【材料强韧化与断裂】复习思考题

《材料科学与工程概论》复习思考题一、名词解释1.磁化曲线：磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线称为磁化曲线。

2.磁滞效应及磁化曲线：磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化，这种效应称为磁滞效应。

由于磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为磁滞回线。

3.磁致伸缩：铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。

4. 硅酸盐材料：化学组成为硅酸盐类的材料称为硅酸盐材料，也称为无机非金属材料。

5. 水泥：水泥是一种粉末状的谁硬性胶凝材料，加入适量水拌合后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并可将砂、石、纤维和钢筋等材料牢固地念接起来，成为有较高强度的石状体，是建造高楼大厦、桥梁隧道、港口码头等工程的主要材料。

6. 复合材料：将两种或两种以上的单一材料复合可获得新的材料，这些新的材料保留了原有材料的优点，克服和弥补了各自的缺点，并显示出一些新的特性，这就是复合材料。

7. 合金：由一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金。

8. 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列的固体。

长程有序，各向异性。

9. 晶粒：结晶物质在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状称晶粒。

10.晶界：结构相同而取向不同晶粒之间的界面。

在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。

晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。

11.高分子材料：由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。

12.二、填空题材料分为天然材料和人工材料两大类。

材料的电学性能包括电阻率和电导率以及超导电性等。

材料的磁学性能中按照物质对磁场反应的大小可分为顺磁性、抗磁性、铁磁性。

材料的热学性能包括热容、热导率、熔化热、热膨胀、熔沸点等性质。

材料力学性能思考题大连理工大学一、填空：1•提供材料弹性比功的途径有二，提高材料的,或降低O2.退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，因此包申格效应是具有的普遍现象。

3.材料的断裂过程大都包括裂纹的形成与扩展两个阶段，根据断裂过程材料的宏观塑性变形过程，可以将断裂分为与;按照晶体材料断裂时裂纹扩展的途径，分为和;按照微观断裂机理分为和;按作用力的性质可分为和O4.滞弹性是指材料在范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加的现象，滞弹性应变量与材料、有关。

5.包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量的塑性变形, 而后再同向加载，规定残余伸长应力反向加载，规定残余伸长应力的现象。

消除包申格效应的方法有和O6.单向静拉伸时实验方法的特征是、、必须确定的。

7.过载损伤界越,过载损伤区越,说明材料的抗过载能力越强。

8.依据磨粒受的应力大小，磨粒磨损可分为、、三类。

8.解理断口的基本微观特征为、和O9.韧性断裂的断口一般呈杯锥状，由、和三个区域组成。

10.韧度是衡量材料韧性大小的力学性能指标，其中又分为、和11.在a值的试验方法中，正应力分量较大，切应力分量较小，应力状态较硬。

一般用于塑性变形抗力与切断抗力较低的所谓塑性材料试验；在Q值的试验方法中，应力状态较软，材料易产生塑性变形，适用于在单向拉伸时容易发生脆断而不能充分反映其塑性性能的所谓脆性材料；12.材料的硬度试验应力状态软性系数,在这样的应力状态下，几乎所有金属材料都能产生O14.硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，大体上可以分为、和三大类；在压入法中，根据测量方式不同又分为、和O15.国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为试样和试样，所测得的冲击吸收功分别用、标记。

16.根据外加压力的类型及其与裂纹扩展面的取向关系，裂纹扩展的基本方式有、和O17.机的失效形式主要有、、三种。

18•低碳钢的力伸长曲线包括、、、、断裂等五个阶段。

19.内耗又称为,可用面积度量。

断裂力学复习题1．裂纹按几何特征可分为三类,分别是（穿透裂纹）、（表面裂纹）和（深埋裂纹）。

按力学特征也可分为三类，分别是（张开型）、（滑开型）和（撕开型）。

2．应力强度因子是与（外载性质）、（裂纹）及（裂纹弹性体几何形状）等因素有关的一个量。

材料的断裂韧度则是（应力强度因子）的临界值，是通过（实验）测定的材料常数。

3．确定应力强度因子的方法有：（解析法），（数值法），（实测法）。

4．受二向均匀拉应力作用的“无限大”平板，具有长度为2a 的中心贯穿裂纹，求应力强度因子ⅠK 的表达式。

【解】将x 坐标系取在裂纹面上，坐标原点取在裂纹中心，则上图所示问题的边界条件为： ① 当y = 0，x → ∞时，σσσ==y x；② 在y = 0，a x <的裂纹自由面上，0,0==xy y τσ；而在a x >时，随a x →，∞→y σ。

