材料性能学习题解答.doc

第七章材料的高温力学性能1、解释下列名词[1]蠕变：材料在长时间的恒温、恒应力作用下，即使应力小于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变。

[2]蠕变曲线：通过应力、温度、时间、蠕变变形量和变形速率等参量描述蠕变变形规律的曲线。

[3]蠕变速度：通常指恒速(稳定)蠕变阶段的速度。

[4]持久塑性：持久塑性是指材料在一定温度及恒定试验力作用下的塑性变形。

用蠕变断裂后试样的延伸率和断面收缩率表示。

[5]持久强度：在给定温度T下，恰好使材料经过规定的时间发生断裂的应力值。

[6]蠕变脆性：由于蠕变而导致材料塑性降低以及在蠕变过程中发生的低应力蠕变断裂的现象。

[7]高温应力松弛：恒定应变下，材料内部的应力随时间降低的现象。

[8]等强温度：使晶粒与晶界两者强度相等的温度。

[9]蠕变极限：高温长期载荷作用下材料对塑性变形抗力的指标。

[10]应力松弛：零件或材料在总应变保持不变时，其中的应力随着时间延长而自行降低的现象。

[11]应力松弛曲线：给定温度和总应变条件下，应力随着时间的变化曲线。

[12]松弛稳定性：金属材料抵抗应力松弛的性能。

[13]高温疲劳：高于再结晶温度所发生的疲劳。

[14]热暴露（高温浸润）：材料在高温下即使不受力，长时间处于高温条件下也可使其力学性能发生变化，通常导致室温和高温强度下降，脆性增加。

原因是材料的组织发生变化、环境中的氧化和腐蚀导致力学性能发生变化。

2、问答题[1]简述材料在高温下的力学性能的特点。

答：材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低：载荷作用时间越长，引起变形的抗力越小；应变速率越低，作用时间越长，塑性降低越显著，甚至出现脆性断裂；变形速度的增加而等强温度升高。

[2]与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？答：1 首先，材料在高温和恒定应力的持续作用下将发生蠕变现象；2材料在高温下不仅强度降低，而且塑性先增加后降低。

3 应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。

1.下列3组试验中，每组第一个测试方法测试的韧脆转化温度较低的是（C ）。

A.拉伸和扭转B.缺口静弯曲和缺口扭转弯曲C,光滑试样拉伸和缺口试样拉伸2.渗氮层应该选择何种硬度方法测试硬度（A ）A.显微维氏硬度；B.洛氏硬度；C.布氏硬度；D.肖氏硬度3.下列不属于解理断裂的基本微观特征的是（A ）A.韧窝B.解理台阶C.河流花样D.舌状花样4.空间飞行器用的材料，要保证结构的刚度又要求有较轻的重量，一般情况下衡量此种材料弹性性能的指标是（D ）A.杨氏模数B.切边模数C.弹性比功D.比弹性模数5.Ki表示I型裂纹，I型裂纹指的是（A）A.张开型B.滑开型C.撕开型D.混合型6.韧度是衡量材料韧性大小的力学指标，韧性是指材料断裂前吸收（A ）的能力。

A.塑性变形功和断裂功B.弹性变形功和断裂功C.弹性变形功和塑性变形功D.塑性变形功12.顺磁矩来源于（B ）。

A.电子受外加磁场产生的抗磁矩B.原子的固有磁矩C.原子自旋磁矩；15.下列因素中对材料弹性模数影响最小的是（C ）。

A.键合方式和原子结构；B.晶体结构；C.微观组织2.下列对于真应力、真应变说法正确的是（B ）A.真应力V工程应力；B.真应力〉工程应力；C.真应变 > 工程应变；3.下列因素对弹性模量E影响最大的是（D ）A.碳钢加入合金元素B.细化晶粒C.钢进行淬火处理D.升高温度5.中、低碳钢光滑试样静拉伸断裂开始于（A）A.表面B.表层一定深度C.心部D.以上都有可能6.在用压入法时，哪种情况会造成硬度值偏大（A ）。

