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材料表面工程第七章

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国开作业建筑材料(A)-第七章测试41参考（含答案）

国开作业建筑材料(A)-第七章测试41参考（含答案）

题目：预拌砂浆施工时，施工环境温度宜为 ( )
选项A：0℃～25℃
选项B：5℃～45℃
选项C：0℃～15℃
选项D：5℃～35℃
答案：5℃～35℃
题目：砂浆稠度试验时，下列用不到的仪器设备是( )选项A：钢制捣棒
选项B：烤箱
选项C：砂浆稠度仪
选项D：秒表和木锤
答案：烤箱
题目：水泥混合砂浆配合比计算时，第一步应（）
选项A：计算水泥用量
选项B：确定砂用量
选项C：确定砂浆的试配强度
选项D：计算石灰膏用量
答案：确定砂浆的试配强度
题目：直接用于建筑物内外表面，以提高建筑物装饰艺术性为主要目的抹面砂浆指的是( )
选项A：装饰砂浆
选项B：耐酸砂浆
选项C：防水砂浆
选项D：保温砂浆
答案：装饰砂浆
题目：下列有关砂浆性质说法有误的一项是（）
选项A：有抗冻性要求的砌体工程，砌筑砂浆应进行冻融试验
选项B：砂浆的粘结强度、耐久性均随抗压强度的增大而降低
选项C：新拌砂浆应具有良好的和易性
选项D：当原材料质量一定时，砂浆的强度主要取决于水泥强度等级与水泥用量
答案：砂浆的粘结强度、耐久性均随抗压强度的增大而降低
题目：下列关于普通抹面砂浆说法有误的一项是( )
选项A：普通抹面砂浆可以保护墙体、地面不受风雨及有害杂质的侵蚀
选项B：普通抹面砂浆可使建筑物达到表面平整、清洁和美观的效果
选项C：普通抹面砂浆是建筑工程中用量最小的抹面砂浆
选项D：普通抹面砂浆可提高墙体或地面防潮、防腐蚀、抗风化的性能
答案：普通抹面砂浆是建筑工程中用量最小的抹面砂浆。

第七章-颗粒大小测定

第七章-颗粒大小测定


材料科学与工程学院
第七章
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颗粒大小测定
厚德 博学
笃行 创新
h气流中含尘气体的取样 对于从气流中获取粉尘试样基本程序为： ① 选择适当的取样点（包括断面位臵和断面上个测量点的分布）。 ② 测量气体温度和流速。 ③ 组装和标定取样仪器。 ④ 在预定的时间内在选定的取样点进行等动取样。 因只有当吸入取样嘴的流速与该点气流相等时，试样才具有代表性。因此在去除代表 着一点气流的试样有一定的困难，等动取样就是这个意思，在等动条件下气流没有扰 动而且所有颗粒并且只有这些颗粒进入取样嘴。 ⑤ 取出已收集有固体颗粒的仪器。 ⑥ 重复测速和测温。 ⑦重复④⑤⑥各步骤。 ⑧测定收集的试样的重量和颗粒级配进行必要的计算和填写报告。上述这些测试方法 ，我们在测试技术里都讲述了
通过细孔法
液相沉降法
风筛法（气相沉降） 离心沉降法
500~0.5
100~1 5~0.01
反应速度法
光线散射法 光散射法
50~0.1
10~0.001 0.05~0.001
材料科学与工程学院
第七章
颗粒大小测定
厚德 博学
笃行 创新
上述这些方法的选择取决于粒度范围、粒度 使用目的、物料的物理性质，测定精度记忆测定 方法的难易程度，在我们硅酸盐行业使用最多的 方法有筛析法、显微镜法、沉降法、吸附法和散 射法。
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第七章
颗粒大小测定
厚德 博学
笃行 创新
三、颗粒大小测定方法 1、筛分 筛子按制造方法可分为扁丝筛和冲孔筛。筛子通常是用来分级用的，在以 前筛孔的大小还没有标准化，在1867年Rittinger首先建议以75um为基础用递增 筛孔大小作为标准筛。现代标准筛以递增而法国的AFNOR系列用为基础递增 。 筛子常用“目”来表示筛孔大小称Mesh，“目”是每英寸长度内有若干根 编丝的数字。目前各种标准筛逐步修改到ISO制系列了。该系列是以45um为基 础， 递增。目前常用的标准筛有日本工业规格（JIS）,美国标准（ASTM） ,Tyler公司标准，英国标准（BS）,法国标准（DIN）.晒分析师一种简单的最广 泛应用于颗粒大小分析的方法，应用范围是20um~125mm的编织丝筛。微孔 筛可使使用范围下限至5um或更小，而用板冲孔筛可是上限增大。几种常见的 筛分方法。
装饰构造第七章涂饰工程

