环境因素对屈服强度的影响

1)温度的影响：温度升高，屈服强度降低，但变化趋势因不同晶格类型而异。

2)加载速度(变形速度)的影响:加载速度增大，金属的强度增高,但屈服强度的增高比抗拉强度的增高更为明显

3)应力状态的影响:不同加载方式下,屈服强度不同

1-8、金属材料的应变硬化有何实际意义？

答:1、在加工是合理配合应变硬化和塑性变形,可使金属进行均匀的塑性变形,保证冷变形工艺的顺利进行

2、低碳钢切削时易产生粘刀，表面质量差,可进行冷变形降低塑性,改善切削加工性能。

３、在材料应用方面,应变硬化可使金属机件具有一定的抗偶然过载能力．保证机件使用安全。

４、应变硬化也是强化金属的重要手段,尤其是对那些不能进行热处理强化的材料。

1-13、何谓拉伸端口三要素?影响宏观拉伸断口的性态因素? 答:纤维区放射区剪切唇

影响因素:试样形状、尺寸和金属材料的性能以及实验温度，加载速度和受力状态。

1—1４、纯铁γS=２J/m2,E=2＊１05MPａ，α0=2．5＊1０－10m,求理论断裂强度σm

答:由公式σｍ=(Ｅ*γS／α0)1/２得:

σm=(2＊1０5*１０６*2／2.５*１0-1０)1/２=4.0＊1010Pa＝4．０＊１0４MPa

1-15、一薄板内有一条长3mm的裂纹,且α0=３＊10—8mｍ。求脆性断裂应力σC(设σm＝E/１0=2＊1０５MPａ）

答：由σm/σc=(α/α０)１/2解得：σC=２8.29MPａ

１—16、一材料Ｅ＝2＊101１ N/m2, γS =８Ｎ/m试计算在

7*107N/m2的拉应力下材料的临界裂纹长度．

答：当σＣ=7*107N/m2时,因为a C＝E＊γS／ａc2，解得ａC＝0。3３mm 临界裂纹长度a=２＊a C=0.33＊2=０。66mm

１－18、格里菲斯公式适用哪些范围及在什么情况下需要修正?答:格里菲斯只适用于脆性固体如玻璃、无机晶体材料、超高强钢. 对于许多工程结构材料如结构钢、高分子材料、裂纹尖端产生较大的

塑性变形,要消耗大量塑性变形功,必须对格里菲斯进行修正。

1—１9．屈服强度的工程意义？

答：(1)作为防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材依据

(2)根据屈服强度与抗拉强度之比的大小,衡量材料进一步产生塑性变形的倾向，作为金属材料冷塑性变形加工和确定机件缓解应力集中防止脆断的参考依据.

1—2０.弹性极限,比例极限的工程意义

答：对于要求服役时其应力应变关系严格遵守线性关系的机件,如测力计弹簧,是依靠弹性变形的应力正比于应变的关系显示载荷大小的,则应以比例极限作为选择材料的依据，对于服役条件不允许产生微量塑性变形的机件，设计时应按弹性极限来选择材料。

1—２1.金属塑性的工程意义

答：（1)材料具有一定的塑性，当其偶然过载时，通过塑性变形和应变硬化的配合可避免机件发生突然破坏

(2）材料具有一定的塑性还有利于塑性加工和修复工艺的顺利进行

(3)对于金属材料，其塑性的好坏是评定材料冶金质量的重要标准。

１—2２。包申格效应的产生原理?

答：包申格效应与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。金属受载产生少量塑性变形时,运动位错遇林位错而弯曲受阻，并形成位错缠结或胞状组织，如果此时卸载并随即同向加载,在原先加载的应力水平下,被缠结的位错不能做显著运动,宏观上表现为规定残余伸长应力增加。如果卸载后施加反向应力，位错反向运动时前方林位错一类的障碍较少,因此在较低应力下滑移较大距离,宏观上表现为规定残余伸长应力较低的现象.

１－23。多晶体材料塑性变形的特点?

答：(1)各晶粒变形的不同时性和不均匀性

(2）各晶粒变形的相互协调性

1—2４．金属材料产生明显屈服的条件?

答：位错运动速度应力敏感指数ｍ’值越低,使位错运动速率变化所需应力变化越大，屈服现象就越明显，ｍ’小于2０,具有明显的屈服现象

1—25.加工硬化指数的几个特点

答：金属材料的n值的大小,与层错能的高低有关。层错能低的，n 值越大。层错能高的，n值越小。ｎ值大的其滑移变形的特征为平坦

的滑移带,n值小的材料表现为波纹状的滑移带。退火态金属ｎ值比较大,冷加工状态下n值比较小.n与材料的屈服点大致呈反比关系。n值也随溶质原子数增加而降低。晶粒变粗n值增加.

第二章材料在其他静载下的力学性能2—1．名词解释

１）应力状态软性系数。

最大切应力Tmax与最大正应力σmax的比值ð＝τmax/σｍax,σ越大,最大切应力分量越大,表示应力状态越软，材料易于产生塑性变形,反之，ð越小，表示应力状态越硬，材料易于产生脆断。

2)缺口效应。

即缺口三效应，一，缺口造成应力应变集中，二,缺口改变了前方的应力应变状态，三,缺口强化现象。

3）缺口敏感度。

在缺口试样拉伸试验中,用试样的抗拉强度σbｎ与等截面尺寸的光滑试样抗拉强度σb的比值作为材料的缺口敏感性指标。称为缺口敏感度ｑe。

４)布氏硬度。

用一定大小的载荷F，把直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面保持一定时间后卸载测定试样表面残留压痕直径Ｄ求压痕表面积,将单位压痕表面承受的平均压力(Ｆ/s)定义为布氏硬度.Hb＝F/s=2F/FD(D-(D²-ｄ²)½)。

5)洛氏硬度:是一种压入硬度式样的方法,以测量压痕深度值大小，表

示材料的硬度值,所用压头为圆锥角α=1２0°金刚石

圆锥或淬火刚球，其载荷分两次施加,先加初载荷F，

再加主载荷F2,保持后卸载F2，测出实际压入深度h，

则ＨＲ＝（Ｒ-H）/0。002(压头为金刚石时k=0。2,为

淬火刚球是k=０.2６)