A.过于接近试样端面B.过于接近其它测量点C.淬火钢试样底面氧化皮未清除7.热膨胀与其他性能关系错误的是（C ）。

A.材料热容增大热膨胀系数增大；B.结合能大的材料热膨胀系数小；C.熔点高的材料热膨胀系数高14 .下列说法错误的是（C ）A.金属材料电阻率随温度升高而增大。

B.大多数金属熔化为液态时电阻会降低C.冷塑性变形使金属的电阻增大。

《工程材料力学性能》（第二版）课后答案第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能一、解释下列名词滞弹性：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(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。

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姓能?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。

材料性能学复习题及答案一、单项选择题1. 材料的弹性模量是指材料在受到外力作用时，应力与应变的比值。

下列哪种材料通常具有较高的弹性模量？A. 橡胶B. 木材C. 钢铁D. 塑料答案：C2. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用时，开始发生永久变形的应力值。

下列哪种情况下材料的屈服强度会降低？A. 提高温度B. 降低温度C. 增加材料的纯度D. 进行热处理答案：A3. 疲劳强度是指材料在反复加载和卸载过程中，能够承受的最大应力而不发生断裂的能力。

下列哪种材料通常具有较好的疲劳强度？A. 纯金属B. 合金C. 复合材料D. 陶瓷材料答案：B二、多项选择题1. 影响材料硬度的因素包括哪些？A. 材料的微观结构B. 材料的化学成分C. 材料的加工工艺D. 材料的表面处理答案：ABCD2. 材料的断裂韧性是指材料在受到外力作用时，抵抗裂纹扩展的能力。

下列哪些因素可以提高材料的断裂韧性？A. 增加材料的韧性B. 减少材料的缺陷C. 提高材料的硬度D. 改善材料的微观结构答案：ABD三、判断题1. 材料的塑性是指材料在受到外力作用时，能够发生永久变形而不断裂的性质。

（对）2. 材料的导热系数越高，其导热性能越好。

（对）3. 材料的抗拉强度和屈服强度是相同的概念。

（错）四、简答题1. 简述材料的疲劳破坏过程。

答：材料的疲劳破坏过程通常包括裂纹的萌生、扩展和最终断裂三个阶段。

在反复加载和卸载的过程中，材料内部的微裂纹逐渐扩展，当裂纹扩展到一定程度时，材料的承载能力下降，最终导致断裂。

2. 描述材料的蠕变现象及其影响因素。

答：材料的蠕变现象是指在恒定应力作用下，材料发生持续的塑性变形。

影响蠕变的因素包括应力水平、温度、材料的微观结构和化学成分等。

高应力、高温和材料内部的缺陷都可能加速蠕变过程。

五、计算题1. 已知某材料的弹性模量为200 GPa，当受到100 MPa的应力时，计算其应变值。

答：根据弹性模量的定义，应变值可以通过应力除以弹性模量来计算。

本学期材料性能学作业及答案第一次作业P36-37第一章1名词解释4、决定金属屈服强度的因素有哪些？答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。

外在因素：温度、应变速率和应力状态。

10、将某材料制成长50mm，直径5mm的圆柱形拉伸试样，当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为：F/N 6000 8000 10000 12000 14000ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。

解：已知：L0=50mm，r=2.5mm，F与ΔL如上表所示，由公式（工程应力）σ=F/A0,（工程应变）ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得：A0=19.6350mm2σ1= 305.5768，ε1=0.0200，σ2=407.4357 ，ε2=0.0500，σ3= 509.2946，ε3=0.0900，σ4= 611.1536，ε4=0.1500，σ5= 713.0125，ε5=0.2300，又由公式（真应变）e=ln(L/L0)=ln(1+ε)，（真应力）S=σ（1+ε），计算得：e1=0.0199，S1=311.6883，e2=0.0489，S2=427.8075，e3=0.0864，S3=555.1311，e4=0.1402，S4=702.8266，e5=0.2076，S5=877.0053，又由公式S=Ke n，即lgS=lgK+nlge，可计算出K=1.2379×103，n=0.3521。