装饰构造第七章涂饰工程


第七章 涂饰工程施工
7、施涂溶剂型涂料时，基层含水率不得大于8％；施涂 水性和乳胶型涂料时，基层含水率不得大于l0％。木基 层的含水率不得大于12％。 8、金属基层的处理：金属基层的主要要求是干燥、无油 污、锈斑、灰尘、鳞皮、焊渣、毛刺等，可采用人工、 机械或化学的方法除去锈斑、氧化皮等，并用松香水或 清水清。
一种全面检查，发现弊病即修整和处理，以保证工程质量。
第七章 涂饰工程施工
内墙涂饰工程施工
内墙涂料有普通涂料、高档涂料、多彩花纹涂料及膏状内墙涂料等 普通涂料： 普通涂料：如普通内墙乳胶漆（美时丽，时时丽等）、低档水溶性 涂料，常见的是106和803涂料， 这类漆不用打底可直接涂刷。 高档涂料： 高档涂料：高档乳胶漆（丝得丽或叫立邦漆）、进口ICI（多乐士） 进口马斯特乳胶漆。这类漆特点是有丝光，看着似绸缎，一般要涂 刷两遍。这种涂料遮盖力强，色泽柔和持久，易施工可清洗。 立邦 漆的选择，可根据个人喜爱、房间的采光、面积大小等因素来选。
第七章 涂饰工程施工
第七章 涂饰工程施工
图A 正确
图B错误
第七章 涂饰工程施工
抹涂： 抹涂：是指用钢抹子将涂料抹压到各类物体表面的施工方法。 施工方法：先刷一层底层涂料做结合层； 底层涂料涂饰后2h左右，用钢抹子抹压面层涂料； 涂层厚度为2——3mm抹完后间隔1h左右，压光； 涂层干燥时间一般为48h以上，应注意保护；
厚漆 厚漆又名铅油，是用颜料与干性油混合研磨而成，需要加 油、溶剂等稀释后才能使用。漆膜较软，干燥慢，面漆的粘结 性好，故被广泛用作面层漆的打底油，也可单独作为面层涂饰。 调和漆 清漆：又俗称凡立水和松脂清漆两类。 磁漆 是一种复合颜料，以树脂作为主要成膜物的透明涂料，磁漆 是以清漆为基料，加入颜料研磨制成。 防锈漆
本科表面工程第7章 热扩渗

本科表面工程第7章 热扩渗

个过程可自动控制。环保！！ ⑶ 氢还原法工件可带温进入镀液，镀液温度稳定，减少了热
浸锅的热应力，寿命↑。带温进入镀液，缩短了热浸渗时间。
1-开卷机；2，12-剪切机；3-焊机；4-张力调节器；5-氧化炉；6-还原炉；7-冷却段； 8-镀锅；
9-冷却带；10-化学处理；11-卷取机；13-平整机；14-废料糟；15-涂油机；16-平台
2 热浸镀锌不仅能提高工件在大气、水、硫化氢及一些有机介质 中的抗腐蚀能力，而且还能获得比电镀锌更高的硬度和耐磨性。 广泛应用于在大气和海洋中工作的钢铁工件上，如水管、铁塔型 材和螺栓。
3 热浸镀铝是一种既可以保持工件的基体韧性，又可以提高表面 的抗氧化和耐腐蚀能力的方法。热浸铝比热浸锌更耐大气腐蚀， 主要用于汽车排气管、消音器、高速公路护栏、铁塔型材以及建 筑物的屋顶板等。
第六章 热扩渗
定义： 将工件放在特殊介质中加热，使介质中某
一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层(或 掺杂层)的工艺，称为热扩渗技术，又称为热渗 镀技术或化学热处理技术。
能进行热扩渗的材料包括碳、氮、硼、锌、 铝、铬、钒、铌、硅、硫和这些元素的多元共 渗等 。
第一节 热扩渗技术的基本原理
一、热扩渗层形成的基本条件
2. 溶剂法
⑴ 溶剂法热浸渗就是先将经常规方法去 油除锈清洗后的清洁工件进行溶剂处理，干 燥后再将工件浸入欲渗金属熔液中，保温数 分钟后抽出，水冷。
⑵ 溶剂处理的目的是：①去除在清洗过 程中工件表面未完全清洗掉的残存铁盐；② 将经除锈去油清洗后生成的锈溶解掉；③活 化工件表面，提高欲渗金属液浸润铁基体的 能力，提高浸镀层的结合力。
2．滴瘤、堵孔及厚度不均匀；不仅影响镀件的表面质量、镀件的 尺寸精度，同时亦为后续的安装过程带来一系列问题。
第七章 基本动力学过程——扩散

第七章 基本动力学过程——扩散


C t
D
2C x 2
2C y 2
2C z 2
D 2C
7.15
（2）柱坐标系：当D与浓度无关，柱对称扩散时，有：
C t
D r
r
rC r
7.17
材料科学基础 22/54
第七章 基本动力学过程——扩散
（3）球坐标系
当球对称扩散，且浓度无关时
C t
D r2
r
r
✓ 式（7.1）不仅适用于扩散系统的任何位置，而且适用于扩 散过程的任一时刻，因为J、D等可以是常量，也可以是变 量
材料科学基础 16/54
第七章 基本动力学过程——扩散
（2）第一定律微观表达式： 设：任选的参考平面1、平面2上扩
散原子面密度分别n1和n2 ，原子在平衡
位置的振动周期为，则一个原子单位
Process
材料科学基础 24/54
第七章 基本动力学过程——扩散
一、扩散的一般推动力
扩根散据动广力泛学适方用程的式热建力立学在理大论量，扩扩散散质过点程作的无发规生则与布否朗将运 动与的体统系计中基化础学上位，有唯根象本地的描关述系了，扩物散质过从程高中化扩学散位质流点向所低遵化循 的基本规律。但它并没有明确地指出扩散的推动力是什么？ 而学仅位仅是表一明普在遍扩规散律体。系因中此出表现征定扩向散宏推观动物力质的流应是是存化在学浓位度梯梯 度度条。件而下一，切大影量响扩扩散散质的点外无场规（则电布场朗、运磁动场的、必应然力结场果等，）是都浓
时间内离开相对平衡位置跃迁次数的平
均值，即跃迁频率，则：
1
材料科学基础 17/54
第七章 基本动力学过程——扩散
根据统计规律，质点向各个方向跃迁的几率是相等的：
《表面工程》教学大纲

