第一章无机材料的受力形变
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第一章无机材料的受力形变1 简述正应力与剪切应力的定义2 各向异性虎克定律的物理意义3 影响弹性模量的因素有哪些?4 试以两相串并联为模型推导复相材料弹性模量的上限与下限值。
5 什么是应力松弛与应变松弛?6 应力松弛时间与应变松弛时间的物理意义是什么?7 产生晶面滑移的条件是什么?并简述其原因。
8 什么是滑移系统?并举例说明。
9 比较金属与非金属晶体滑移的难易程度。
10 晶体塑性形变的机理是什么?11 试从晶体的势能曲线分析在外力作用下塑性形变的位错运动理论。
12 影响晶体应变速率的因素有哪些?13 玻璃是无序网络结构,不可能有滑移系统,呈脆性,但在高温时又能变形,为什么?14 影响塑性形变的因素有哪些?并对其进行说明。
15 为什么常温下大多数陶瓷材料不能产生塑性变形、而呈现脆性断裂?16 高温蠕变的机理有哪些?17 影响蠕变的因素有哪些?为什么?18 粘滞流动的模型有几种?19 影响粘度的因素有哪些?第二章无机材料的脆性断裂与强度1 试比较材料的理论强度、从应力集中观点出发和能量观点出发的微裂纹强度。
2 断裂能包括哪些内容?3 举例说明裂纹的形成?4 位错运动对材料有哪两方面的作用?5 影响强度的因素有哪些?6 Griffith关于裂纹扩展的能量判据是什么?7 试比较应力与应力强度因子。
8 有一构件,实际使用应力为1.30GPa,有下列两种钢供选:甲钢:sf =1.95GPa, K1c =45Mpa·m 1\2乙钢:sf =1.56GPa, K1c =75Mpa·m 1\2试根据经典强度理论与断裂强度理论进行选择,并对结果进行说明。
9 结构不连续区域有哪些特点?10 什么是亚临界裂纹扩展?其机理有哪几种?11 介质的作用(应力腐蚀)引起裂纹的扩展、塑性效应引起裂纹的扩展、扩散过程、热激活键撕裂作用引起裂纹扩展。
12 什么是裂纹的快速扩展?13 影响断裂韧性的因素有哪些?14 材料的脆性有哪些特点?通过哪些数据可以判断材料的脆性?15 克服材料脆性和改善其强度的关键是什么?16 克服材料的脆性途径有哪些?17 影响氧化锆相变的因素有哪些?18 氧化锆颗粒粒度大小及分布对增韧材料有哪些影响?19. 比较测定静抗折强度的三点弯曲法和四点弯曲法,哪一种方法更可靠,为什么?20. 有下列一组抗折强度测定结果,计算它的weibull模数,并对该测定数据的精度做出评价。
第一章:材料的力学形变:材料在外力作用下发生形状和尺寸的变化,称为形变力学性能(机械性能):材料承受外力作用,抵抗形变的能力及其破坏规律,称为材料的力学性能或机械性能应力:材料单位面积上所受的附加内力称应力。
法向应力应该大小相等,正负号相同,同一平面上的两个剪切应力互相垂直。
法向应力导致材料的伸长或缩短,剪切应力引起材料的切向畸变。
应变:用来表征材料受力时内部各质点之间的相对位移。
对于各向同性材料,有三种基本的应变类型。
拉伸应变,剪切应变,压缩应变。
拉伸应变:材料受到垂直于截面积的大小相等,方向相反并作用在同一直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变。
剪切应变:材料受到平行于截面积的大小相等,方向相反的两剪切应力时发生的形变。
压缩应变:材料周围受到均匀应力P时,体积从起始时的V0变化为V1的形变。
弹性模量:是材料发生单位应变时的应力,表征材料抵抗形变能力的大小,E越大,越不易变形,表征材料的刚度越大。
是原子间结合强度的标志之一。
黏性形变:是指黏性物体在剪切应力作用下发生不可逆的流动形变,该形变随时间的增大而增大。
剪切应力小时,黏度与应力无关,随温度的上升而下降。
牛顿流体:服从牛顿黏性定律的物体称为牛顿流体。
在足够大的剪切应力下或温度足够高时,无机材料中的陶瓷晶界,玻璃和高分子材料的非晶部分均会产声黏性形变,因此高温下的氧化物流体,低分子溶液或高分子稀溶液大多属于牛顿流体,而高分子浓溶液或高分子熔体不符合牛顿黏性定律,为非牛顿流体。
塑性:材料在外应力去除后仍能保持部分应变的特性称为塑性。
晶体塑性形变两种类型:滑移和孪晶。
延展性:材料发生塑性形变而不断裂的能力称为延展性。
μ(泊松比),定义为在拉伸试验中,材料横向单位面积的减少与纵向单位长度的增加率之比。