11、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险？答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。

韧性断裂：是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂特征：断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。

绪论1、简答题什么是材料的性能？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。

包括力学性能（拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲）物理性能（热、光、电、磁）化学性能（老化、腐蚀）。

第一章单向静载下力学性能1、名词解释：解：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。

2、简答 (1)材料的弹性模量有那些影响因素？为什么说它是结构不敏感指标？解：键合方式和原子结构，共价键、金属键、离子键E 高，分子键E 低原子半径大，E 小，反之亦然。

晶体结构，单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性，沿密排面E 大，多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E 同性。

化学成分，微观组织温度，温度升高，E 下降加载条件、负载时间。

对金属、 (2)(3)解：非(4)]？ 射线能31)承受(E Al 龙线解：已知：E=210GPa,d=2.5mm,1L =120mm,F=450N 。

/F S σ=ε/L L ε∴=∆164.5L ∴∆=∴ 2.5Al d mm ==4.33mm∴ 2.5Wd mm ===1.83mm∴ 2.5d d mm ==钢化1.95mm∴ 2.5d d mm ==尼龙21.5mm 2)50mm ，直径13mm ，实验后将试样对接起来后测量标距81mm ，伸长率多少？若缩颈处最小直径6.9mm,断面收缩率是多少？解：已知：050L mm =013d mm =81K L mm = 6.9K d mm =∴断后伸长率∴断面收缩率第二章其它静载下力学性能1、名词解释： 应力状态软性系数剪切弹性模量抗弯强度缺口敏感度硬度解：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。

第一章材料的弹性变形一、填空题：1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。

2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。

3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态，它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链，它们相应是塑料、橡胶、流动树脂（胶粘剂的使用状态。

二、名词解释1.弹性变形：去除外力，物体恢复原形状。

弹性变形是可逆的2.弹性模量：拉伸时σ=EεE：弹性模量（杨氏模数）切变时τ=GγG：切变模量3.虎克定律：在弹性变形阶段，应力和应变间的关系为线性关系。

4.弹性比功定义：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称为弹性比能或应变比能，表示材料的弹性好坏。

三、简答：1．金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。

答：金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移，这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。

对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化，而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化，由链段移动引起，这时弹性变形可以很大。

2．非理想弹性的概念及种类。

答：非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形，是与时间有关的弹性变形。

表现为应力应变不同步，应力和应变的关系不是单值关系。

种类主要包括滞弹性，粘弹性，伪弹性和包申格效应。

3．什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。

加载速率一定时，随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降低。

时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。

四、计算题：气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示：E=E0 (1—1.9P+0.9P2)E0为无气孔时的弹性模量；P为气孔率，适用于P≤50 %。

材料性能学考卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料的弹性模量最大？A. 钢铁B. 塑料C. 木材D. 橡胶2. 下列哪种材料的抗拉强度最高？A. 铝合金B. 玻璃纤维C. 碳钢D. 陶瓷3. 下列哪种材料的硬度最大？A. 黄铜B. 不锈钢C. 钨D. 铅4. 下列哪种材料的导热系数最高？A. 铜B. 铝C. 铁D. 硅胶5. 下列哪种材料的比热容最大？A. 水泥B. 橡胶C. 石墨D. 空气6. 下列哪种材料的密度最小？A. 聚乙烯B. 聚氨酯C. 聚氯乙烯D. 聚丙烯7. 下列哪种材料的断裂韧性最高？A. 玛瑙B. 玉石C. 钨钢D. 玻璃8. 下列哪种材料的耐磨性最好？A. 高铬铸铁B. 轴承钢C. 铸铝D. 粉末冶金9. 下列哪种材料的抗腐蚀性最好？A. 镍基合金B. 铜镍合金C. 铬镍合金D. 钛合金10. 下列哪种材料的磁导率最高？A. 铁B. 钴C. 镍D. 铅二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的弹性极限是指材料在受力后，去掉外力仍能恢复原状的______应力。