６）维氏硬度：实验原理与布氏硬度基本相似，也是根据压痕单位面积所受载荷来计算硬度值，但所用的压头是两相对面夹

角为１3６°的金刚石四棱椎体,试样在载荷F作用下

试样表面被压出一个四方锥行压痕,测量压痕对角线长

度分别为d１，ｄ2.取其平均值为d，用以计算压痕表

面积s,F/S即为试样硬度值

７)努氏硬度:一种显微硬度试样方法,使用两个对角线面不等的四棱锥金刚石压头,在试样上得到长短对角线长度之比为

7:1的棱形压痕,硬度值为试样力除以压痕投影面积,用

ＨK表示，HK=1.451Ｆ/L²，L单位（mm)．

8)肖氏硬度:是一种动载实验法，将具有一定质量带有金刚石或金刚

球的重锤从一定高度向式样表面砸落,根据重锤回足兆

高度来表征材料硬度值大小，用ＫS表示。

1—3。缺口对材料的拉伸力学性能有什么影响？

答:当缺口受到单向拉力时,缺口界面上应力分布为轴向σy,在缺口根部最大,随离根部距离的增加,σｙ不断下降，即在根部产生应力集中，当这种集中应力达到材料屈服强度σb时,使引起缺口根部附近的塑性变形,既缺口造成应力应变集中,缺口改变了缺口的前方应力状态,使平板中材料所受应力由原来的单向应力拉伸变为两或三向拉伸,在有缺口的条件下,由于出现了三向应力，试样的屈服应力比单向拉伸时要高,既产生了所谓缺口“强化”现象。

1—4。如何理解塑性材料的缺口强化现象?

答:根据屈雷斯加判据SⅡ=σy-σx＝σｓ可得σy=σｘ+σs。在缺口根部σx=０,故σｙ＝σs。因此，外加载荷增加时，缺口根部最先满足SⅡ=σｙ=σs而开始屈服。根部一旦屈服,σy便松弛而降低到材料的σｓ。但在缺口内侧，σx≠0故要满足屈雷斯加判据要求,必须增加纵向应力σy,即心部屈服要在σy不断增加的情况下才能发生.若满足这一条件,塑性变形便自表面向心部扩展，与此同时,σｙ与σz随σx快速增加而增加，一直增加到塑性区与弹性区交界处为止.因此，当缺口前方产生塑性变形后，最大应力已经不再缺口根部,而在其前方一定距离处，此处σx最大,所以σy与σｚ也最大,这时屈服应力比平向拉伸高,即产生了“缺口强化”.

１-6、是综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。

单向拉伸：特点温度、应力状态、加载速度确定，常用标准光滑试样进行试验。

范围:用于塑性变形抗力与切断抗力较低的塑性材料试验。扭转：１、扭转的应力状态软性系数较拉伸时的应力状态软性系数

2、试样截面的应力分布为表面最大,愈往心部愈小，故对材

料表面硬化及表面缺陷十分敏感。

3、圆柱形试样在扭转实验时,整个试样长度上基本保持原尺

寸不变。

4、扭转试验正应力与切应力大致相等。

范围:测定在拉伸时呈脆性材料的强度和塑性;对各种表面强化进行研究和对机件的热处理表面质量进行检测；评定拉伸

时出现颈缩的高塑性材料的形变能力和形变抗力；测定切断强

度。

弯曲:特点:试样形状简单,操作方便,弯曲应力分布不均匀,表面最大，中心为零，可较灵敏的反应材料的表面缺陷。

范围：对于承受弯曲载荷的机件测定其力学性能.

压缩：特点:单向压缩试验应力软性系数为2,比拉伸、弯曲、扭转的应力状态都软,拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩

变形而不会断裂。

范围:拉伸时呈脆性的金属材料的力学性能测定,如果产生

明显屈服,还可以测定压缩屈服点。

1-8、试比较布氏硬度与维氏硬度原理的异同,并比较布氏、洛氏和维氏硬度优缺点和应用范围.

答:维氏硬度的实验原理与贝氏硬度基本相似,也是根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值。所不同的是维氏硬度实验所用的压头是两相对面夹角为1３６°的金刚石四棱锥，布氏硬度压头为淬火钢球或硬质合金球。

布氏试验：优点１、压痕面积较大，其硬度值能反映材料在较大区

域内各组成相的平均性能;

2、实验数据稳定,重复性高

缺点１、压痕直径比较大,一般不宜在成品上直接进行检验

2、对不同的硬度材料需要更换压头直径和载

荷，压痕直径测量也比较麻烦；3、淬火钢球

的硬度范围为４50ＨBS,当大于4５０时需要

更换为硬质合金球。

范围测定灰铸铁、轴承、合金等材料的硬度。

洛氏试验:优点１、操作简单迅速

2、压痕小，可对工件直接进行检验

3、采用不同的标尺,可测量软硬不同、厚薄不一试样的硬度。

缺点 1、压痕小，代表性差。尤其是偏析及组织不均匀

情况

2、所测硬度值重复性差、分散度大

3、用不同标尺测得的硬度值既不能直接比较，

又不能彼此互换.

范围：淬火、调质等热处理后的材料,测量表面很薄的材料硬度,测定各种材料。

维氏试验:优点１、角锥压痕清晰，采用对角线长度计算,精确可靠２、压头为四棱锥，当载荷改变时，压入角恒定不变,可任意选择载荷;

3、不存在洛氏硬度不同标尺无法统一，而且比洛氏硬度所测的试件厚度更薄。

缺点１、测定方法比较麻烦,工作效率低

2、压痕面积小，代表性差

3、不适宜成批生产的常规检测

范围测定小型精密零件的硬度，表面硬化和有效硬化层的深度，镀层表面硬度,薄片材料和西线材的硬度，刀刃附近的硬度。

第三章材料的冲击韧性及低温脆性３—1．解释下列名词:

(1）低温脆性：体心立方金属及合金或某些密排六方晶体金属及合金,尤其是工程上常用的中低强度结构钢，当实验温度低于某一温度t k时,材料由韧性状态转变为脆性状态,冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理,断口特征由纤维状变为结晶状。

(2) 蓝脆：碳钢和某些合金钢在冲击载荷或静载荷作用下,在一定温度范围内出现脆性；在该温度范围内加热钢时,表面氧化色为蓝色,称此现象为蓝脆。

(３）迟屈服:对体心立方金属材料施加一大于屈服强度σｓ的高速载荷时材料并不立即产生屈服，而需要经过一段孕育期才开始塑性变形的现象。

（4）韧脆转变温度：使材料表现出低温脆性的临界温度t k。（５) 韧脆温度储备:材料使用温度t０与韧脆转变温度ｔｋ的差值,用符号Δ表示,Δ值常取20—６００c。

3—6．是从宏观和微观上解释为什么有些材料有明显的韧脆转变温度而另外一些材料则没有。

答：从宏观角度分析:材料低温脆性的产生与其屈服强度和断裂强度随着温度的变化有关。断裂强度随温度的变化很小,屈服强度随温度的变化与材料的本性有关。具有体心立方或密排六方结构的金属或合金的屈服强度对温度十分敏感，温度降低,屈服强度急剧提高，当屈服强度与断裂强度相等时温度即为韧脆转变温度。高于此温度时，材料受载后先屈服后断裂,为韧性断裂;低于此温度时，为脆性断裂。而面心立方结构材料的屈服强度随温度的变化不大,即使在低温时也不与断裂强度相等,此种材料的脆性断裂现象不明显。

从微观角度:体心立方的金属低温脆性与位错在晶体中运动的阻力对温度变化很敏感有关，在低温下增加，故该类材料在低温下处于脆性状态.面心立方金属因位错宽度比较大,对温度变化不敏感,故一般不显示低温脆性。体心立方金属的低温脆性还与迟屈服现象有关,而具有面心立方金属的迟屈服现象不明显,故其低温脆性不明显．

补-1。化学成分是如何影响材料低温脆性的?

