材料結構與性能答案

1、材料的結構層次有哪些，分別在什么尺度，用什么儀器進行分析?現在，人們通過大量的科學研究和工程實踐,已經充分認識到物質結構的尺度和層次是有決定性意義的。在不同的尺度下,主要的，或者說起決定性的問題現象和機理都有很大的差異，因此需要我們用不同的思路和方法去研究解決這些問題。更值得注意的是空間尺度與時間尺度還緊密相關,不同空間尺度下事件發(fā)生及進行的時間尺度也很不相同。一般地講，空間尺度越大的,則描述事件的時間尺度也應越長。不同的學科關注不同尺度的時空中發(fā)生的事件?，F代科學則按人眼能否直接觀察到，且是否涉及分子、原子、電子等的內部結構或機制，而將世界粗略地劃分為宏觀(Macro-scopic)世界和微

2、觀(Microscopic)世界。之后，又有人將可以用光學顯微鏡觀察到的尺度范圍單獨分出，特別地稱作/顯微結構(世界)。隨著近年來材料科學的迅速發(fā)展，材料科學家中有人將微觀世界作了更細致地劃分。而研究基本粒子的物理學家可能還會把尺度向更小的方向收縮，并給出另外的命名。對于宏觀世界，根據尺度的不同，或許還可以細分為/宇宙尺度/太陽系尺度/地球尺度和/工程及人體尺度等。人類的研究尺度已小至基本粒子，大至全宇宙。但到目前為止，關于/世界的認識還在不斷深化，因而對其劃分也就還處于變動之中。即使是按以上的層次劃分，其各界之間的邊界也比較模糊，有許多現象會在幾個尺度層次中發(fā)生。在材料科學與工程領域中，對于

3、材料結構層次的劃分尚不統一,可以列舉出許多種劃分方法,例如:有的材料設計科學家按研究對象的空間尺度劃分為三個層次：工程設計層次:尺度對應于宏觀材料，涉及大塊材料的加工和使用性能的設計研究。連續(xù)模型尺度:典型尺度在1Lm量級,這時材料被看作連續(xù)介質,不考慮其中單個原子、分子的行為。微觀設計層次:空間尺度在1nm量級,是原子、分子層次的設計。國外有的計算材料學家，按空間和時間尺度劃分四個層次1，即(1)宏觀這是人類日?；顒拥闹饕秶?，即人通過自身的體力,或借助于器械、機械等所能通達的時空。人的衣食住行，生產、生活無不在此尺度范圍內進行。其空間尺度大致在0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至數萬公里人力

4、跋涉之最遠距離)，時間尺度則大致在0.01秒(短跑時人所能分辨的速度最小差異)至100年(人的壽命差不多都在百年以內)。現今風行的人體工程學就是以人體尺度1m上下為主要參照的。介觀介觀的由來是說它介于/宏觀與/微觀之間。其尺度主要在毫米量級。用普通光學顯微鏡就可以觀察。在材料學中其代表物是晶粒，也就是說需要注意微結構了,如織構，成分偏析，晶界效應,孔中的吸附、逾滲、催化等問題都已開始顯現?，F在，介觀尺度范圍的研究成果在材料工程領域，如耐火材料工業(yè)、冶金工業(yè)等行業(yè)中有許多直接而成功的應用。微觀其尺度主要在微米量級,也就是前面所說/顯微結構(世界)0。多年以來借助于光學顯微鏡、電子顯微鏡、X)衍射

5、分析、電子探針等技術對于晶態(tài)、非晶態(tài)材料在這一尺度范圍的行為表現有較多的研究,許多方法已成為材料學的常規(guī)手段。在材料學中，這一尺度的代表物有晶須、雛晶、分相時產生的液滴等。納觀其尺度范圍在納米至微米量級，即10-610-9m,大致相當于幾十個至幾百個原子集合體的尺寸。在這一尺度范圍已經顯現出量子性,已經不再能將研究對象作為/連續(xù)體0,不能再簡單地以其統計平均量作為表征，微結構中的缺陷、摻雜等所起的作用明顯加大。不同凝聚狀態(tài)在結構上有什么不同？1.11.2陶瓷材料的強化影響陶瓷材料強度的闔素是多丿丁血的，材料強度的本質圮內部質心r,離亍、分了）間的結合力.為丁使材料實際強度提側理論強度的數仏長期