2. 材料的屈服强度是指材料在受力过程中，产生______变形时的应力。

3. 材料的断裂韧性是指材料抵抗______裂纹扩展的能力。

4. 材料的疲劳极限是指材料在______循环应力作用下，不发生疲劳破坏的最大应力。

5. 材料的导热系数是指在稳态热传导条件下，单位时间内通过单位面积、单位厚度的材料，温度梯度为1K时传递的______。

6. 材料的比热容是指单位质量的材料温度升高1K所需吸收的______。

7. 材料的密度是指单位体积的______。

8. 材料的硬度是指材料抵抗______变形的能力。

9. 材料的耐磨性是指材料在______过程中抵抗磨损的能力。

10. 材料的抗腐蚀性是指材料在______环境中抵抗腐蚀的能力。

三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简要介绍材料性能学的研究内容。

2. 请解释弹性模量、屈服强度和断裂韧性三个力学性能指标的区别。

第一章材料的弹性变形一、填空题：1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。

2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。

3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态，它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链，它们相应是塑料、橡胶、流动树脂（胶粘剂的使用状态。

二、名词解释1.弹性变形：去除外力，物体恢复原形状。

弹性变形是可逆的2.弹性模量：拉伸时σ=EεE：弹性模量（杨氏模数）切变时τ=GγG：切变模量3.虎克定律：在弹性变形阶段，应力和应变间的关系为线性关系。

4.弹性比功定义：材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，又称为弹性比能或应变比能，表示材料的弹性好坏。

三、简答：1．金属材料、陶瓷、高分子弹性变形的本质。

答：金属和陶瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移，这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。

对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化，而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化，由链段移动引起，这时弹性变形可以很大。

2．非理想弹性的概念及种类。

答：非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形，是与时间有关的弹性变形。

表现为应力应变不同步，应力和应变的关系不是单值关系。

种类主要包括滞弹性，粘弹性，伪弹性和包申格效应。

3．什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?答：高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。

加载速率一定时，随温度的升高，高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化，其强度和模数降低；而在温度一定时，玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低，加载时间的加长，同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化，其强度和模数降低。

时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。

四、计算题：气孔率对陶瓷弹性模量的影响用下式表示：E=E0(1—1.9P+0.9P2) E0为无气孔时的弹性模量；P为气孔率，适用于P≤50 %。

共 4 页 第 页1. 通过静载拉伸实验可以测定材料的 弹性极限、屈服极限、 抗拉强度、断裂强度、比例极限等（答对3个即可）强度指标，及 延伸率 、 断面收缩率 等塑性指标。

2.按照断裂中材料的宏观塑性变形程度，断裂可分为脆性断裂和韧性断裂；按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径（断裂方式），可分为穿晶断裂和沿晶断裂；按照微观断裂机理，可分为解理断裂和剪切断裂3. 单向拉伸条件下的应力状态系数为 0.5 ；而扭转和单向压缩下的应力状态系数分别为 0.8 和 2.0 。

应力状态系数越大，材料越容易产生 (塑性) 断裂。

为测量脆性材料的塑性，长采用压缩的试验方法4.在扭转试验中，塑性材料的断裂面与试样轴线 垂直 ；脆性材料的断裂面与试样轴线 成450角。

5. 低温脆性常发生在具有 体心立方或密排六方 结构的金属及合金中，而在 面心立方 结构的金属及合金中很少发现。

6. 材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生 应力集中 和 双（三）向应力或应力状态改变 ，试样的屈服强度 不变，塑性 降低 。

7.根据磨损面损伤和破坏形式（磨损机理），磨损可分为4类：粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损和麻点疲劳磨损（接触疲劳）8.典型的疲劳断口有3个特征区：疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。