答:1、间隙溶质元素含量增加，高阶能下降,韧脆转变温度提高。这是由于间隙溶质元素溶入基体金属晶格中，通过与位错的交互作用偏聚于位错线附近形成柯氏气团,既增加σi,又使ｋy增加，致使σs升高,所以刚的脆性增大。

２、钢中加入置换型溶质元素一般也降低高阶能，提高韧脆转变温度。

3、杂质元素S、P、Pb、Sn、As等使钢的韧性下降，这是由于他们偏聚于晶界,降低晶界的表面能，产生沿晶脆性断裂,同时降低脆断应力所致。

补-2。显微组织是如何影响材料低温脆性的?

答;ａ晶粒大小

细化晶粒可使材料韧性增加,原因是晶界是裂纹扩展的阻力;晶界前塞集的位错数减少,有利于降低应力集中;晶界总面积增加，使晶界上杂质浓度减少,避免产生沿晶脆性断裂。

b 金相组织

在较低强度水平，强度相同而组织不同的钢,其冲击吸收功和韧脆转变温度以回火索氏体最佳,贝氏体回火组织次之，片状珠光体组织最差;在相同的强度水平时，典型上贝氏体组织的韧脆转变温度高于下贝氏体的韧脆转变温度；在低碳合金中，经不完全等温处理获得的贝氏体和马氏体的混合组织,其韧性比单一马氏体或单一贝氏体组织要好；在马氏体中存在残余奥氏体时,可以抑制解理断裂，从而显著改善钢的韧性；钢中碳化物及夹杂物等第二相对钢的脆性影响:第二相尺寸增加，材料的韧性下降,韧脆转变温度升高，球状第二相材料的韧性较好。

第四章材料的断裂韧度

４—1名词解释

①．低应力脆性:高强度钢、高超强度钢的机件，中低强度钢的大型机件常常在工作应力并不高，甚至远低于屈服极限的情况下，发生脆性断裂的现象

②应力场强度因子:ＫＩ= 反应了裂纹尖端区域应力场的强度

③断裂韧度:当应力或裂纹尺寸a增大到临界值时，也就是在裂纹尖端足够大的范围内，应力达到了材料的断裂强度，裂纹便失稳扩展而

导致材料的断裂,这时ＫＩ也达到了一个极限值,这个临界或失稳状态的ＫI记为KIC或Kc称为断裂韧度.

④能量释放率:GI＝是平面应力的能量释放率,GI= 是平面应变的能量释放率。

⑤J积分: 反映了裂纹尖端区的应变能,即应力应变集中程度。

⑥裂纹尖端张开位移:裂纹体受载后，在裂纹尖端沿垂直裂纹方向所产生的位移用δ表示．

4-3.说明KI和KIＣ的异同。

答:KI和KIＣ是两个不同的概念,KI是一个力学参量,表示裂纹体中裂纹尖端的应力应变场强度的大小,它决定于外加应力、试样尺寸和裂纹类型,而和材料无关;但ＫIC是材料的力学性能指标,它决定于材料的成分、组织结构等内在因素,而与外加应力及试样尺寸等外在因素无关。

４—10。有一大型板件材料的σ=1２00Mpa,K=115Mpa。ｍ，探伤发现有２０㎜大的横向穿透裂纹，若在平均轴向应力9０0Ｍpa下工作,试计算K和塑性区宽度，并判断该件是否安全

解:σｓ=σ＝１200Ｍpa 2ａ＝20㎜=0.０2m σ=９０0Mpa Y=

则σ/σs=900/1200=0。75〉0．6~0.7

需考虑修正问题Ｋ=Y／

即Ｋ=*900＊／=168Mpa〉K 不安全

塑性区宽度 R=(K／)=*(168／１200）=2.2㎜

K为168Mpa,塑性区宽度为２。2㎜,该件不安全。

11.有一构件加工时,出现表面半椭圆裂纹。若a＝1mm，a/ｃ＝0。

３,在1000MＰａ的应力下工作,对下列材料应选用哪一种?

解:1.对于材料A：

由于／=1000／１１00＝0.909 所以必须使用塑性区的修正公式来计算即：

=,其中第二类椭圆积分当时，得

将有关数据带入得：〈=1１0（ＭPa)

说明使用材料A后不会发生脆性断裂，可以选用。

2。对于材料B：

由于/＝１０00/1２00=0。８33,所以必须使用塑性区的修正公式来计算即:

＝代入数据得：<=95（ＭPa）

使用材料B后不会发生脆性断裂，可以选用。

3。对于材料C：

由于／＝1000／13０0=0。7６9,所以必须使用塑性区的修正公式来计算即:

＝代入数据得：〈=75(MPa)

使用材料Ｃ后不会发生脆性断裂,可以选用。

4. 对于材料D:

由于／＝1000／1４0０=0。714，所以必须使用塑性区的修正公式来计算即:

＝代入数据得：

＜＝60（MPa）

使用材料D后不会发生脆性断裂,可以选用。

5. 对于材料E:

由于/=１00０/150０＝０。667,所以必须使用塑性区的修正公式来计算即：

= 代入数据得:

＞=55（MPａ）

使用材料E后会发生脆性断裂，不可以选用。

综上所述,最好选用材料D。

补－１.试述化学成分对断裂韧度的影响?

答：对于金属材料,细化晶粒的合金元素因提高强度和韧性,可使断裂韧度提高;强烈固溶强化的合金元素因大大降低塑性而是断裂韧度降低,并且随合金元素浓度的提高,降低的作用更加明显；形成金属间化合物并呈第二相析出的合金元素，因降低塑性有利于裂纹扩展而使断裂韧度降低；对于陶瓷,提高材料强度组元,提高断裂韧度;对于高分子材料，增强结合键的元素将提高断裂韧度.

补—2。夹杂物和第二相对断裂韧度的影响?