6、以來進行丸慣研軋從對材料的形變及斷裂的分析可知.在胎體姑構既定的情況下、控制強度的工耍因素們三個，即兆性模加E斷裂功（斷裂表簡能）和裂紋尺J仁其中E楚非結構敏感的,巧微觀結構有Q但對單-相材料、微觀結構對的影響不大，唯一可以控制的是材料屮的微裂紋.可以把微裂紋理解為各種缺陷的總利n所以強化描施人多從消除厭陷和PJI.rk-H發(fā)展看氐值得提出的仃下列兒個方肌儆汕高密度7高純度為了消除缺陷，提高晶體的完整性，細、密、勻、純是洱前陶瓷發(fā)展的-個重業(yè)力Mtn近年來出現了許多微血髙密度、爲純度陶瓷，例如用熱壓工藝制造的陶瓷密度接近理論值，幾乎沒有氣孔，特別值得提沖的處各種纖維材料及晶疾表16列出些纖維胡

7、須的將性，從表屮可以看出，將塊體材料制成細纖維，強度大約提高一個數量級，而制成晶須則提高兩個數童級冷珅論弧度的大小同數量級aM須提裔強度的I浚曲惻2-就杲大大提M/Mr體的完整性，實驗指出制須強度附訕頂截而譏忙的增加而降低a頂加偵力人為地預加尿力用:材料表Ifl譴成七汕訕力比就可提川N料的抗張強度a脆性斷裂通常址在張問力柞用卜小農ifii開始，如果在表血沁成-出殘余壓冋力層側亦材料使用過程屮農ifii受判拉伸破壞N前旨先坐葩服表jfu.l-.的殘余壓應力a通過定加熱、冷卻制度在表面人為地引入殘余壓應力的過程叫做熱韌化這種技術已被廣泛用于制造安全玻璃（鋼化玻璃）如汽車飛機門窗.眼鏡用玻璃-方法是

8、將玻璃加熱到轉變溫度臥上忸低丁熔心然后淬冷這樣依Mif即冷卻變成剛性的血內部仍處軟化狀態(tài)，不存直感力。rr以話繼續(xù)逐卻I山內部將比押fii以更大速率收縮，此時楚農血受爪內部莞拉,結果直表洵形成殘留壓機力b圖1-54士熱惻化玻璃板受橫時廳川時彼余隔力,作用應力及合成應力分布的情形-這種熱韌化技術近年來發(fā)展到用于其他結構陶瓷材料淬冷不僅在表贏誥成從3力川訕還可使訕程細化口利用廚fiik內部的熱膨岷系數不同他可以達到頂加戯力的效眼（3）化學強化如果要求表面殘余壓應力更高，則熱韌化的辦法就難以做到此時就要采用化啓曲化（離T龍換）的辦法，這種技術是通過改變農簡的化學組成,使我甘的摩爾休積比內部的大。由丁

9、去向休積版大受到內部材料的限制，就產生-種兩向狀態(tài)的叢應力?？梢哉J為這種.SjAilK力和體積變化的關蔡近似服從冼屯定彳匚如果體積變化為2%1E=70GPa,p=0.251咖衣間杯應力陸遲930MPa.通常是用一種丈的離子置換小的，由于受擴散限制及受惜電離子的影響，實踐上，壓力層的厚度被限制在數百微米范圍內口在化學強化的玻皤板中，應力分布情況和熱惻化玻璃不同,直熱惻化玻璃屮形狀接近拋物線月最大的屁血*問力接近內部最大帳夙力的兩倍，但在化學強化中、血常不是拋物線形.而是在內部存在一個接近乎直的小的張應力區(qū)*到化學強化區(qū)突然變?yōu)閴簯诒砻鎵簯內部張機力Z比可達數|丫你如果內部磁力恨小則化學強

10、化的玻璃可以切割和鉆L但如果壓應力層較薄而內祁張肌力較大.內部裂統腿II發(fā)擴展破壞時可能裂成碎塊化學強化方叢II前尚冇發(fā)展屮Ki會得到更廣泛的用此外，將表比拋光及化啓處那用以消除表何缺陷也能提高強度口強化材料的個巫要發(fā)展龍復合杠4的冷現=復件材料是E年來川速發(fā)展的領域二=（4）陶瓷材料的增韌所謂增惻就杲提咼陶瓷材料強度及改魯陶瓷的脆性是陶瓷材料要解決的巫要問迥L打金屈材料相比,陶瓷材料仃極訃的強度.比彈性模量比金屈大很釦門心數陶瓷材料缺乏塑性變形能力和韌性、S1.S1-7.極限悶變小丁0.1%-0.2%.在外力的作fflhff.現脆性.M抗沖山、抗熱沖山能力也很進.脆件斷裂往超汗致了材料被破壞

