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1、工程材料习题习题一1-10抗拉强度：是材料在破断前所能承受的最人应力。屈服强度：是材料开始产牛明妊掣性变形时的最低应力。塑性：是指材料在载荷作用F，产生永久变形而不破坏的能力韧性：材料变形时吸收变形)J的能力硬度：硬度是衡量材料软硬程度的指标，材料表面抵抗更硬物体压入的能力，刚度：材料抵抗弹性变形的能力。疲劳强度：经无限次循环而不发生疲劳破坏的破火应力。 冲击韧性：材料在冲击载荷作用一下抵抗破坏的能力。 断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力。2、材料的弹性模量与塑性无关。3 四种不同材料的应力应变曲线，试比较抗拉强度，屈服强度，刚度和塑性。材料的应力应变曲线由大到小的顺序，抗拉强度：2、l、3、4
2、。屈服强度： 1、3、2、4。刚度： l、3、2、4。塑性： 3、2、4、l。4、常用的硬度测试方法有几种？这些方法测出的硬度值能否进行比较？伽氏、洛氏、维氏和显微硬度。由于各神硬度测试方法的原理不同，所以测的硬度值不能直接进行比较。5、以下工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？ (1)锉刀：洛氏或维氏硬度(2)黄铜轴套：布氏硬度(3)供应状态的各种碳钢铡材： 布氏硬度(4)硬质合金)J片：洛氏或维氏硬度(5)耐磨1件的表面硬化版：妊微硬度6、反映材料承受冲击载荷的性能指标是什么？不同条件下测得的这些指标能否进行比较？怎样应用这些性能指标？冲击功或冲击韧性。由于Fli；h功或冲击韧性代表-J，
3、在指定温度下，材料在缺口和冲击载荷共同作用下脆化的趋势及其程度，所以不同条件下测得的这种指标不能进行比较。冲击韧性是一个对成分、组织、结构极敏感的参数，在冲击试验中很容易揭示lj材料tl的某些物理现象，如晶粒粗化、冷脆、热脆和州火脆性等，故H前常用冲击试验来检验冶炼、热处理以及各种加工工艺的质量。此外，不同温度下的冲击试验可以测定材料的冷脆转变温度。同时，冲击韧性对哪些零件【如装甲板等）抵抗少数几次人能量冲击的设计有一定的参考意义。7、疲劳破坏时怎样形成的？提高零件疲劳寿命的方法有哪些？产牛疲劳断裂的原因一般认为是由f在零件应)集r11的部位或材料-本身强度较低的部位， 如原有裂纹、软点、脱碳
4、、夹杂、刀痕等缺陷，在交变应力的作用下产生丁疲劳裂纹，随着应力循环朋次的增加，疲劳裂纹小断扩腱，使零件承受载荷的有效面积不断减小，；1减小到1i能承受外加载荷的作用时，零件即发生突然断裂。N以通过以一下途径来提高其疲劳抗力。改蒋零件的结构形状以避免应力集中；提高零件表面加：I一光洁度：尽可能减少各种热处理缺陷（如脱碳、氧化、淬火裂纹等）：采用表面强化处群，如化学热处理、表面淬火、表面喷丸和表面滚瓜等强化处理，使零件表面产生残余昧廊力，从而能显著提高零件的疲劳抗力。 8、断裂韧性是表示材料何种性能的指标？为什么要在设计中要考虑这些指标？ 断裂韧性表示材料抵抗裂纹扩展的能力。断裂韧性的实用意义在十
5、：从要测出材料的断裂韧性，用无损探伤法确定零件中实际存在的缺陷尺寸，就可以判断零件在1作过程中有无脆性开裂的危险： 测得断裂韧性和半裂纹长度后，就可以确定材料的实际承载能力。所以，断裂韧性为设计、无损伤探伤提供了定最的依据。 1、晶体：物质的原子（分子，离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质非晶体：是指组成物质的质点不呈空间有规则周期性排列的的固体。2-1晶格：表示晶体中原子排列形式的空问格子叫做晶格晶格晶胞：从晶格中确定一个最基本的几何单元来表达其排列形式的特征，组成晶格的这种最晶胞基本的几何单元晶格常数：晶胞的各边尺寸a，b，c叫做晶格常数致密度：致密度是指晶胞中原子所占体积