疲劳裂纹扩展区最典型的特征是贝纹线9. 在典型金属与陶瓷材料的蠕变曲线上，蠕变过程常由 减速蠕变 ，恒速蠕变 和 加速蠕变 三个阶段组成。

10.根据材料磁化后对磁场所产生的影响，可以把材料分为3类：抗磁性材料、顺磁性材料和铁磁性材料11.一般情况下，温度升高，金属材料的屈服强度下降；应变速率越大，金属材料的屈服应力越高。

12.温度对金属材料的力学性能影响很大，在高温下材料易发生沿晶断裂。

13. 拉伸试样的直径一定，标距越长则测出的断后伸长率会越小14.宏观断口一般呈杯锥装，由纤维区、放射区和剪切唇3个区域组成。

材料强度越高，塑性降低，则放射区比例增大。

材料性能期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料的弹性模量是指材料在弹性范围内，应力与应变的比值，其单位是：A. MPaB. GPaC. N/m²D. Pa2. 材料的硬度通常用来描述材料的：A. 韧性B. 强度C. 耐久性D. 抗划伤能力3. 材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时，体积或长度的相对变化率，其单位是：A. °C⁻¹B. K⁻¹C. °F⁻¹D. 1/°C4. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用时，开始发生永久变形的应力值，通常用下列哪个单位表示：A. MPaB. GPaC. N/m²D. Pa5. 材料的疲劳强度是指材料在循环载荷作用下，发生疲劳破坏的应力值，通常与下列哪个因素无关：A. 材料的微观结构B. 载荷的频率C. 材料的密度D. 环境温度二、填空题（每空2分，共20分）6. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力值而不发生断裂。

7. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最小应力值而不发生永久变形。

8. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最小应力值而不发生塑性变形。

9. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力值而不发生永久变形。

10. 材料的________是指材料在受到外力作用时，能够承受的最大应力值而不发生塑性变形。

三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述材料的疲劳破坏机理。

12. 解释什么是材料的蠕变现象，并简述其影响因素。

13. 描述材料的断裂韧性及其在工程应用中的重要性。

四、计算题（每题15分，共30分）14. 某材料的弹性模量为200 GPa，当其受到100 MPa的应力作用时，计算其应变值。

15. 假设有一块材料的屈服强度为300 MPa，若在循环载荷作用下，该材料的疲劳强度降低到200 MPa，计算其疲劳强度降低的百分比。

材料性能学期末考试历年真题及答案.doc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和K的异同。

对⽐K和K的区别，说明K和K中的I的含义。

I IC IC C I IC4、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。

绪论二、单项选择题1、下列不是材料力学性能的是（）A、强度B、硬度C、韧性D、压力加工性能2、属于材料物理性能的是（）A、强度B、硬度C、热膨胀性D、耐腐蚀性三、填空题1、材料的性能可分为两大类：一类叫_ _，反映材料在使用过程中表现出来的特性，另一类叫_ _，反映材料在加工过程中表现出来的特性。

2、材料在外加载荷（外力）作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下所表现的行为，叫做材料_ 。

四、简答题1、材料的性能包括哪些方面？2、什么叫材料的力学性能？常用的金属力学性能有哪些？第一章材料单向静拉伸的力学性能一、名词解释弹性极限：是材料由弹性变形过渡到弹—塑性变形时的应力（或达到最大弹性变形所需要的应力）。