11、.般的陶瓷材料祀鍛溫卜耶性為零這是為為丈多數陶瓷材料胡休結構復雜-滑移系統少.位錯生威能高幾位楮的可動性殆.韌化的匕要機珅肓航力誘訂抿變增韌幣變誘發(fā)微裂紋增韌,殘余皿力增切等a幾種增韌機理并不山flUlb/Fjn/rh，條件下-仃-種或兒種機珅.起工韭作乩和變增惻：利用劣卅滲和陶瓷中共些相成分直不同溫度的相變，從血増M啲效果:統稱知：lI變增惻例如，利用的兮氏（+11變來改善陶瓷材料的力學性能,上II前引人注1丨的研究領域.研究r多種7的相變增韌川陰力相轉變成單斜札休積增大3%5%,如部分穩(wěn)定卜方多胡陶瓷（TZP）,增韌陶瓷（ZTA）,增韌莫來右陶瓷（ZTM）,增韌尖胡石陶瓷*增韌鈦霰鋁陶瓷，

12、增韌陶瓷廛同以及增韌仏其屮PSZ陶瓷較曲成SftJZP.ZTA,ZTMKi|究得也K,PS乙TZ巳ZTA竽的新裂制性已達R的高達，但溫度升商時，相變增韌失效.T1部分穩(wěn)迅陶瓷燒結致密片小方和顆粒彌散分術F淇他陶瓷牯體屮(辺蘋本身X冷卻時亞穩(wěn)四方相顆粒受到基體的抑制而處于壓應力狀態(tài)，這時基體沿顆粒連線方訕也處于曲應力狀態(tài)。材料在外力作用下所產4的裂紋尖端附近由丁陰力集屮的作用存在燦力場懇而減輕對卩方相顆粒的束縛帝檢力的誘發(fā)作用下會發(fā)心|訕單斜帕的轉變并發(fā)生體積膨脹別變和體積膨脹的過程除消耗能量外地將狀1裂紋作用區(qū)產力二者均陰.止裂紋的曠展貝仃增洲外力做口才能使裂紋繼無廣展上材料強度和新裂韌性丈福

13、度提仏成此，這種微結構會產空種不同的增韌機理在軌化鉀卩具右亞穩(wěn)態(tài)I川方相的盤狀沉沉的微粒.如圖15所小首先，隨著裂紋發(fā)展與致的陰力增力Ila會使四力結構的沉淀相通過目氏休相變轉變?yōu)閱卧冋緲?這-相變吸收了能量并導致體積膨川T仝脹悶力。這種微區(qū)的形變在裂紋附邁尤為明顯比況相變的粒子周國的喰力場會吸收額外的能盤，汁形成許多微裂紋a這些微紡構的變化訂效地降低裂紋尖端附近的冇效應力強度a第-“由丁沉淀顆粒對裂紋的阻滯作用和打域殘余應力場的效應.會引起製紋的偏轉.裂紋16轉又引起裂紋的衣面積和有澈脆性斷裂的本質是什么？格里菲斯微裂紋理論是如何解釋的？1.脆性斷裂是突然發(fā)生的斷裂，斷裂前基本上不發(fā)生塑性變

14、形，沒有明顯征兆，因而危害性很大。通常，脆斷前也產生微量塑性變形。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5%者為脆性斷裂，該材料即稱為脆性材料；反之，大于5%者則為韌性材料。脆性斷裂的特點1斷裂前無明顯的預兆2斷裂處往往存在一定的斷裂源3由于斷裂源的存在，實際斷裂強度遠遠小于理論強度2.1(1)為了傳遞力，力線一定穿過材料組織到達固定端力以音速通過力管(截面積為A),把P/n大小的力傳給此端面。遠離孔的地方，其應力為：d=(P/n)/A孔周圍力管端面積減小為A1,孑L周圍局部應力為：d=(P/n)/A1橢圓裂紋越扁平或者尖端半徑越小，其效果越明顯。應力集中：材料中存在裂紋時，裂紋尖端處的應力遠超