6、与该晶胞体积之比。晶面指数：表示晶面的符号叫做晶面指数晶向指数：表示晶向的符号叫做晶向指数晶向指数晶体的各向异性：由于晶体中不同晶面和晶向上原子的密度不同，因此在晶体上不同晶面晶体的备向异性和晶向上原子结合力就不同，从而在不同晶面和晶向上显示出不同的性能。点缺陷：是指在晶体中形成的空位和间隙原子面缺陷：其特征是在一个方向尺寸上报小，另外两个方向上扩展很大， 面缺陷也称二维缺陷， 晶界、 相界、挛晶界和堆垛层错都属于面缺陷。线缺陷：晶格中一部分晶体相对另一部分晶体局部滑移，已滑移部分的交界线为位错线，即线缺陷。亚晶界：相邻弧晶粒之间的界面称为亚晶界。位错：晶格11-部分晶体相对于另一部分晶体的局
7、部滑移。已滑移部分和未滑移部分的交界线成为位错亚晶粒：是实际金属晶体中，一个晶粒的内部，其晶格位向并不是像理想晶体那样完全-lF晶粒致，而是存在许多尺寸更小，位向差也很小的小晶块，它们相互镶嵌成一颗晶粒，这些小晶块称为弧晶粒。 单晶体：单晶体：当一块晶体内部位向完全一致时。我们称这块晶体为单晶体多晶体：由许多彼此位向不同的晶粒组成的晶体结构成为多晶体固溶体：同溶体：当合金由液态结晶为固态时，组成元素间会像合金溶液那样相互溶解。形成一种在某种元素的晶格结构中包含有其他元素原子的新相，成为阎溶体金属间化合物：金属间化合物：凡是由相当程度的金属键结合，并具有明显金属特性的化合物，成为金属化合物圃溶强
8、化：通过溶入某种溶质元素形成同溶体而使金属的强度，硬度升高的现象叫做同溶阎溶强化强化结合键：是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小，结合键分为化学键和物理键结合键：两大类，化学键包括金属键、离子键和共价键；物理键即范德华力。1-2、3金属键，离子键，共价键及分子键结合的材料其性能有何特点？金属键，大量由由电子，良好导电导热性，又因金属键的饱和性无方向性，结构高度对称， 故有良好的延展性。离子键，正负离子的较强电吸引，导致高硬度，高熔点，高脆性，因无自由电子，固态导电性差。共价键，通过共用电子对实现搭桥联系，键能高，高硬度，高熔点，高介电性。分子键，因其结合键能低，低熔点，低强度，高柔顺
9、性。2-2常见的金属晶体结构有哪几种？它们的原子排列和晶格常数有什么特点？-Fe， -Fe， Cr，V， Y-Fe，Cu，Ni，Pb， Mg，Zn各属何种晶体结构？有体心立方，面心讧方，密排六方三种，体心立方晶格的晶胞通常只用一个晶格常数a表示，它的每个角下和晶胞中心都排列一个原子，面心立方晶格也只用一个晶格常数a表示，它的每个角上和晶胞的六个面的中心都排列一个原子。密排六方晶格有两个晶格常数，一个是柱体的高度c，另一个是六边形的边长a，它的每个角上和上下底面的中心都排列一个原子，另外在晶胞中心还有三个原子。 -Fe，-Fe， Cr，V，属体心， Y-FeCu，Ni，Pb属面心Mg，Zn属密排
10、六方。2-9、已知Fe的原子直径为2.5410-lOm，求Fe的晶格常数。并计算Imm Fe中的原子数。 由3/4a=r有a=（2.54*10 /2）3/4=2. 93310(m)故-Fe的晶格常数为2.933*10 m。 1mm中-Fe的原子数（l*l0）*2/ (2.933*l0)-3 3-10 3 3-10 -10 -10 3=7. 927*l0 19个。5、注意晶面指数与晶向指数的求法：晶面对各轴的截距，倒数，比例晶向在原点引，随意一点坐标，比例6、画出立方晶格中(110)晶面与(lll)晶面。并画出在晶格中和(110) (lll)晶面原子排列情况完全相同而空问位向小同的几个晶面。2-