《表面工程》教学大纲

00107752《表面工程》教学大纲课程名称：表面工程英文名称：Surface Engineering课程编号：00107752课程学时：32课程学分：2课程性质：选修课适用专业：材料科学与工程预修课程：物理、化学、材料科学基础、热处理原理与工艺、材料力学性能大纲执笔人：赵秀娟一、课程目的与要求向学生全面阐述表面技术的一些基本概念和理论，围绕金属材料表面强化，集中论述一些主要表面处理技术，给学生一个向导作用，以此让学生遨游几乎整个材料表面工程的世界，为学生将来从事这方面的工作或研究奠定一个较为扎实的基础。

通过本课程学习，学生应达到以下基本要求：1、掌握电镀、化学镀、热喷涂、表面纳米化、物理气相沉积和化学气相沉积表面处理技术的基本原理、基本工艺；2、理解材料成分、处理工艺、组织结构和性能的关系；3、了解不同工艺技术的优缺点、选用原则以及最新进展；4、能够运用所学表面处理技术解决实际问题。

二、教学内容及学时安排第一章表面技术概论 2 学时一、表面工程的涵义二、表面技术的分类、主要内容及目的意义三、表面技术的应用和发展动态概述第二章表面科学中某些基本概念和理论 2 学时一、固体材料及其表面二、表面晶体学三、表面热力学与动力学第三章电镀与化学镀 4 学时一、电镀二、电刷镀三、化学镀第四章表面涂覆技术 4 学时一、堆焊二、热喷涂三、陶瓷涂层熔结第五章表面改性技术 10 学时一、表面形变强化二、表面纳米化三、表面化学热处理四、等离子体表面处理五、激光表面处理六、电子束表面处理七、离子注入表面改性第六章气相沉积技术 6 学时一、薄膜及其制备方法二、真空蒸镀三、溅射镀膜四、离子镀五、化学气相沉积第七章复合表面处理技术简介 2 学时课堂讨论 2 学时三、教材及主要参考书1、钱苗根、姚寿山编著，《现代表面技术》,机械工业出版社，1999年，第1版2、郦振声等主编，《现代表面工程技术》，机械工业出版社，2007年，第1版3、赵文轸主编，《材料表面工程导论》, 西安交通大学出版社，1998年，第1版4、胡赓详等主编，《金属学》，上海科学技术出版社，1980年，第1版5、吴承建等主编，《金属材料学》，冶金工业出版社，2000年，第1版6、付献彩主编, 《物理化学》，高等教育出版社，2006第，1版7、束德林主编，《金属力学性能》，机械工业出版社，1987年，第1版。

华南师范大学材料科学与工程教程第七章 扩散与固态相变(一)

华南师范大学材料科学与工程教程第七章 扩散与固态相变(一)

第七章 扩散与固态相变（一）
25/11/2018
1
概述
扩散现象：气体和液体中，例如在房间的某处打开一瓶 香水，慢慢在其他地方可以闻到香味，在清水中滴入一滴墨 水，在静止的状态下可以看到他慢慢的扩散。 扩散：由构成物质的微粒 ( 离子、原子、分子 ) 的热运动 而产生的物质迁移现象称为扩散。扩散的宏观表现是物质的 定向输送。
25/11/2018
34268s = 9.52hr
27
例2 一铁棒中碳的原始浓度为0.20%。现在1273K的温度下对 其进行渗碳处理，试确定在距表面0.01cm处碳浓度达到 0.24%所需的时间。已知在渗碳气氛中，铁棒的表面碳浓度 维持在0.40%；碳在铁中的扩散系数与温度的关系为
D (2 105 m 2 / s){exp[(142000 J / mol) / RT ]}
dC J D dx
25/11/2018 18
2） 扩散第二方程
解决问题的关键:搞清问题的起始条件和边界条件，并假定任一时 刻t溶质的浓度是按怎样的规律分布。 对不同的实际问题，可采用不同的浓度分布形式来处理，如正态分 布、误差分布、正弦分布、指数分布等。
解析解通常有高斯解、误差函数解和正弦解等
一维无限长棒中扩 散方程误差函数解：
25/11/2018 30
water
25/11/2018
adding dye
partial mixing
homogenization
time
2
说明
在固体材料中也存在扩散，并且它是固体中物 质传输的唯一方式。因为固体不能象气体或液体那
样通过流动来进行物质传输。即使在纯金属中也同
样发生扩散，用掺入放射性同位素可以证明。 扩散在材料的生产和使用中的物理过程有密切 关系，例如：凝固、偏析、均匀化退火、冷变形后 的回复和再结晶、固态相变、化学热处理、烧结、
建筑材料与检测第七章