答: 1．非金属夹杂物往往使断裂韧度降低

2。脆性第二相随着体积分数的增加，使得断裂韧度降低

３。韧性第二相当其形态和数量是适当时，可以提高材料的断裂韧度.

第五章材料的疲劳性能

５—1.名词解释

(１）疲劳贝纹线:贝纹线是疲劳区的最典型特征，一般认为是因载荷变动引起的,因为机器运转时不可避免的常有启动。停歇.偶然过载等,均要在裂纹扩展前沿线留下弧状贝纹线痕迹.

（2)疲劳寿命:机件疲劳失效前的工作时间

(3）次载锻炼：材料特别是金属在低于疲劳强度的应力先运转一定周次，即经过次载锻炼,可以提高材料的疲劳强度

（4）高周疲劳和低周疲劳:高周疲劳的断裂寿命(N)较长,N〉10,断裂应力水平较低，,又称低应力疲劳;低周疲劳的断裂寿命较短，N＝10～，断裂应力水平较高,,往往伴有塑性应变发生,常称为高应力疲劳或应力疲劳。

5—5.疲劳失效过程可分为哪几个阶段？

答:疲劳裂纹形成,裂纹扩展,当裂纹扩展达到临界尺寸时发生瞬时断裂

补5—1疲劳破坏的特点：

答：(１）该破坏是一种潜在的突发性破坏，在静载下显示韧性或脆性破坏的材料,在疲劳破坏前均不会发生明显的塑性变形，呈脆性断裂,易引起事故造成经济损失。

(2)疲劳破坏属低应力循环延时断裂,对于疲劳寿命的预测就显得十分重要和必要

(３)疲劳对缺陷(缺口．裂纹及组织)十分敏感,及对缺陷具有高度的选择性。因为缺口和裂纹会引起应力集中，加大对材料的损伤作用;组织缺陷（夹杂.疏松。白点。脱碳等）,将降低材料的局部强度,

二者综合更加速疲劳破坏的起始和发展。

（4）可按不同方法对疲劳强度分类，按应力状态分，有弯曲疲劳，扭转疲劳,拉压疲劳,接触疲劳及复合疲劳;按应力高低和断裂寿命分,有高周疲劳和低周疲劳。高周疲劳的断裂寿命（N)较长，N＞10,断裂应力水平较低，,又称低力应疲劳；低周疲劳的断裂寿命较短,Ｎ=1０～,断裂应力水平较高,，往往伴有塑性应变发生,常称为高应力疲劳或应力疲劳。

最终的断裂.

中原工学院材料性能学考试题

（注：参加重修考试者请在重修标识框内打钩）班级姓名学号 ………………………………………装……………………………订……………………………线………………………………………

班级姓名学号 ………………………………………装……………………………订……………………………线………………………………………

中原工学院 2015～2016学年第1学期材科13卓越班专业材料性能学课程期末试卷标准答案（即评分标准）一、填空（每空1分，共10分） 1、应力场、裂纹位置、长度。 2、减速（过渡）蠕变阶段，恒速（稳态）蠕变阶段，加速蠕变阶段。 3、应力应变，能量，J积分法，COD法。二、判断题：（在正确的前面划“ ”，错误的前面划“×”；每题1分，共10分） 1、（×）； 2、（×）； 3、（×）； 4、（×）； 5、（×） 6、（×）； 7、（×）； 8、（×）； 9、（×）；10、（×）三、选择题：（每题1分，共10分） 1、A； 2、A ； 3、A ； 4、A ； 5、A ； 6、A ； 7、C ；8、C；9、C ；10、C 。四、名词解释：（每题5分，共20分） 1、低温脆性与脆性断裂答：某些金属，当低于某一温度是，由韧性状态变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状称为低温脆性。（2.5分）脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不产生塑性变形。（2.5分） 2、弹性比功与静力韧度弹性比功弹性变形过程中吸收变形功的能力，用达到弹性极限时，单位体积吸收的弹性变形功表示，即用应力—应变曲线下的影线面积表示。（2.5分）通常将静拉伸的σ-ε曲线下包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能定义为静力韧度，它是派生的力学性能指标。（2.5分） 3、裂纹尖端张开位移与疲劳裂纹扩展门槛值裂纹体受载后，在裂纹尖端沿垂直裂纹方向所产生的位移，称为裂纹尖端张开位移。（2.5分）疲劳裂纹扩展门槛值是疲劳裂纹不扩展的应力强度因子范围ΔK临界值，它表示材料阻止疲劳裂纹开始扩展的性能。（2.5分） 4、蠕变与持久强度极限答：蠕变材料在长时间,恒温（高温）、恒载荷作用下，缓慢地产生塑性变形的现象。（2.5分）持久强度极限是材料在一定的温度下和规定的时间内，不发生蠕变断裂的最大应力。（2.5分）五、简答题：（每题10分，共30分） 1、简述韧性断口的形成过程，画出相应断口形成示意图，以及断口三个区域的示意图，并进行标注。答：拉伸力最大→缩颈→单向正应力变为三向应力(a)→中心夹杂物或硬质点破裂或与基体脱离→形成微孔(b)→形成显微裂纹(c)、端部产生更大的塑性变形→新的微孔形成→裂纹向前扩展(d)→形成纤维区(e)→纤维区裂纹达到临界尺寸→更大的应力集中→裂纹快速扩展→形成放射区→更大的应力→形成剪切唇。（4分） a缩颈导致三向应力, b 微孔形成, c微孔长大, d 微孔连接形成锯齿状, e边缘剪切断裂. （画图及标注4分）（画图1分，标注1分） 2、画出典型疲劳断口示意图，并标注各区名称,详细描述疲劳区的特征。典型疲劳断口具有3个特征区：疲劳源、疲劳区、瞬断区（2分）。。（3分）疲劳区的特征： (1)断口较光滑并分布有贝纹线(或海滩花样)，有时还有裂纹扩展台阶。(2)断口光滑是疲劳源区的延续，其程度随裂纹向前扩展逐渐减弱； (3)贝纹线是疲劳区的最典型特征，一般认为是因载荷变动引起的。每组贝纹线好像一簇以疲劳源为圆心的平行弧线，凹侧指向疲劳源，凸侧指向裂纹扩展方向。（5分） A卷疲劳源疲劳区瞬断区

西工大——材料性能学期末考试总结题库

材料性能学第一章材料单向静拉伸的力学性能一、名词解释。 1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。 2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。 3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。 4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业） 5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。 6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。 7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。 8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。 9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。 11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。 12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，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。 13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积） 14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。 15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。 16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。 17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。 18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。 19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。 20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。 21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。 24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。 25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。 26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。 27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。 28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。 29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。二、填空题。 1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。