可以验证，完全满足该问题的全部边界条件的解析函数为 22Ⅰ )(az z z Z -=σ （1） 将坐标原点从裂纹中心移到裂纹右尖端处，则有z =ζ或ζ= z －a ，代入（1），可得： )2()()(I a a Z ++=ζζζσζ 于是有：aaaaaKπσζζσπζζζσπζζζ=++⋅=++⋅=→→)2()(2lim)2()(2limⅠ5．对图示“无限大”平板Ⅱ型裂纹问题，求应力强度因子ⅡK的表达式。

【解】将x坐标系取在裂纹面上，坐标原点取在裂纹中心，则上图所示问题的边界条件为：①当y = 0，x→∞时，ττσσ===xyyx，0；②在y= 0，ax<的裂纹自由面上，0,0==xyyτσ；而在ax>时，随ax→，∞→xyτ。

可以验证，完全满足该问题的全部边界条件的解析函数为22Ⅱ)(azzzZ-=τ（1）将坐标原点从裂纹中心移到裂纹右尖端处，则有z =ζ或ζ= z－a，代入（1），可得：)2()()(ⅡaaZ++=ζζζτζ于是有：aaaaaKπτζζτπζζζτπζζζ=++⋅=++⋅=→→)2()(2lim)2()(2limⅡ6．对图示“无限大”平板Ⅲ型裂纹问题，求应力强度因子ⅢK的表达式。

《材料工程基础》复习思考题第一章绪论1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？答：材料科学侧重于发现和揭示组成与结构，性能，使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念，新理论。

而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。

6、进行材料设计时应考虑哪些因素？答：.材料设计的最终目标是根据最终需求，设计出合理成分，制订最佳生产流程，而后生产出符合要求的材料。

材料设计十分复杂，如模型的建立往往是基于平衡态，而实际材料多处于非平衡态，如凝固过程的偏析和相变等。

材料的力学性质往往对结构十分敏感，因此，结构的任何细小变化，性能都会发生明显变化。

相图也是材料设计不可或缺的组成部分。

7、在材料选择和应用时，应考虑哪些因素？答：一，材料的规格要符合使用的需求：选择材料最基本的考虑，就在满足产品的特性及要求，例如：抗拉强度、切削性、耐蚀性等；二，材料的价格要合理；三，材料的品质要一致。

8、简述金属、陶瓷和高分子材料的主要加工方法。

答：金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造）、塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拨）、热处理、焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）；橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分；高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型。

10、如何区分传统材料与先进材料？答：传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大、产值高、涉及面广，是很多支柱产业的基础。

先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。

二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推到传统材料进一步发展。

《材料工程基础》复习思考题第一章绪论1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？2、为什么材料是人类赖以生存和发展的物质基础？3、为什么材料是科学技术进步的先导？4、材料的制备技术或方法主要有哪些？5、材料的加工技术主要包括哪些内容？6、进行材料设计时应考虑哪些因素？7、在材料选择和应用时，应考虑哪些因素？8、简述金属、陶瓷和高分子材料的主要加工方法。

9、材料设计包括哪几个层次？进行材料设计时应遵循哪些原则？10、如何区分传统材料与先进材料？11、钢铁材料是如何分类的？其主要发展趋势？12、有色金属材料分为哪些类别？各有何特点？13、化工材料主要有哪些？14、建筑材料有何特点？15、电子信息材料主要有哪些？其发展特点？16、航空航天材料的性能特点如何？17、先进陶瓷材料如何分类？各有何特点？18、什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？19、新能源材料有哪些？各有何特点？20、超导材料的三个临界参数是什么？如何区分低温超导与高温超导？21、纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？22、生物医用材料有哪些？应具备什么特性？23、什么是生态环境材料？如何对其生命周期进行评价？第二章材料的液态成形技术1、铸造具有哪些优缺点？适用范围如何？发展方向？2、金属的铸造性能主要包括哪些？3、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？4、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？5、什么金属倾向于逐层凝固？如何改变铸件的凝固形式？6、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？7、试分析铸造合金的收缩特性对铸件质量影响的基本规律。

8、铸造应力是怎么产生的？对铸件质量有何影响？9、试述铸件产生热裂和冷裂的原因及其防止措施。

10、铸件中的气体和非金属夹杂物对铸件质量有何影响？如何消除？11、常用的造型材料有哪些？对其性能有何要求？12、什么是冒口？其作用和设计原则？13、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？14、陶瓷的液态成形方法有哪些？各有何特点？15、聚合物的液态成形方法有哪些？各有何特点？第三章材料的塑性成形技术1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？2、金属常见的塑性成形方法有哪些？3、金属的冷变形和热变形是如何区分的？各有何特征？4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？5、影响金属冷成形的主要力学性能参量有哪些？6、轧制的方法有哪些？如何提高轧制件的质量？7、煅造的方法有哪些？试比较煅造和轧制对材料结构和性能的影响。