建筑材料与检测第七章

养)砖属硅酸制品，是以砂子、粉煤灰、炉渣、页岩和石灰 加水拌和成型，经蒸压(养)而制成的砖，根据所用原料不同 可分为蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压炉渣砖等。
7.3.1 普通混凝土小型空心砌块
普通混凝土小型空心砌块是用水泥作胶黏料，砂、石作 集料，经搅拌、振动成型、养护等工艺过程制成的。其外形
尺寸比砖大，具有设备简单、砌筑速度快的优点，符合建筑
7.1.2 石材的性质
3.工艺性质 1.按表观密度分类
1)加工性
2)磨光性 3)抗钻性
7.1.3 建筑中常用的天然石材
1.石材的选用原则 1.按表观密度分类
1)适用性
要按使用要求分别衡量各种石材在建筑中的适用性。
2)经济性 石材的表观密度大，运输不便，在建筑施工中应充分利 用地方资源，尽可能做到就地取材。难以开采和加工的原料 必然使成本提高，选材时应充分注意。
7.1 7.2
建筑石材
砌墙砖 砌块
7.3
7.4
建筑陶瓷
学习目标
熟悉建筑中常用的天然石材的品种。
掌握砌墙砖及砌块的技术性质。 掌握石材的选用原则。 了解各种墙体材料的应用范围。
7.1.1 石材的种类
1.按表观密度分类 1.岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，是存在于地下深处的成分复杂的 高温硅酸盐熔融体在活动过程中上升到地表附近或喷出地 表经冷却凝固而形成的。岩浆岩是组成地壳的主要岩石， 占地壳总质量的89%。绝大多数岩浆岩的主要矿物组成是 石英、长石、云母、角闪石、辉石及橄榄石等六种。
7.3.4 粉煤灰砌块
粉煤灰砌块的导温系数很小，它阻止热流和温度波透过
的能力强，通过粉煤灰砌块维护结构的热流量小，衰减倍数
大，延迟时间长，与传统材料相比，在相同厚度条件下，粉 煤灰砌块土内表面的平均温度和波动温度均较小。
材料力学性能第七章金属的磨损ppt课件

材料力学性能第七章金属的磨损ppt课件

➢形态特征：小针状或痘状凹坑， 45 贝壳状
➢ 根据剥落裂纹起始位置及形态不同，分为：
➢ (1) 麻点剥落（点蚀）
➢ (2) 浅层剥落
➢
(3) 深层剥落（表面压碎）
46
2. 接触应力
➢ 两物体相互接触时，在表面上产生的局部压入应力称 为接触应力，也称为赫兹应力。
➢ 线接触（齿轮）与点接触（滚珠轴承）
上图为温度对胶合磨损的影响，可以看出， 当表面温度达到临界值(约80℃)时, 磨损量 和摩擦系数都急剧增加。
17
润滑油、润滑脂的影响
在润滑油、润滑脂中加人油性或极压添加剂能提高润 滑油膜吸附能力及油膜强度，能成倍地提高抗粘着磨 损能力。
油性添加剂是由极性非常强的分子组成，在常温条件 下，吸附在金属表面上形成边界润滑膜，防止金属表 面的直接接触，保持摩擦面的良好润滑状态。
磨损是一个复杂的系统工程
6
机件正常运行的磨损过程
（a）磨损量与 时间或行程关系曲线；
（b）磨损速率与 时间或行程关系曲线
7
3. 磨损的分类方法
粘着磨损 磨粒磨损
冲蚀磨损 疲劳磨损 微动磨损 腐蚀磨损
8
§7.2 磨损模型
一、粘着磨损 1. 磨损机理 ➢定义：在滑动摩擦条件下，当摩擦副相对滑动速 度较小（钢小于1m/s）时发生的， ➢原因：缺乏润滑油，摩擦副表面无氧化膜，且单 位法向载荷很大，σ接触＞σs又称咬合磨损
36
主轴转速 ： 60r/min ～ 12000r/min
主轴转速示值准确度： ± 2r/min
高温炉温度范围： 室温～ 800℃；
高温炉密封性能： 在连续充入氮气（纯度
99.9%以上）的条件下，炉内 氧气含量应能达到1%以下。 最大负荷：
材料力学-第七章-强度理论

材料力学-第七章-强度理论

脆性断裂,最大拉应力准则
r1 = max= 1 [] 其次确定主应力
ma xx 2y 1 2 xy2 4x 2y 2.2 9 M 8 P
m inx 2y 1 2 xy2 4x 2y 3 .7M 2 P
1＝29.28MPa,2＝3.72MPa, 3＝0
r113M 0 Pa
根据常温静力拉伸和压缩试验,已建立起单向应力状态下的弹 性失效准则;
考虑安全系数后，其强度条件
根据薄壁圆筒扭转实验,可建立起纯剪应力状态下的弹性失 效准则;
考虑安全系数后，强度条件
建立常温静载复杂应力状态下的弹性失效准则: 强度理论的基本思想是:
确认引起材料失效存在共同的力学原因,提出关于这一 共同力学原因的假设;
像铸铁一类脆性材料均具有 bc bt 的性能，
可选择莫尔强度理论。
思考题:把经过冷却的钢质实心球体,放入沸腾的热油锅 中,将引起钢球的爆裂,试分析原因。
答:经过冷却的钢质实心球体,放入沸腾的热油锅中, 钢 球的外部因骤热而迅速膨胀,其内芯受拉且处于三向均 匀拉伸的应力状态因而发生脆性爆裂。
思考题: 水管在寒冬低温条件下,由于管内水结冰引起体 积膨胀,而导致水管爆裂。由作用反作用定律可知,水 管与冰块所受的压力相等,试问为什么冰不破裂,而水管 发生爆裂。
局限性:
1、未考虑 2 的影响，试验证实最大影响达15%。
2、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象, 此准则也称特雷斯卡（Tresca）屈服准则
4. 畸变能密度理论（第四强度理论） 材料发生塑性屈服的主要因素是 畸变能密度;
无论处于什么应力状态,只要危险点处畸变能密度达到 与材料性质有关的某一极限值,材料就发生屈服。
具有屈服极限 s
铸铁拉伸破坏
材料性能学课件第七章 材料的高温力学性能