材料性能-赵明岗

中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍 1.课程描述：材料性能这门课程是一门专业知识必修课程，从材料的组成和结构角度阐述了材料的物理性能及本质，包括力学、热学、电学、光学、磁学、以及压电、电光、声光等性能。 2.设计思路：课程涉及的材料性能基本上是各个领域在研制和应用中对材料提出的基本技术要求，在实际工作中具有重要的意义。课程是以无机材料为主要对象，并适当延伸至聚合物等材料，主要内容是材料的各种物理性能，不涉及化学性能（如耐腐蚀性等），包括材料的变形与力学性能、脆性断裂与强度，以及热学、光学、电导、介电、压电和磁学等性能。内容编排一般是从实际生产生活遇到的现象和问题出发，引出物理性能概念，然后去深入分析所涉及的物理参数和规律。首先要掌握上述各类性能本征参数的物理意义和单位以及这些参数在实际问题中所处的地位。其次，要搞懂这些性能参数的来源，即性能和材料组成、结构和构造的关系。也就是说，掌握这些性能参数的物质规律，从而为判断材料优劣，正确选择和使用材料，改变材料性能，探索新材料、新性能、新工艺打下理论基础。 3. 课程与其他课程的关系：课程的先修内容为：材料力学、物理化学、固体材料结构基础、微观分析方法等。二、课程目标 - 1 -

材料物理性能的研究方法可以分为两种：一种是经验方法，在大量获取实验数据的基础上，经过对数据的分析处理，整理为经验方程，来表示它们的函数关系；另一种是从机理着手，即从反映本质的基本关系，如原子、电子间的相互作用出发，按照性能的有关规律，建立物理模型，用数学方法求解，得到有关理论方程式。本课程着重于基本概念和基本理论的教学，强调科学性、先进性和实用性。通过本课程的学习，学生可以掌握材料的关键物理性能及本质以及材料物理性能的研究方法，获得分析解决具体问题的能力和进行新材料、新工艺研究开发的初步能力。三、学习要求无机材料物理性能是材料学科一门重要的专业基础课，学生应在掌握材料科学相关基础知识（物理、高数、微积分、无机化学、材料力学、晶体学、电路、物理化学、材料工艺等）的条件下来学习这门课程。课前做好相应基础知识的温习。课程学习中间要掌握材料的各类本征参数的物理意义和单位以及这些参数在实际问题中所处的地位，搞懂这些性能参数的影响因素，即性能和材料组成、结构的关系，性能参数的物理本质，物理模型、变化规律以及基本的性能测试方法。课堂上要积极参与小组讨论，课后做好总结复习。四、教学进度 - 1 -

西南石油大学2011年硕士研究生考试专业课参考书目

西南石油大学2011年硕士研究生考试专业课参考书目序号参考书目名称参考书目 1 油层物理《油层物理》何更生主编，石油工业出版社， 2 采油工程《采油工程》李颖川主编，石油工业出版社，2002年 3 油藏工程《油藏工程原理》李传亮编著，石油工业出版社，2005年 4 钻井与完井工程《钻井与完井工程》陈平等编著，石油工业出版社，2005年 5 油气集输《天然气集输工程》曾自强，石油工业出版社，2001年 6 油气管道输送《输油管道设计与管理》杨筱蘅主编，中国石油大学出版社，2006年 7 石油工程概论《石油工业通论》陈鸿潘主编，石油工业出版社，2005年 8 测井原理及工程应用《测井原理及工程应用》刘向君主编，石油工业出版社，2004年 9 工程流体力学《工程流体力学》袁恩熙编，石油工业出版社 10 工程热力学与传热学《热工基础》张学学，高等教育出版社 11 古生物地层《地史学教程》刘本培，地质出版社，1999；《古生物学教程》范方显，中国石油大学出版社，2007 12 沉积岩石学《沉积岩石学》赵澄林，朱筱敏,石油工业出版社，2001 13 构造地质学《构造地质学》胡明，廖太平,石油工业出版社，2007 14 油气地球化学《油气地球化学》戴鸿鸣，王顺玉等,石油工业出版社，2000

15 石油地质学《石油地质学》柳广弟等，石油工业出版社，2009 16 油矿地质学《油矿地质学》吴元燕等，石油工业出版社，2007 17 地质学基础《地质学基础》陆廷清，石油工业出版社，2009 18 地震勘探原理《地震勘探原理（上、下册）》陆基孟，石油大学出版社，2006 19 测井原理与综合解释《测井原理与综合解释》洪有密，石油工业出版社，2005 20 材料力学《材料力学》刘鸿文主编，高等教育出版社 21 机械设计《机械设计》濮良贵编，高等教育出版社 22 结构力学《结构力学》包世华编，武汉工业大学出版社 23 国际经济学《国际经济学》格鲁克曼编著，清华大学出版，2008 24 产业经济学《产业经济学》简新华主编，武汉大学出版社，2008 25 经济学《西方经济学》高鸿业主编，中国人民大学出版社，2008 26 项目管理《项目管理学》戚安邦等编著，科学出版社，2007 27 人力资源管理《人力资源开发与管理》张德主编，清华大学出版社，2006 28 管理学原理《管理学》周三多编.高等教育出版社，2008 29 伦理学原理《新编伦理学教程》面向21世纪课程教材，作者：李春秋主编高等教育出版社 30 技术经济《技术经济学》傅家骥编，清华大学出版社，2008 31 经济学(宏微观) 《西方经济学》高鸿业主编，中国人民大学出版社，2008 32 工业催化《工业催化原理》唐晓东，石油工业出版社