材料力学实验思考题答案1. 引言。

材料力学实验是材料力学课程的重要组成部分，通过实验可以更直观地了解材料的性能和行为。

在实验过程中，学生需要不断思考和分析，以深化对材料力学知识的理解。

本文将针对材料力学实验中的一些思考题进行解答，希望能够帮助学生更好地掌握相关知识。

2. 实验思考题答案。

2.1 为什么在材料力学实验中常常使用金属材料？答，金属材料具有良好的可塑性和韧性，适用于各种加载条件下的实验。

同时，金属材料的力学性能稳定，易于加工和制备，因此在材料力学实验中被广泛应用。

2.2 为什么在拉伸试验中会出现颈缩现象？答，在拉伸试验中，当金属材料受到拉力作用时，由于材料内部应力分布不均匀，会出现局部应力集中的现象，导致材料发生颈缩。

这是由于材料的塑性变形导致的，属于材料的典型失效形式。

2.3 为什么在材料力学实验中需要进行应力应变曲线的测定？答，应力应变曲线是材料力学性能的重要指标，通过曲线的测定可以了解材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等性能参数。

这对于材料的选用和设计具有重要意义，因此在材料力学实验中需要进行应力应变曲线的测定。

2.4 为什么在材料力学实验中需要进行硬度测试？答，硬度是材料抵抗局部变形的能力，是材料力学性能的重要指标之一。

通过硬度测试可以快速了解材料的硬度水平，评估材料的耐磨性和耐腐蚀性能，对于材料的使用和维护具有重要意义。

2.5 为什么在材料力学实验中需要进行冲击试验？答，冲击试验可以评估材料的韧性和抗冲击性能，对于材料在受到冲击载荷时的表现具有重要意义。

通过冲击试验可以了解材料在实际工作条件下的表现，为工程设计和材料选择提供重要参考。

3. 结语。

通过对材料力学实验思考题的解答，可以更深入地了解材料力学知识的实际应用。

希望学生在实验过程中能够不断思考和分析，提高对材料力学的理解和掌握，为将来的工程实践奠定坚实的基础。

第一章材料的力学行为和性能思考题1.解释下列力学性能指标。

(1) HB (2) HRC (3) HV2.解释下列名词。

（1）蠕变（2）低应力脆断（3）疲劳（4）断裂韧度3.下列工件应采用何种硬度试验方法来测定其硬度？（1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金刀片（5）耐磨工件的表面硬化层4.下列硬度表示方法是否正确，为什么？(1)HBW250~300 (2)5~10HRC (3)HRC70~75 (4)HV800~850 (5)800~850H5.比较铸铁与低碳钢拉伸应力-应变曲线的不同，并分析其原因。

6.一根两端固定的低碳钢丝，承受拉应力为20Mpa，当温度从30摄氏度突然下降到10摄氏度时，钢丝内新产生的应力为多少？7.现有原始直径为10mm圆形长、短试样各一根，经拉伸试验测得的伸长率均为25%，求两试样拉断后的标距长度。

两试样中哪一根塑性好？为什么？8.甲乙丙丁四种材料的硬度分别为45HRC、90HRB、800HV、240HBW,试比较这四种材料硬度的高低。

第二章材料的结构思考题1.为何单晶体具有各向异性？而多晶体在一般情况下却显示各向同性？2.解释下列基本概念；晶体与非晶体；晶体的各向异性；同素异晶转变；位错；晶界；固溶体；金属化合物。

3.试述高分子链的结合力、分子链结构、聚集态结构对高聚物的性能的影响。

4.何为高分子材料的老化？如何防止？5.试计算面心立方晶格的致密度。

6.说明结晶对高聚物性能的影响。

第三章1.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？2.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？3.如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件晶粒的大小：（1）.金属模浇注与砂模浇注；（2）.高温浇注宇与低温浇注；（3）.铸成薄件与铸成厚件；（4）.浇注时采用振动和不振动。

4.二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能之间存在什么关系？5.画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点及线的意义，并标出个相区的相组成物和组织组成物。

《材料科学基础》复习思考题第一章：材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。

二、填空题1、材料的键合方式有四类，分别是（），（），（），（）。

2、金属原子的特点是最外层电子数（），且与原子核引力（），因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成（）。

3、我们把原子在物质内部呈（）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（），（），（）。

4、三种常见的金属晶格分别为（），（）和（）。

5、体心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金属有（）。

6、面心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有面心立方晶格的常见金属有（）。

7、密排六方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），具有密排六方晶格的常见金属有（）。

8、合金的相结构分为两大类，分别是（）和（）。

9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（）和（）。

10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。

11、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。

12、金属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（）、脆性（），因此在合金中不作为（）相，而是少量存在起到第二相（）作用。