材料性能学课件第七章 材料的高温力学性能


蠕变极限，记作
T /t
，其中T表示测试温度，
ε/t 表示在给定的时间t内产生的蠕变应变为ε。
在蠕变时间短而蠕变速率又较大的情况下，
一般采用这种定义方法。
2．持久强度
某些在高温下工作的机件，蠕变变形很小或对 变形要求不严格，只要求机件在使用期内不发生断 裂。在这种情况下，要用持久强度作为评价材料、 设计机件的主要依据。
⑷ 粘弹性机理 高分子材料在恒定应力作用下，分子链由卷
曲状态逐渐伸展，发生蠕变变形，这是体系熵值 减小的过程。当外力减小或去除后，体系自发地 趋向熵值增大的状态，分子链由伸展状态向卷曲 状态回复，表现为高分子材料的蠕变回复特性。
2．蠕变断裂机理
蠕变断裂有两种情况： 一种情况是对于那些不含裂纹的高温机件，
低温下由空位扩散导致的这种断裂过程 十分缓慢，实际上观察不到断裂的发生。
金属材料蠕变断裂断口的宏观特征为： 一是在断口附近产生塑性变形，有很多裂纹，使断 裂机件表面出现龟裂现象； 另一个特征是由于高温氧化，一层氧化膜所覆盖。
微观特征主要是冰糖状花样的沿晶断裂。
三、蠕变性能指标
蠕变极限、持久强度、松弛稳定性等 1．蠕变极限
在高应力高应变速率下，温度低时，金属材 料通常发生滑移引起的解理断裂或晶间断裂，这 属于一种脆性断裂方式，其断裂应变小。温度高 于韧脆转变温度时，断裂方式从脆性解理和晶间 断裂转变为韧性穿晶断裂。
在较低应力和较高温度下，通过在晶界 空位聚集形成空洞和空洞长大的方式发生晶 界蠕变断裂，这种断裂是由扩散控制的。
1. 蠕变变形机理 位错滑移、原子扩散和晶界滑动
高分子材料：分子 链段沿外力的舒展
⑴ 位错滑移蠕变机理
材料的塑性变形主要是由于位错的滑移引起 的。在一定的载荷作用下，滑移面上的位错运动 到一定程度后，位错运动受阻发生塞积，就不能 继续滑移，也就是只能产生一定的塑性变形。

材料力学第七章(2)


e3 ＝
23

E
s 1 ＋s 2
例题 7-3
已知构件受力后其自由表面上一点处x方向的线应变ex ＝240× 10-6，y 方向的线应变ey=-160 × 10-6，试求该点处x 和y截面上的正应力sx和sy，并求自由表面法线的线应变ez。 已知材料的弹性模量E=210 GPa，泊松比＝0.3。
需要注意的是，题文中给出了x和y方向的线应变，并 未说明在xy平面内无切应变，故不能把求得的sx和sy认为 是主应力。

27
例题 7-3
有人认为，根据e'=-e，所以有
e z (e x e y ) 0.3( 240 10 160 10 )
6 6
24 10 6
3
2、主应力已知条件下任意斜截面的应力
（1）平行于z轴方向的斜截面的应力 y
s2
s2
s1
z
s1
x
s1
s3
s
s3
s2
t
s2
s3
（2）平行于x、y轴方向的斜截面的应力
s2
t
s1
2015/12/6 3
s1
s3
O
s3
s2
s1
4
s
s
t
I
s3
s2
II
s2
III
s1
s s1
s3
在s-t平面内，代表任意斜截面的应力的点 或位于应力圆上，或位于三个应力圆所构成的区域 内。
前已讲到，最一般表现形式的空间应力状态有6个独立 的应力分量： sx 、sy 、sz 、txy 、 tyz 、tzx；与之相应 的有6个独立的应变 分量：ex、ey 、ez、 gxy 、gyz 、gzx。

材料力学精美ppt第七章弯曲应力课件


max
Q Izb
BH 2
8
(
B
b
)
h2 8
min
QB Izb 8
H 2 h2
3
工字形梁腹板上的切应力分布
讨论
4、当B=10b, H=20b, t=2b时
max /min=1.18, 大致均匀
分布
Hh
5、腹板上能承担多少剪力？ 积分 得 —— 总剪力的95％～97％
近似计算公式：
Q
对称
L/5
4L/5
M qL2/10
ymax
0.014 PL3 EI
x
ymax
0.0073 PL3 EI
21
提高弯曲强度的措施之四 —— 用超静定梁
qL2
M8 q
L
x
ymax
0.013 qL4 EI
超静定梁
M q
L/2 L/2
9qL2 /512 x
qL2 32
ymax
0.326103 qL4 EI
或
（+）
（拉应力小）
（-） （-）
钢筋混凝土 [ t ] [ c ]
（压应力小）
（+）
18
提高弯曲强度的措施之二 —— 整体考虑
变截面梁的例子 1. 梁的纵向 —— 变截面、开孔或等强度 2. 梁的变型 —— 单根梁转化为结构
19
提高弯曲强度的措施之三 ——改善受力状态
1.支座位置 合理布置支座位置，使 M max 尽可能小
12
如何确定弯曲中心的位置
弯心处，主矩 M= Q1h－Qe＝ 0
e Q1h b2h2t Q 4Iz
弯曲中心位置与外 力大小和材料的性 质无关，是截面图 形的几何性质之一