中南大学本科课程一览

中南大学本科课程一览粉末冶金学院专业教育模块课程课程编号：070305z1 课程名称：材料性能及其测试英文名称：Materials Properties and Testing 学时与学分:48/3 先修课程要求：材料物理、物理化学、材料科学基础、材料力学、材料化学原理适应专业：粉体材料科学与工程、材料化学、粉体工程实验班参考教材：王从曾主编：《材料性能学》，北京工业大学出版社，2001年田莳主编：《材料物理性能》，北京航空航天大学出版社，2004年郑修麟、乔生儒编：《材料的力学性能》，西北工业大学出版社，2000年韦德骏，《材料力学性能与应力测试》，湖南大学出版社，1997年课程简介《材料性能及其测试》是材料、粉体类人才培养的专业主修专业课。本课程以材料科学基础、材料物理、材料化学原理、物理化学以及材料力学为基础，概括三类基本材料即金属材料、陶瓷材料和高分子材料的基本物理性能和化学性能，着重讲授三类基本材料的力学性能、化学(腐蚀)性能、电学性能、磁学性能、热学性能和光学性能，三类材料各种性能的原理和测试方法，以及各类材料的性能特征和相应的应用，本课程内容多，概念多，跨度大，较为复杂，专业理论性强，要求学生在学习课程时，结合材料科学的发展方向，与材料科学基本知识和物理化学基本知识融会贯通来学习。课程教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务《材料性能及其测试》是粉体材料、材料化学、复合材料方向的重要专业基础课，是学生从事材料研究的基础课程之一。通过本课程学习，使学生加深对材料成分、组织、结构、工艺与性能之间关系的了解，初步掌握材料性能测试的基本方法，初步掌握相关基础理论、基本知识与有关公式，加深对基本内容的理解，探讨改善材料性能的基本途径，培养分析与解决实际问题的能力，为以后从事粉末冶金、材料科学与工程研究、开发新材料打下坚实的基础。二、课程的基本要求本课的教学环节包括课堂讲授，习题讨论课，课后习题，答疑和期末考试。通过上述教学步骤，要求学生掌握和了解材料的力学性能、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能、高温力学性能、热学性能、磁学性能、电学性能以及光学性能的基本理论与一般性能测试方法，并能正确地应用这些知识解决问题，为后续的课程和以后从事研究打下良好的知识基础。三、课程的基本内容以及重点难点本课程基本内容和重点难点如下：绪论第1章材料单向静拉伸的力学性质

材料性能学_南昌大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

材料性能学_南昌大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年 1.低碳钢在整个拉伸过程中的变形可分为（）、（）、（）和（）四个阶段答案: 弹性变形_均匀塑性变形_屈服变形_不均匀集中塑性变形 2.格里菲斯裂纹理论仅适用于脆性材料，如玻璃、无机晶体、超高强度钢等。答案: 正确 3.薄板反向弯曲成型是利用了材料的（）来实现的。答案: 包申格效应 4.形状记忆合金是利用材料的（）来实现的。答案: 伪弹性 5.弹簧常用作减振或储能元件，主要是利用其高的（）。答案: 弹性比功 6.（）是防止因材料过量塑性变形而导致机件失效的设计和选材的依据。

答案: 屈服强度 7.冲击功可表示材料的变脆倾向，真正反映材料的韧脆程度。答案: 错误 8.微孔聚集型断裂是韧性断裂的普遍方式。答案: 正确 9.为了区分材料的脆性断裂和韧性断裂，一般规定光滑拉伸试样的断面收缩率小于（）者为脆性断裂。答案: 5% 10.剪切唇表面光滑，与拉伸轴呈（）度角，属于切断型断裂，微观为韧性断裂特征。答案: 45 11.（）是单向静拉伸曲线上应力的最大值，表征最大均匀塑性变形抗力指标。答案: 抗拉强度

12.音叉在真空中做弹性振动，但是由于（）的作用，振幅逐渐衰减，最后停止。答案: 内耗 13.拉拔的钢棒经辊压校直是利用了材料的（）来实现的。答案: 包申格效应 14.包申格效应与金属材料中（）运动所受的阻力变化有关。答案: 位错 15.合金的形状记忆效应是一种特殊的热-机械行为，是热弹性马氏体相变产生的低温相-马氏体在加热时向高温相-（）进行可逆转变的结果。答案: 奥氏体 16.材料的粘弹性在（）中表现得比较突出。答案: 高分子材料 17.当对粘弹性体施加恒定应变，则应力将随时间而（），弹性模量也随时间而降低，这个现象称为弛豫。答案: 减小

材料性能学期末考试

中原工学院材料与化工学院材料性能学《材控专业课后习题》

第一章材料在单向拉伸时的力学性能１-1名词解释 1.弹性比功:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力. 2.包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形，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.其来源于金属材料中的位错运动所受阻力的变化。可通过热处理(再结晶退火）消除。 3.塑性:材料断裂前产生塑性变形的能力 4.韧性：材料变形时吸收变形力的能力 5.脆性断裂(弹性断裂)：材料断裂前不发生塑性变形，而裂纹的扩展速度往往很快。断口呈现与正应力垂直，宏观上比较齐平光亮,为放射状或结晶状。 6.韧性断裂（延性断裂或者塑性断裂)：材料断裂前及断裂过程中产生明显塑性变形的断裂过程。断口呈现暗灰色、纤维状。 7.剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成断裂.断口呈现锋利的楔形或微孔聚集型,即出现大量韧窝。 8.河流花样：解理裂缝相交处会形成台阶,呈现出形似地球上的河流状形貌 9.解理台阶：解理裂纹的扩展往往是沿晶面指数相同的一族相互平行,但位于“不同高度”的晶面进行的。不同高度的解理面存在台阶。10.韧窝：通过孔洞形核、长大和连接而导致韧性断裂的断口 1—3材料的弹性模数主要取决于什么因素? 答:影响弹性模数的因素:键合方式和原子结构、晶体结构、化学成分、微观组织、温度、加载条件和负荷持续时间 1—4决定金属材料屈服强度的主要因素有哪些？答：１、晶体结构：屈服是位错运动，因此单晶体理论屈服强度=临界切应力 2、晶界和亚结构:晶界是位错运动的重要障碍,晶界越多,常温时材料的屈服强度增加。晶粒越细小，亚结构越多,位错运动受阻越多,屈服强度越大。３、溶质元素：由于溶质原子与溶剂原子直径不同,在溶质原子周围形成晶格畸变应力场，其与位错应力场相互作用，使位错运动受阻，增大屈服强度.固溶强化、柯氏气团强化、沉淀强化、时效强

材料性能学王从曾答案

材料性能学王从曾答案【篇一：材料性能学】 00236 2 、课程名称（中、英文）材料性能学 an introduction to materials properties 3 、授课对象材料科学与技术试验班、材料物理专业本科生 4 、学分 3 学分，54学时 5 、修读期第六学期或第七学期 6 、课程组负责人（姓名、所在学院、职称、学位）潘春旭，物理科学与技术学院，教授，博士 7 、课程简介该课程涉及知识面宽，信息量大，基础性强。主要讲授材料各种性能的基本概念、物理（化学）本质、影响材料性能的因素及性能指标的测试原理与工程应用等。主要内容包括：1）材料的力学性能：材料在静载条件下的力学性能、冲击韧性、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能，以及高温力学性能等；2）材料的物理性能：材料的热学性能、磁学性能、电学性能、光学性能、压电及铁电性能等。 8、实践环节学时与内容或辅助学习活动实验课4学时“断口形貌的电镜观察”；看专题录像 2 学时；课堂讨论课6 学时，要求学生就材料的光学效应、材料的疲劳性能、材料的磨损性能、材料的高温力学性能、材料的腐蚀效应，等内容，写出课堂论文，并做成ppt 文件在班上演讲。 9 、成绩考评期末考试笔试：50% ；平时成绩15％；撰写小论文：35％ 10 、指定教材《材料性能学》王从曾主编，刘会亭主审，北京工业大学出版社，2001 年。 11 、参考书目