13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为（），（），（）。

西南大学《材料化学》复习思考题及答案（0404）《材料化学》复习思考题一、名词解释1、无机材料化学2、晶体的各向异性3、晶体的自限性4、晶体的对称性5、天然晶体6、人工晶体7、非线性光学晶体8、正压电效应9、逆压电效应10、居里温度11、压电效应12、弗仑克尔缺陷13、肖特基缺陷14、杂质缺陷15、固溶体16、连续固溶体17、有限固溶体（不连续固溶体或部分互溶固溶体）18、置换型（取代式或置换式）固溶体19、填隙型(填隙式)固溶体20、纳米材料科学21、零维纳米材料22、一维纳米材料23、二维纳米材料24、三维纳米材料（纳米固体材料）25、软化学（软化学合成）26、软材料27、溶胶-凝胶技术28、极端条件合成29、仿生合成30、理想合成31、多孔陶瓷32、软化学合成（软化学）方法33、连续陶瓷基复合材料二、简答题1、请简述无机材料化学主要研究哪方面的问题？2、何谓无机材料设计？3、请简述材料设计有哪些主要途径？4、何谓缺陷反应方程式。

5、请简述晶体结构的基本特征。

6、请简述晶体的共性。

7、请简述非晶态金属材料的基本特征。

8、何谓铁电体。

9、何谓反铁电体。

10、何谓正压电效应（压电效应）。

11、何谓逆压电效应。

12、请简述缺陷化学的研究对象和内容。

13、何谓团簇（微团簇）。

14、请简述非化学计量化合物的结构特征。

15、何谓弗仑克尔缺陷。

16、何谓肖特基缺陷。

17、请简述何谓色心（F色心）。

18、何谓非整比化合物缺陷（化合物）材料。

19、请简述何谓是纳米、纳米结构、纳米技术？20、何谓纳米微粒。

21、何谓纳米固体材料。

22、请简述团簇（微团簇）的特性。

23、何谓溶胶-凝胶技术。

24、请简述溶胶-凝胶法有哪些特点？25、请简述水热化学法（水热法）有哪些特点？26、请简述水热合成与高温固态反应法相比，在制备氧化物粉末陶瓷方面具有哪些优势？27、何谓气相化学沉积（CVD）法？28、请举例说明利用缺陷与价态控制方法在固体电解质合成中的应用。

工程材料复习思考题（全）《机械工程材料》复习思考题陈永泰第一章材料的性质1材料的力学性能主要有哪些？强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。

2简述低碳钢的应力－应变曲线（分为几个阶段，各特征点表示什么含义）。

弹性变形阶段，屈服阶段，塑性变形阶段，颈缩阶段。

（画图）第二章材料结构1体心立方晶格的密排面和密排方向各有那些？面心立方晶格呢？{110}，<111>；{111}，<110>2与理想晶体相比，实际晶体的结构特征是什么？①多晶体结构；②具有晶体缺陷。

为什么晶粒越细，金属的强度和硬度越高，塑性和韧性越好？金属的晶粒越细，晶界的总面积越大，位错阻碍越多，要协调的具有不同位向的晶粒越多，金属塑性变形的抗力越高，从而导致金属强度和硬度越高。

金属晶粒越细，单位体积内的晶粒数量越多，参与变形的晶粒数量越多，变形越均匀，从而延迟裂纹的形成和扩展，导致断裂前的大塑性变形。

当强度和硬度同时增加时，金属在断裂前消耗的功增加，因此其韧性也更好。

因此，金属颗粒越细，其塑性和韧性也越好。

4名词解释：相固溶体金属化合物固溶强化弥散强化相：金属或合金中，凡成分相同，结构相同，并与其它成分有界面分开的均匀组成部分。

固溶体：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构相同的固相称为固溶体。

金属化合物：合金中，其晶体结构与组成元素之一的晶体结构均不相同的固相称为金属化合物。

固溶强化：随着溶质质量的增加，固溶体的强度和硬度增加，塑性和韧性降低。

这种现象被称为固溶强化。

弥散强化：即沉淀强化。

若合金中的第二相以细小弥散的微粒均匀分布在基体上，则可以显著提高合金的强度，称为弥散强化。

5固体合金中的相是什么？它们是如何定义的？（提示：晶格类型）1固溶体：合金中晶体结构与其中一种组成元素的晶体结构相同的固相称为固溶体。

金属化合物：合金中晶体结构不同于其中一种组成元素的固相称为金属化合物。

6铁素体、奥氏体和渗碳体哪些是固溶体，哪些是金属化合物，为什么？它们都是间隙型吗？铁素体、奥氏体是固溶体，渗碳体是金属化合物。