滑移是指在剪切应力作用下晶体的一部分相对于另一部分发生平移滑动,在显微镜下可观察到晶体表面出现宏观条纹,并构成滑移带。
滑移一般发生在原子密度大和晶向指数小的晶面和晶向上。
材料物理性能复习资料材料物理性能总复习(⽆材⼀)考试题型:1 名词解释 5个*3分,共15分;2 简答 7个*5分,共35分;3 计算 2个*10分,共20分;4 论述 2个*15分,共30分。
考试时间:2013-1-14. 考试重点1 材料的受⼒形变不同材料应⼒应变曲线的区别A (A 点):⽐例极限; E (B 点):弹性极限; P (C 点):屈服极限; U (D 点):断裂极限;E ,可逆线性正⽐例关系,当应⼒在 E 和 P 之间,外⼒去除后有⼀定程度的永久变形,即发⽣塑性变形陶瓷材料⼀般没有塑性变形,发⽣脆性断裂应⼒:单位⾯积上所受内⼒。
ζ=F/A由于材料的⾯积在外⼒作⽤下,可能有变化,A 就有变化,有名义应⼒和实际(真实)应⼒ P4. 应变:描述物质内部各质点之间的相对位移名义位移的应变:实际应变和L0有关,可以通过公式推导获得由于材料的不同⽅向的应变,因此考虑可以采⽤和应⼒分解的办法来解决,具体看教材第6-7页虎克定律:σ=E ε⽐例系数E 成为弹性模量(Elastic Modulus ),⼜称弹性刚度相关概念:应⼒应变虎克定律弹性模量001L L L L L ?=-=ε三种应变类型的弹性模量杨⽒模量E ;剪切模量G ;体积模量B 弹性模量:原⼦间结合强度的标志之⼀两类原⼦间结合⼒与原⼦间距关系曲线弹性模量实际与曲线上受⼒点的曲线斜率成正⽐结合键、原⼦之间的距离、外⼒作⽤也将改变弹性模量的值温度升⾼,原⼦之间距离变⼤,弹性模量下降弹性模量的本质特征;弹性模量的影响因素;晶粒、异相、⽓孔、杂质等,弹性模量的计算公式及⽅法;把材料看成材料的串联或者并联,我们可以得到其上限模量和下限模量,如下⾯的公式表⽰:(P13)复合材料弹性模量及应⼒的计算。
陶瓷材料弹性常数和⽓孔率关系多⽓孔陶瓷材料可以看成⼆相材料,其中⼀相的刚度为0 陶瓷材料的弹性模量随⽓孔率变化的表达式是:b 是与制备⼯艺有关常数.当泊松⽐0.3,f1和f2分别是1.9和0.9,和教材上p13公式1.21⼀样粘弹性:⼀些⾮晶体,有时甚⾄多晶体在⽐较⼩的应⼒时同时表现出粘性和弹性。
综述部分6.即使是组成完全相同的材料也会因合成与加工的途径不同而呈现迥然不同的性质,因此,研究某一特定材料也必须对这一材料的合成与加工有所了解。
材料的合成与材料的加工在涵义上有很大的不同。
材料的合成是指通过一定的途径,从气态、液态或固态的各种不同原料中得到化学上不同于原材料的新材料。
材料的加工是指通过一定的工艺手段使新材料在物理上处于和原材料不同的状态(化学上完全相同),比如从块体材料中获得薄膜材料)。
材料的合成与材料的加工常常也不分开,而是用统一的方式称为材料的制备。
第一章无机材料合成实验技术1.高温合成技术电阻炉中常用的电热体有:Ni-Cr和Fe-Cr-Al合金电热体、Pt和Pt-Rh合金电热体、Mo、W、Ta电热体、SiC电热体、MoSi2电热体、碳质电热体、氧化物(ZrO2、ThO2)电热体。
注意:MoSi2电热体不宜在低温(500~700℃)下的空气中使用,因为此时会产生“MoSi2疫”(即Mo被大量氧化而不能形成SiO2保护膜)。
以ZrO2、ThO2作为电热体的电炉需配有两套供电发热系统。
高温测量:测量温度的方法通常分接触式(如热电偶)和非接触式(如辐射温度计)两种。
2.低温合成技术3.高压合成技术高压合成就是利用外加的高压力,使物质产生多型相变或发生不同物质间的化合,而得到新相、新化合物或新材料。
由于施加在物质上的高压卸掉以后,大多数物质的结构和行为产生可逆变化,失去高压状态的结构和性质。
因此,通常的高压合成都采用高压和高温两种条件结合的高压高温合成法,目的是为了卸压后的高压高温合成产物能够在常温常压下保持其高压高温状态。
通常,需要高压手段进行合成的有以下几种情况:①在大气压条件下不能生长出满意的晶体;②要求有特殊的晶型结构;③晶体生长需要有高的蒸汽压;④生长或合成的物质在大气压下或熔点以下会发生分解;⑤在常压条件下不能发生化学反应,只能在高压条件下发生;⑥要求有某些高压条件下才能出现的高价态(或低价态)以及其它的特殊电子态;⑦要求某些高压条件下才能出现的特殊性能等情况。