强度:是材料对塑性变形和断裂的抗力。

屈服强度：材料发生屈服或发生微量塑性变形时的应力。

抗拉强度：拉伸实验时，试样拉断过程中最大实验力所对应的应力。

塑性变形：是材料在外力作用下发生的不可逆永久变形但不破坏的能力。

韧性：材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。

二、单项选择题1、根据拉伸实验过程中拉伸实验力和伸长量关系，画出的力——伸长曲线（拉伸图）可以确定出金属的（）A、强度和硬度B、强度和塑性C、强度和韧性D、塑性和韧性2、试样拉断前所承受的最大标称拉应力为（）A、抗压强度B、屈服强度C、疲劳强度D、抗拉强度3、拉伸实验中，试样所受的力为（）A、冲击B、多次冲击C、交变载荷D、静态力4、常用的塑性判断依据是（）A、断后伸长率和断面收缩率B、塑性和韧性C、断面收缩率和塑性D、断后伸长率和塑性5、工程上所用的材料，一般要求其屈强比（C ）A、越大越好B、越小越好C、大些，但不可过大D、小些，但不可过小6、工程上一般规定，塑性材料的δ为（）A、≥1%B、≥5%C、≥10%D、≥15%7、形变强化是材料的一种特性，是下列（ C ）阶段产生的现象。

A、弹性变形；B、冲击变形；C、均匀塑性变形；D、屈服变形。

本学期材料性能学作业及答案第一次作业P36-37第一章1名词解释4、决定金属屈服强度的因素有哪些？答：内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。

外在因素：温度、应变速率和应力状态。

10、将某材料制成长50mm，直径5mm的圆柱形拉伸试样，当进行拉伸试验时塑性变形阶段的外力F与长度增量ΔL的关系为：F/N 6000 8000 10000 12000 14000ΔL 1 2.5 4.5 7.5 11.5求该材料的硬化系数K及应变硬化指数n。

解：已知：L0=50mm，r=2.5mm，F与ΔL如上表所示，由公式（工程应力）σ=F/A0,（工程应变）ε=ΔL/L0,A0=πr2,可计算得：A0=19.6350mm2σ1= 305.5768，ε1=0.0200，σ2=407.4357 ，ε2=0.0500，σ3= 509.2946，ε3=0.0900，σ4= 611.1536，ε4=0.1500，σ5= 713.0125，ε5=0.2300，又由公式（真应变）e=ln(L/L0)=ln(1+ε)，（真应力）S=σ（1+ε），计算得：e1=0.0199，S1=311.6883，e2=0.0489，S2=427.8075，e3=0.0864，S3=555.1311，e4=0.1402，S4=702.8266，e5=0.2076，S5=877.0053，又由公式S=Ke n，即lgS=lgK+nlge，可计算出K=1.2379×103，n=0.3521。

11、试述韧性断裂与脆性断裂的区别。

为什么脆性断裂最危险？答：韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。

韧性断裂：是断裂前产生明显宏观塑性变形的断裂特征：断裂面一般平行于最大切应力与主应力成45度角。

材料性能学考卷一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料的弹性模量最大？A. 钢铁B. 塑料C. 木材D. 橡胶2. 下列哪种材料的抗拉强度最高？A. 铝合金B. 玻璃C. 高强度钢D. 纤维素3. 下列哪种材料的硬度最大？A. 黄金B. 铅C. 钨D. 铝A. 弹性B. 塑性C. 粘性D. 耐磨性5. 下列哪种材料的导电性最好？A. 铜B. 铁C. 铅D. 硅6. 下列哪种材料的比热容最大？A. 水泥B. 橡胶C. 铝D. 钨7. 下列哪种材料的密度最小？A. 聚乙烯B. 钢铁C. 铜D. 铅A. 导热性B. 热膨胀系数C. 弹性模量D. 抗压强度9. 下列哪种材料的耐腐蚀性最好？A. 铝B. 铁C. 铜镍合金D. 钢铁A. 耐候性B. 耐腐蚀性C. 热稳定性D. 抗压强度二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的性能主要包括______性能、______性能和______性能。