11、10、为什么单晶体具有符向异性？而多晶体在一般情况下不显示备向异性？这是因为单晶体在各个晶面和晶向上原子排列密度是有差异的，所以在晶体中不同晶面和晶向原子结合力不同，从而在不同晶面和晶向上显示出晶体的各向异性。而多晶体是由众多细小的晶粒所构成的集合体，各个晶粒的晶轴取向是随机分布的。这样，通常测出多晶体的性能在各个方向上表示是不同晶粒的平均性能，所以不显示并向异性的。8、试比较1 -Fe Jj Y-Fe晶格的原子排列紧密程度和容碳能力。o-Fe的原了排列密度为0. 68， Y-re的原子持列密度为0.74， 由于Y-Fe的晶格问隙较人，所以，Y -Fe的渗碳能力人j二a-Fe。9、金属的晶体结
12、构由面心移方转变为体心立方时，其体秋变化如何？为什么？金属的晶体结构由面心立方转变为体心盘方时，其体秘变化如何？为什么？体积会膨胀，这是因为o -Fe的体心致密度小于Y -Fe。10、实际金属晶体rf1存在那些晶体缺陷，对性能有什么影响？10、实际金属晶体中存在那些晶体缺陷，对性能有什么影响？有点缺陷（空位、问隙原子）是金属中原子扩散的l：要方式之，对热处理过程很熏要线缺陷（位错）金属晶体中的位锚线往往火带存在，相II:连接呈刚状分稚面缺陷（晶界、业晶界）会引起晶格能龄的提高，并使金属的物理化学和机械性能发生显著地变化。一般来说，缺陷密度越高，位错滑移m力越人，材料强度、硬度越高，塑性、韧性越
13、低。1 1、简述同溶体和金属问化合物在晶体结构j机械性能方砸的区别。I l、简述同溶体和金属问化合物在晶体结构jj机械性能方面的区别。同溶体形成的是一种在某种元素的晶格结构中色含有其他元素原子的新丰H，金属问化合物魁由相当程度的金属问结合，并贝有明显金属特性的化合物。同溶体的强度韧性和塑性之间能有较好的配合，所以对综合机械性能要求较高的结构材料，金属化合物通常能提高合金的强度，硬度和耐廒tF，会降低塑性和韧性。12、同溶体可分为几种类型？形成同溶体后对合金的性能有什么影响？为什么？两种。置换型和间隙型。 形成同溶体后，由于溶质原子造成的晶格畸变，同溶体会产牛所谓同溶强化现象，即强度、 硬度上升
14、，塑性、韧性F降。电FI1率逐渐升高，导电性逐渐l-降，磁矫顽力升高等等， 同溶强化的产生是由于溶质原子融入后，要引起溶剂金属的晶格产生畸变，进而使位错移动时所收到的阻力增大的缘故。13、金属问化合物有几种类犁？它们存钢中起什么作用？有正常价化合物（离了化合物、兆价化合物），电彳化合物和问隙化合物。正常价化合物和电i-化合物存合金ffl一般可作为强化相。能提高钢的强度，硬度和耐磨性，但会降低塑性和韧性。问隙化合物起细化晶粒的住j伺14、商分r】：化合物存结构下有哪些特点？14、高分子化合物在结构一F有哪砦特点？了化合物在结构上有哪些特点I-般高分了化合物的分了谖都十分l i人2。高分子化合物的
15、分了是由许许多多结构相同的链节所组成。3组成高分子链的所有原子之间的结合键都属共价键15、陶瓷材料的主要键住有哪些？荇有什么特点？1i要键型有离T-键Jj共价键的混合键，构成陶瓷的的是晶相，玻璃相，气相晶丰H：由某些同溶休或化合物组成，晶向常常不止一个，i(r是多相多晶体玻璃相：非晶态的低熔点吲体卡H气柑：陶瓷内孔隙中的7t体晶tH分类及特点：氧化物的特点是较人的氧离子紧密堆积（如六角紧密堆积alj,7方紧密堆积），较小的正离子则填充它们的孔隙内。数H相等的氧离子和金属离f组成的氧化物结构（如Mg0，Ca0等）属简中的面心立方晶格，_两种离了的数H 4i等时，则可J形成其他类的晶体结构，常见的含氧酸盐为硅酸盐，特点是刁i沦何种硅酸盐，谴总是存四个氧离了形成的四面体的rf1心，形成( Si04)四面体。网面体之问义郝以共有顶点氧离子丰Hft连接起来。 l、解释下列名词的涵义： 过冷度，晶核形核率N牛K速率G凝刖，结晶，自由能笼F：变质处理，变质荆： 合金，组冗，棚，相图；机械混合物：枝晶偏析，比重偏析，柑组成物，组织组成物：、r衡状态，下衡丰H。 答：过冷度：实际结晶温度-1j理论结晶温度之问的温度差nq过冷度； 过冷度： 过冷度晶核形核率N：单位时间，单位体积液态金属中生成的晶核数日(晶核形核数H/：s -