表面工程 考点汇总

表面工程葵花宝典第一章：表面工程技术概论考点1：表面工程的概念：从材料的表面特性出发，利用表面改性技术、涂镀层技术和薄膜技术，使材料表面获得原来没有的新性能的系统工程。

考点2：润湿：固体表面与液体接触时原来的固相-气相界面消失，形成新的固相-液相界面的现象。

润湿是液体与固体表面接触时产生的一种表面现象，液体对固体表面的润湿程度可以用液滴在固体表面的散开程度来说明考点3：表面技术按作用原理分类：原子沉积、颗粒沉积、整体覆盖、表面改性。

第二章：材料表面工程技术基本理论考点4：在几个原子范围内的清洁表面其偏离三维周期性结构的主要特征是表面弛豫、表面重构和表面台阶结构、表面偏析、化合物、化学吸附考点5：表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状误差，也称微观粗糙度考点6：吸附、吸收和化学反应是固体与气体发生作用的三种表现考点7：按几何特征，晶体表面缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类考点8：表面平整一般采用磨光、滚光、抛光及刷光和振动磨光(1)磨光是借助粘有磨料的特制磨光轮(或带)的旋转，以磨削金属零件表面的过程(2)滚光是将成批零件与磨削介质一起在滚筒中作低速旋转，靠零件和磨料的相对运动进行光饰处理的过程(3)抛光是用抛光轮和抛光膏或抛光液对零件表面进一步轻微磨削以降低粗糙度，也可用于镀后的精加工(4)刷光是把刷光轮装在抛光机上，用刷光轮上的金属丝(钢丝、黄铜丝等)刷，同时用水或含某种盐类，表面活性剂的水溶液连续冲洗去除零件表面锈斑、毛刺、氧化皮及其他杂物(5)振动磨光是将零件与大量磨料和适量抛磨液置入容器中，在容器振动过程中使零件表面平整光洁考点9：基体表面清洁的目的是：(1)作为前序处理工艺的一部分，为下一涂装或其他表面加工(如电镀、热喷涂等)打基础(2)作为一项单独表面处理技术，可提高工件寿命或恢复工件原状态或节能需要(锅炉清除水垢，提高热效率)；(3)消除工件(设备)隐患，提高安全性(如传热设备局部过热可通过清洗来解决)，消毒、灭菌，除放射性污染，有利于人体健康考点10：喷砂是用机械或净化的压缩空气，将砂流强烈地喷向金属制品表面，利用磨料强力的撞击作用，打掉其上的污垢物，达到清理或修饰目的的过程考点11：喷丸的原理和设备与喷砂相似，只是采用的磨料不同。

表面工程复习

第三章表面工程技术的预处理与作业环境关键因素: 表面工程预处理,指标:1表面清洁度 2表面粗糙度第一节：表面预处理工艺机械性清理: 1滚光和刷光2机械磨光和抛光3喷砂或喷丸脱脂：化学脱脂，有机溶剂脱脂，水剂脱脂，电化学脱脂。

第四章第一节表面淬火技术的原理与特点1.2、表面淬火技术与常规淬火技术的区别1）提高加热速度将使钢的相变点温度A c3与Ac cm大幅度提高，但使A c1温度升高有限；快速加热可使A晶粒及其中亚结构细化；2）快速加热条件下渗碳体难以充分溶解，形成的奥氏体成分也相当不均匀。

不均匀A包括未溶碳化物、高碳偏聚区和贫碳区，淬火后形成高碳和低碳马氏体区域，造成显微硬度的微观不均匀。

因此需要预先热处理（调质、正火、球化退火处理）1.3、表面淬火层的组织与性能硬度分布图P51表面淬火层的组织:工件加热以后的金相组织与加热温度沿加热温度沿试样横截面分布有关，一般分为淬硬层、过渡区及心部组织.性能:硬度比普通淬火高2~5HRC耐磨性比普通淬火好2.2、感应加热淬火工艺流程1预先调质处理目的：为感应加热淬火作好组织准备和使工件在整个截面上具备良好的力学性能。

2确定加热温度与加热方式存在一最佳的温度范围，在此范围内加热所得工件硬度与强度比普通淬火高2~3HRC；同时加热方式和连续加热方式。

3根据工件要求选择比功率比功率越大，加热速度快，工件表面温度高；不足，加热深度层增加，过渡区增大；大小由淬硬层深度和淬火区温度确定4设计感应加热器5确定冷却方式与冷却介质喷射冷却法；可调节介质的喷射压力，温度与时间等参数来控制冷速6制定回火工艺参数回火温度略低于常规工艺淬火时的温度，得到淬硬层保持有较高的残余应力。

局限性1与普通淬火相比，设备的成本较高； 2感应加热时，容易使零件的尖角棱边处过热，即导致所谓“尖角效应”； 3对于一些形状复杂的零件而言，感应加热淬火难以保证所有的淬火面都能够获得均匀的表面淬火层。

第四节激光淬火与电子束淬火技术4.1、激光淬火技术分类：CO2激光淬火和YAG激光淬火影响因素：1材料成分1）通过影响材料的淬硬性和淬透性来影响激光淬硬层深度与硬度；2随钢中含碳量增加，淬火后马氏体的含量也增加，激光淬硬层的显微硬度也越高。