2. ______是指材料在受力过程中，产生变形后去掉外力仍能恢复原状的性质。

3. 材料的______是指材料在断裂前能承受的最大应力。

4. ______是指材料抵抗局部变形的能力，如压痕、刮擦等。

5. 材料的______是指材料在高温或低温环境下保持性能稳定的能力。

6. ______是指材料在受到腐蚀介质作用时，抵抗腐蚀破坏的能力。

7. 材料的______是指材料在受到冲击载荷作用时，吸收能量并产生变形而不破坏的能力。

8. ______是指材料在受到重复应力或循环应力作用时，抵抗疲劳破坏的能力。

9. 材料的______是指材料在受到电磁场作用时，产生电流的能力。

10. ______是指材料在单位长度、面积或体积内，质量的大小。

三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料力学性能的定义及其主要内容。

2. 简述材料物理性能的定义及其主要内容。

3. 简述材料环境性能的定义及其主要内容。

四、论述题（每题15分，共30分）1. 论述影响材料性能的主要因素。

材料性能学课后习题与解答绪论1、简答题什么是材料的性能？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1、名词解释：弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解：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。

2、简答(1) 材料的弹性模量有那些影响因素？为什么说它是结构不敏感指标？解：○1键合方式和原子结构，共价键、金属键、离子键E高，分子键E低原子半径大，E小，反之亦然。

○2晶体结构，单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性，沿密排面E大，多晶材料为各晶粒的统计平均值；非晶材料各向E同性。

○3化学成分，○4微观组织○5温度，温度升高，E下降○6加载条件、负载时间。

对金属、陶瓷类材料的E没有影响。

《材料性能学》习题1一．选择题（本题包括15小题，每小题只有一个合适选项，每小题2分，共30分）1. 断裂力学主要用来处理（d ）方面的问题。

a) 低塑性材料抗断裂b) 高塑性材料抗断裂c) 含缺口材料抗断裂d) 含缺陷材料抗断裂2. 多晶体金属塑性变形的特点是（c ）。

a) 同时性b) 不协调性c) 非同时性d) 独立性3. 细晶强化是非常好的强化方法，但不适用于（a ）。

a) 高温b) 中温c) 常温d) 低温4. 表征脆性材料的力学性能的参量是（d ）。

a) E, σ0.2b)σb , δc) ν, ψd) E, σb5. 应力状态柔度系数最大的是（a ）。

a) 压b) 拉c) 扭d) 弯6. 与抗拉强度之间存在相互关系的是（a ）。

a) 布氏硬度b) 洛氏硬度c) 显微硬度d) 肖氏硬度7. 下述断口哪一种是延性断口（ d ）。

a) 穿晶断口b) 沿晶断口c) 河流花样d) 韧窝断口8. 通常键强度高的材料，热膨胀系数；结构紧密的晶体，热膨胀系数（d）a)高小b)低小c)高大d)低大9. 疲劳裂纹最易在材料的什么部位产生（ a ）。

a) 表面b) 次表面c) 内部d) 不一定10. 韧性材料在什么样的条件下可能变成脆性材料（b ）。

a) 增大缺口半径b) 增大加载速度c) 升高温度d) 减小晶粒尺寸11.在实用温度范围内，随温度的升高，热导率，对多晶氧化物材料，含有气孔的不密实材料（a ）。

a) 减小增大b) 增大增大c) 减小减小d) 增大减小12. T为试验温度，T m为材料熔点，一般T/T m大于多少就属高温，就要考虑材料的高温力学性能（c ）。

a) 0.2~0.3 b) 0.3~0.4 c) 0.4~0.5 d) 0.5~0.613. 下列不属于电介质的击穿形式有（c ）。

a) 电击穿b) 热击穿c) 磁击穿d) 化学击穿14. 下列不属于铁磁性材料的是（b ）。

a) Fe b) Cu c) Ni d) Co15. 陶瓷坯体的热膨胀系数和釉层的热膨胀系数满足下列哪种关系有利于提高其机械强度（a ）。

材料结构与性能解答(全)1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。

答当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。

靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。

这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。

此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。

因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。

由离子键构成的晶体称为离子晶体。

离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。

离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。

离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构；B、离子键没有方向性C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点；D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良；E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。

F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。

2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。

答当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。

由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。

由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。

这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。

共价键及共价晶体具有以下特点A、共价键具有高的方向性和饱和性；B、共价键为非密排结构；C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。

D、具有较低的热膨胀系数；E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。