《材料物理性能》田莳编著，北京航空航天大学出版社，2001 年。《工程材料力学性能》刘瑞堂、刘文博、刘锦云编，哈尔滨工业大学出版社，2001 年。【篇二：材料性能学复习总结（王从曾版）l 力学部分】=txt> 第一章 1. 熟悉力——拉伸曲线和应力——应变曲线的测试方法。（书本p1）常用的拉伸试件:为了比较不同尺寸试样所测得的延性,要求试样的几何相似，l0 ／a01/2 要为一常数．其中a0 为试件的初始横截面积。光滑圆柱试件:试件的标距长度l0 比直径d0 要大得多；通常，l0=5d0 或l0=10d0 板状试件: 试件的标距长度l0 应满足下列关系式：l0=5.65a01/2 或11.3a0 1/2 。 a. 拉伸加载速率较低,俗称静拉伸试验。严格按照国家标准进行拉伸试验，其结果方为有效，由不同的实验室和工作人员测定的拉伸性能数据才可以互相比较。 2. 掌握弹性变形的实质（书本第三页）构成材料的原子或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 掌握弹性变形的性能指标 e = 2 （1+n ）g e：正弹性模量（杨氏摸量） n ：柏松比 g ：切弹性模量物理意义：产生100 ％弹性变形所需的应力。工程意义：工程上把弹性模量 e、g 称做材料的刚度，它表示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力。 4. 熟悉弹性比功、弹性极限、比例极限的物理意义和工程意义弹性比功 we ：材料开始塑性变形前单位体积所能吸收的弹性变形功，又称弹性比能或应变比能。比例极限是保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，其表达式为弹性极限是材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力，其表达式为sp、s e 的工程意义：对于要求服役时其应力应变关系严格遵守线性关系的机件，应以比例极限作为选择材料的依据；对于服役条件不允许产生微量塑性变形的机件，设计时应按弹性极限来选择材料。 5. 熟悉影响弹性模量的主要因素 l 键合方式和原子结构共价键、离子键和金属键都有较高的弹性模数；对于金属元素： e = k / r

材料性能学考试试题

材料性能学考试试题一、选择题 1.下列哪个不属于材料性能的基本分类？ – A. 机械性能 – B. 热性能 – C. 化学性能 – D. 形态性能 2.材料的硬度是指材料抵抗塑性变形的能力。下列哪个硬度测试方法是通过使用金刚石锥尖对材料进行压痕测试的？ – A. 佩氏硬度 – B. 洛氏硬度 – C. 布氏硬度 – D. 维氏硬度

3.建筑材料的抗压强度是指材料在受到压缩作用下能够承受的最大应力。下列哪个单位用于表示抗压强度？ – A. N/mm^2 – B. kg/m – C. J/m^3 – D. m/s^2 4.下列哪个材料是具有良好导电性能的金属？ – A. 钼 – B. 铝 – C. 铅 – D. 锌 5.温度是影响材料性能的重要因素之一。下列哪个材料的耐高温性能最好？ – A. 聚乙烯

– B. 尼龙 – C. 涤纶 – D. 聚苯乙烯二、填空题 1.弹性模量是材料的______________。 2.___________是材料在固态下由热胀造成的体积膨胀。 3.冶金学中，___________是指固态金属晶粒间的界面。 4.断口形貌是材料断裂过程中形成的_____________。 5.碳化钨是一种_____________。三、简答题 1.请简要介绍一下材料的弹性变形和塑性变形的主要差异。 2.请解释一下什么是材料的韧性。 3.请举例说明材料的热膨胀性。

4.解释一下材料的导热性和导电性的区别。 5.什么是材料的耐腐蚀性？四、论述题 1.简述材料性能对于材料选择的重要性，并以两个实际材料为例进行论述。 2.请论述材料的机械性能对于工程项目的影响以及如何优化材料的机械性能。以上就是材料性能学考试试题的内容。希望这些题目能够对您的学习和考试有所帮助！如需进一步了解每个问题的答案，请参考专业课程或教材。

《材料性能学》课程教学大纲

《材料性能学》课程教学大纲材料性能学一、课程基本信息 1.课程名称：材料性能学 2.学分：3学分 3.授课学期：大三上学期 4.前置课程：物理学，无机化学，材料科学基础 5.课程类型：基础必修课 6.课程性质：理论+实验二、课程教学目标本课程主要旨在培养学生对材料性能及其测试、分析的基本理论和实践技能，使学生具备以下能力： 1.掌握常见材料的性能参数，了解不同材料性能的相互关系； 2.熟悉常见的材料性能测试方法，能够正确选择测试方法并进行实验操作； 3.能够从材料结构与配方等方面分析、解释材料性能的变化规律，并能提出改进措施； 4.能够进行简单的材料性能测试和数据分析，掌握基本的统计方法； 5.具备良好的实验安全意识和团队合作精神。

三、教学内容和安排 1.材料性能概述 -材料性能的定义与分类 -材料性能的相互关系 2.材料性能测试方法 -材料力学性能测试方法及仪器介绍 -材料热学性能测试方法及仪器介绍 -材料电学性能测试方法及仪器介绍 -材料光学性能测试方法及仪器介绍 3.材料性能测试与数据分析 -材料力学性能测试与数据分析 -材料热学性能测试与数据分析 -材料电学性能测试与数据分析 -材料光学性能测试与数据分析 4.材料性能的微观原因分析 -材料结构对性能的影响 -材料配方对性能的影响 -单一性能参数对材料整体性能的影响 5.材料性能的提高与改进

-材料工艺对性能的影响 -材料改性与改进方法及案例介绍四、教学方法与手段 1.理论讲授：系统性地介绍材料性能学的基本理论知识，并结合实际案例进行讲解。 2.实验操作：设计适当的实验项目，让学生亲自操作材料性能测试仪器，掌握实验操作技巧和数据处理方法。 3.讨论研讨：组织学生进行课堂讨论，促进学生思考和交流，加强学习效果。 4.课外作业：布置相关阅读任务和实验报告撰写任务，培养学生自主学习和科研能力。五、考核方式与标准 1.平时成绩：包括课堂表现，实验操作，作业完成情况等，占总评的20%。 2.期中考试：占总评的30%。 3.期末考试：占总评的50%。