工程材料习题与答案7-8

机械工程材料机械工程材料第七章第七章钢的热处理钢的热处理加热保温冷却c32030亚共析降低硬度改善切削加工性改善组织提高塑性共析钢过共析钢的锻压件结构钢的冷挤压件c33050c13050奥氏体化温度越高临界冷却速度越慢消除内应力获得所要求的组织与性能马氏体分解残余傲氏体分解回火屈氏体形成碳化物聚集长大分解吸收扩散钢经加热奥氏体化后在任何情况下奥氏体中踏步的含量均与钢中碳的含量相等
机械工程材料 第七章 钢的热处理
（二）填空题(续)
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
9． 钢的热处理工艺由 加热、保温、冷却 三个阶段所速成。 10． 利用Fe-相图确定钢完全退火的正常温度范围是A +20 ~ 30℃ ，它只适 C3 应于 亚共析 钢。 11． 球化退火的主要目的是 降低硬度，改善切削加工性，改善组织，提高 塑性 ，它主要试用于 共析钢、过共析钢的锻压件，结构钢的冷挤压件 。 12． 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是线以上 AC3+30~50℃ ，对过共析 钢是 AC1+30-50℃ 。 13． 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则点越 低 ，转变后的残余奥氏体量就越 多 。 14． 在正常淬火温度下，碳素钢中共亚析钢的临界冷却速度比亚析钢和过共 析钢的临界冷却速度都 慢 。 15． 钢的临界冷却速度与奥氏体化温度的关系是 奥氏体化温度越高，临界冷 却速度越慢 。 16． 淬火钢进行回火的目的是 消除内应力，获得所要求的组织与性能 ，回 火温度越高，钢的强度与硬度越 低 。 17． 钢在回火时的组织转变过程是由 马氏体分解，残余傲氏体分解，回火屈 氏体形成，碳化物聚集长大 等四个阶段所组成。 18． 化学热处理的基本过程包括介质 分解、吸收、扩散 等三个阶段。