《材料性能学》教学大纲

《材料性能学》教学大纲一、课程概述本课程是材料科学与工程专业的核心课之一，旨在介绍材料的性能及其相关理论和实验方法。通过本课程的学习，学生将了解材料的力学性能、热学性能、电学性能、磁学性能等方面的基本概念和实验技术，以及材料的结构与性能之间的相互关系。二、课程目标 1.培养学生的材料性能分析和实验设计能力； 2.培养学生的团队协作和沟通能力； 3.培养学生的科学研究和创新能力。三、教学内容 1.材料性能基础知识 1.1材料的内部结构 1.2麦克斯韦方程组及其应用 1.3力学性能和力学行为 1.4热学性能和热行为 1.5电学性能和电行为 1.6磁学性能和磁行为 2.材料性能测试与分析

2.1常用材料性能测试方法与仪器 2.2材料性能测试数据处理与分析 2.3材料性能参数的计算与评价 3.材料性能评价与设计 3.1材料性能评价的基本原则和方法 3.2材料性能与结构设计的相关问题 3.3材料性能参数在工程设计中的应用四、教学方法 1.理论课授课方式包括讲授、讨论和案例分析等； 2.实验课采用实验操作和数据分析相结合的方式； 3.课堂上鼓励学生多提问，教师及时解答。五、教学评价 1.平时成绩占40%，包括课堂讨论、作业和实验； 2.期末考试占60%，包括理论知识和实验技能的考察。六、参考教材 1.《材料性能学》，张三、李四，清华大学出版社，2024年； 2.《材料力学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年； 3.《材料热学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年； 4.《材料电学性能与测试》王五、赵六，北京大学出版社，2024年；

材料性能学期末总结剖析

材料性能学绪论什么是材料的性能？包括哪些方面？ [提示] 材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为；解：材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现。包括○1力学性能（拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲）○2物理性能（热、光、电、磁）○3化学性能（老化、腐蚀）。第一章单向静载下力学性能弹性变形：材料受载后产生变形，卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质。塑性变形：微观结构的相邻部分产生永久性位移，并不引起材料破裂的现象。弹性极限：弹性变形过度到弹-塑性变形(屈服变形)时的应力。弹性比功：弹性变形过程中吸收变形功的能力。包申格效应：材料预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力（弹性极限或屈服强度）增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。弹性模量：工程上被称为材料的刚度，表征材料对弹性变形的抗力。实质是产生100%弹性变形所需的应力。滞弹性：快速加载或卸载后，材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。内耗：加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功，即有部分变形功倍材料吸收，这部分被吸收的功称为材料的内耗。韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率（约1000%）而不发生缩颈和断裂的现象。韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。常用的塑性指标有：延伸率; 断面收缩率; 扭转数或扭转角; 极限压缩率; 冲击韧性 2、简答 1）影响屈服强度的因素影响屈服强度的内在因素有：结合键、组织、结构、原子本性。如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。从组织结构的影响来看，可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(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。影响屈服强度的外在因素有：温度、应变速率、应力状态。随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 2) 拉伸断裂包括几种类型？什么是拉伸断口三要素？如何具体分析实际构件的断裂[提示：参考课件的具体分析实例简单作答]？解：按宏观塑性变形分为脆性断裂和韧性断裂。按裂纹扩展可分为穿晶断裂和沿晶断裂。按微观断裂机理分为解理断裂和剪切断裂。按作用力分为正断和切断。拉升断口的三要素：纤维区、放射区和剪切唇。对实际构件进行断裂分析首先进行○1宏观检测：目测构件表面外观；低倍酸洗观察；宏观断面分析。○2扫描电镜分析○3X射线能谱分析○4金相分析○5硬度及有效硬化层测定。第二章其它静载下力学性能应力状态软性系数：不同加载条件下材料中最大切应力与正应力的比值。剪切弹性模量：材料在扭转过程中，扭矩与切应变的比值。缺口敏感度：常用试样的抗拉强度与缺口试样的抗拉强度的比值。NSR 硬度：表征材料软硬程度的一种性能。一般认为一定体积内材料表面抵抗变形或破裂的能力。 2、简答 1) 简述硬度测试的类型、原理和优缺点？[至少回答三种] 解：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度。

材料性能学期末考试历年真题及答案

第一套一、名词解释（每题4分，共12分）低温脆性疲劳条带韧性二、填空题(每空1分，共30分) 1、按照两接触面运动方式的不同，可以将摩擦分为和，按照摩擦表面的接触状态分为摩擦、摩擦、摩擦、摩擦、其中摩擦通常严禁出现。 2、材料的韧性温度储备通常用符号表示，取值在温度范围，对于相同的材料而言，韧性温度储备越大，材料的工作温度就越（高、低），材料就越（安全，不安全）。对于承受冲击载荷作用的重要机件，韧性温度储备取（上限，下限）。 3、材料的缺口越深、越尖锐，材料的缺口敏感性就越（大、小），材料的缺口敏感度就越（大、小），材料的对缺口就越（敏感、不敏感）。低碳钢的拉伸断口由、、三个区域组成，该宏观断口通常被称为状断口。 5、按照应力高低和断裂寿命对疲劳分类，则N>105,称为周疲劳，又称为疲劳；N 为102～105，称为周疲劳，又称为疲劳。我们通常所称的疲劳指疲劳。 6、温度升高使铁磁性的饱和磁化强度，使剩余磁感应强度，使矫顽力。 7、根据材料被磁化后对磁场所产生的影响，可将材料分为、、3类。三、问答题（共20分） 1、衡量弹性的高低用什么指标，为什么提高材料的弹性极限能够改善弹性。 2、某种断裂的微观断口上观察到河流装花样，能否认定该断裂一定属于脆性断裂，为什么？如何根据河流状花样寻找裂纹的源头。（4分） 3、说明K I 和K IC 的异同。对比K IC 和K C 的区别，说明K I 和K IC 中的I的含义。 4、简述影响金属导电性的因素。（6分）四、分析题（共30分） 1、比较布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度测试原理及压痕特征。并在以上方法中选择适合测量下列材料硬度的方法和标尺：渗碳层的硬度分布，淬火钢，灰口铸铁，氮化层的硬度，高速钢刀具，退火的20钢。（12分） 2、什么是金属材料的塑性？对于下列材材料的塑性： (1)40CrNiMo调质钢试样，(2)20Cr渗碳淬火钢试样，(3)W18Cr4v钢淬火回火试样，(4)灰铸铁试样，分别选用哪种试险机（液压万能材料试验机、扭转试验机），采用何种试验方法测量。 3、奥氏体不锈钢从1000℃急冷淬火是顺磁性的，但缓冷则表现出铁磁性，试解释之。（8分）五、证明题（共8分）

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