第七章：应力状态、强度理论


s
2 2
s
2 3
2 s1s 2
s 3s 2
s1s 3 )
1 t 2 0 (t )2 2 0 0 t (t ))
2E
s1
1 t 2
E
G
E
21
)
§7–6 强度理论及其相当应力
强度理论：是关于“材料发生强度破坏或失效”的假设
材料的破坏形式： ⑴ 脆性断裂 如铸铁在拉伸和扭转时的突然断裂 ⑵ 塑性屈服 如低碳钢在拉伸和扭转时明显的塑性变形
sx
t 绕研究对象顺时针转为正；
y
txy
逆时针为正。
Ox
图1
s
sx
y
sy
ttxy
Ox 图2
设：斜截面面积为dA，由分离体平衡得：
Fn 0
n s dA (t xydAcos )sin (s xdAcos ) cos t (t yxdAsin ) cos (s ydAsin )sin 0
容器表面用电阻应变片测得环向应变 t =350×10-6，若已知容器平均 直径D=500 mm，壁厚=10 mm，容器材料的 E=210GPa，=0.25
试求:1.导出容器横截面和纵截面上的正应力表达式； 2.计算容器所受的内压力。
s1 sm
p p
p
x
l
图a
D
y
xp
AO
B
解：容器的环向和纵向应力表达式 1、轴向应力:(longitudinal stress) 用横截面将容器截开，受力如图b所示,根据平衡方程
第七章 应力状态和强度理论
§7–1 概述 §7–2 平面应力状态的应力分析.主应力 §7–3 空间应力状态的概念
§7–4 复杂应力状态下的应力 -- 应变关系 ——（广义虎克定律）
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但使
④ 镀液通过维护、调整可反复使用，
用周期有的；
化学镀层具有良好的耐蚀性、耐磨性、钎焊性及其它特 殊的电学或磁学等性能。不同成分的镀层，其性能变化 很大，因此在电子、石油、化工、航空航天、机械等领 域获得日益广泛的应用。
金属离子还原的电子来源
化学镀时，还原金属离子所需电子是通过化学反应直接在 溶液中产生的。完成过程有如下三种方式：
2．氢化物理论 该理论认为，次亚磷酸盐在催化表面催化脱氢生成还原能力更强的H：
在催化表面上，H 使Ni2+ 还原生成金属镍：
Ni 2+ + 2H－ = Ni + H2 同时溶液中的H+ 与H 相互作用生成H2：
（8-8）
磷来源于中间产物偏磷酸根(PO2) ，在酸性条件下，由下述反应生成：
镍还原的总反应式可表示为：
化学镀镍工艺
1．镀液成分及工艺条件 化学镀液一般包含金属盐、还原剂、配合剂、缓冲剂、
调节剂、稳定剂、加速剂、润湿剂和光亮剂等。
(1) 镍盐: 一般采用硫酸镍或氯化镍。镀液镍盐浓度高， 沉积速率较快，但稳定性下降。镀覆过程中需及时补充镍 盐，以保持镀速稳定。加入其它金属盐，可形成镍基多元 合金的镀层。
(2) 接触沉积
除了被镀金属和沉积金属M2外，还有第三种金属-辅助 金M3。辅助金属的电位应低于沉积出的金属。
在含有M2离子的溶液中，将3两金属连接， 和M3 构成原电池，后者活性较强是阳极，被溶解释放出电子， 使M2还原沉积在上。当接触金属完全被M2覆盖后，沉积
停止。
在没有自催化功能材料上化学镀镍时，常用接触沉积引发 镍沉积起镀。
(2) 配好的镀液不产生自发分解，当与催化表面接触时， 才发生金属沉积过 程。
(3) 调节溶液的值、温度时，可以控制金属的还原速 率，从而调节镀覆速率。
(4) 被还原析出的金属具有催化活性，这样氧化还原沉 积过程才能持续进行，镀层连续增厚。
(5) 反应生成物不妨碍镀覆过程的正常进行，即溶液有足 够的使用寿命。
7-2 化学镀镍 化学镀镍是化学镀中研究最活跃、应用范围最广的镀种。
化学镀镍原理
1．原子氢态理论 该理论认为，镍的沉积是依靠镀件表面的催化作用，使次亚磷酸根
分解析出初生态原子氢：
Habs为吸附在表面的原子态氢，在镀件表面使Ni2+ 还原成金属镍：
同时原子态氢又与H2PO2作用使磷析出：
由这一理论导出的次亚磷酸根的氧化和镍的还原反应可综合为：
(2) 还原剂: 化学镀镍的还原剂最常用的是次亚磷酸盐， 所得镀层是合金；若硼氢化物(4)、胺基硼烷，得到的 镀层为合金。
(3) 配合剂: 配合剂与镍离子形成稳定的配合物，用来控 制可供反应的游离镍离子量，起稳定槽液和抑制亚磷酸 盐沉淀的作用。
常用的配合剂有乳酸、苹果酸、琥珀酸、甘氨酸、丙酸、 羟基乙酸及它们的盐类。
还原剂氧化释放电子过程需要能源和具有催化作用的金属 表面
能源可从加热槽液获得，而催化金属，只有元素周期表中 第Ⅷ族金属如钯、铑、铂、铁、钴、镍和少数贵金属如 金、银等。
这些金属之所以具有催化性质，主要是由于原子结构中外 层的d电子起到脱氢剂的作用。
热力学和动力学分析：
从热力学分析： 还原剂次亚磷酸钠氧化释放电子的可逆电位为： E = -0.504 0.06(V) (酸性槽液) E = -0.504 0.09(V) (碱性槽液) 离子的还原可逆电位为： -0.25(V)
3．电化学理论 该理论认为，次亚磷酸根被氧化释放出电子，使2+ 还原为金属镍：
次亚磷酸根得到电子析出磷： 镍还原总反应式为：
电化学理论还认为，化学镀镍过程是依靠产生原电池的作用，在电池的 阳极和阴极分别发生下述反应： 阳极：
阴极：
上述三种理论对化学镀镍的过程都能作出一定解释，但都 不能完全解释所有现象。这三种理论中，原子氢态理论得 到较广泛的承认。
常用稳定剂有： ①含硫化合物，如硫脲、硫代硫酸盐等； ②含氧的阴离子物质，如铜酸盐、碘 酸盐等； ③重金属离子，如铅、铋、锡、镉等离子。
(6) 光亮剂和润湿剂: 化学镀镍层一般是半光亮的，对有装饰性要求的 镀件可加入光亮剂提高表面光亮度。
某些基材在有些化学镀镍液中润湿性不太好，造成针孔 率高或出现花纹，可添加润湿剂，使镀层质量得到改善。 常用的润湿剂是亲水性强的阴离子型表面活性剂，如磺酸 盐等。
(1) 通过电荷交换进行沉积（置换法）
为实现电荷交换沉积，被镀的金属M1 (如) 必须比沉积金属 M2 (如) 的电位更负。金属M2在电解液中以离子方式存 在。
工程中称它为浸镀。
当金属M1完全被金属M2覆盖时，则沉积停止，所以镀层 很薄。
铁浸镀铜，铝镀锌就是这种电荷交换。
浸镀不易获得实用性镀层，常作为其它镀种的辅助工艺。
(3) 还原沉积
由还原剂被氧化而释放自由电子，把金属离子还原为金属原 子。
其反应方程式为： 2e + R(2)+ (催化)
M2+ + 2e M
还原剂氧化 金属离子还原
一般化学镀主要是指这种还原沉积化学镀。
实现化学镀的条件：
(1) 镀液中还原剂的还原电位要显著低于沉积金属的电 位，使金属有可能在基材上被还原而沉积出来。
在酸、碱性电解液中，还原剂把2+ 还原为金属镍的反应均 可进行。
从动力学分析：由还原剂的氧化反应和镍离子的还原反应 两个过程控制。
如果槽液温度恒定，当高时，有利于 的析出，而磷 的还原速率下降，镀层中，磷含量较低，所以碱性镀液的 镀层，含磷量较低。
反之，值低，有利于磷的析出，所以酸性电解液中，镀层 中磷含量较高。
(4) 加速剂: 配合剂控制沉积速率，有时会使沉积速率很慢，不适合生 产要求。为提高镍的沉积速率，常加入加速剂。
乳酸、羟基乙酸、琥珀酸、丙酸、醋酸及它们的盐类，以及某些氟化 物都有明显的增速作用。
(5) 稳定剂: 为控制镍离子的还原和使还原反应只在镀件 表面上进行，并使镀液不会自发分解，必须加入稳定剂。
7-1 概述
水溶液中金属离子沉积一般按M2+ + 2e M还原反应进行。
按金属离子获得还原所需电子的方法不同，分为电沉积和 无外电源沉积两大类。 前者称为电镀， 后者称为化学镀或无电镀( P1)。
化学镀特点：
①内孔
可获得均匀镀层；
③ 孔隙率低；