15、過表觀應力。應力集中強度理論口口-q斷裂的條件：當裂紋尖端的局部應力等于理論強度J=（YsE/r0嚴時，裂紋擴展，沿著橫截面分為兩部分，此時的外加應力為斷裂強度。唧叫=2gc/嚴=j=他曰嚴斷裂強度ac=（ysE/4c考慮裂紋尖端的曲率半徑是一個變數，即不等于其一般式為：ac=yysE/c）i/2y是裂紋的幾何（形狀）因子。12.2Griffith提出的關于裂紋擴展的能量判據彈性應變能的變化率QUEI西等于或大于裂紋擴展單位裂紋長度所需的表面能増量薦I3C,裂紋失穩(wěn)而擴展。斷裂強度（臨界應力）的計算-根據Griffith能量判據計算材料斷裂強度（臨界應力）-外力作功，單位體積內儲存彈性應變能：

16、W=Ue/AL=（1/2）PAL/AL=（1/2）as=Q2/2E-設平板的厚度為4個單位，半徑為C的裂紋其!彈性應變能為：Ue=Wx裂紋的體積=Wx（tiC2x1）=jtC2q2/2E將該式求導可得：平面應力狀態(tài)下擴展單位長度的微裂紋釋放應變能為:dUE/dC=kCq2/E（平面應力條件）或dUE/dC=n（l一酹）Cq2/E（平面應變條件）由于擴展單位長度的裂紋所需的表面能為：5US/5C（即dUs/2dC）=2ys斷裂強度（臨界應力）的表達式匚Qf=2Eys/kC1/2（平面應力條件）仃尸2Eys/（l-）底嚴（平面應變條件）控制強度的三個參數彈性模量E：取決于材料的組分、晶體的結構、氣

17、孑-對其他顯微結構較不敏感。斷裂能Yf:不僅取決于組分、結構,在很大程度上受到微觀缺陷、顯微結構的影響，是一種織構敏感參數，起著斷裂過程的阻力作用o裂紋半長度6材料中最危險的缺陷，其作用在于導致材料內部的局部應力集中，是斷裂的動力因素。斷裂能的種類熱力學表面能：固體內部新生單位原子面所吸收的能量。塑性形變能：發(fā)生塑變所需的能量。相變彈性能：晶粒彈性各向異性、第二彌散質點的可逆相變等特性，在一定的溫度下，引起體內應變和相應的內應力。結果在材料內部儲存了彈性應變能。微裂紋形成能：在非立方結構的多晶材料中，由于彈性和熱膨脹各向異性，產生失配應變,在晶界處引起內應力。當應變能大于微裂紋形成所需的表面能

18、，在晶粒邊界處形成微裂紋。什么是延展性？延展性（ductilityandmalleability），是物質的一種機械性質，表示材料在受力而產生破裂（fracture）之前，其塑性變形的能力。延展性是由延性、展性兩個概念相近的機械性質合稱。常見金屬及許多合金均有延展性。在材料科學中，延性（Ductility）是材料受到拉伸應力（tensilestress）變形時，特別被注目的材料能力。延性它主要表現在材料被拉伸成線條狀時。展性（Malleability）是另外一個較相似的概念，但它表示為材料受到壓縮應力（compressivestress）變形，而不破裂的能力。展性主要表現在材料受到鍛造或軋制成

19、薄板時。延性和展性兩者間并不總是相關，如黃金具有良好的延性和展性，但鉛僅僅有良好的展性而已。然而，通常上因這兩個性質概念相近，常被稱為延展性。提高材料強度改善脆性的措施及其原理第六節(jié)提高材料強度的措施影響材料強度的因素是多方面的。而決定材料強度的本質因素是材料內部質點的結合力。提高材料的強度是指提高其抗彈性、塑性及斷裂形變的能力，這幾項主要決定的指標是E或G,y及裂紋長度。彈性模量表示原子間的結合力,它是一種結構不敏感性能常數，Y則現微觀結構有關（但單相材料的微觀結構對其影響不大）。故關鍵的因素是是裂紋長度，因為裂紋長度與工藝過程有關,是可以改變的，所起的效果也是不錯的。1提高無機材料抗彈性形

20、變的能力主要是提高E（或G）,即提高彈性剛度。方法一：改變材料中的鍵合力（原子結構）。由于對于同類材料來說，熔點越大，模量E、G也就越大。因此，可試圖變換其中的原子，而使健合力提高，從而達到增大E、G的目標，而提高抗彈性形變的能力。這種方法是不可取的。這是因為人們使用的材料是大量的，添加少量的異種原子所起的作用較小，E、G代表晶格的平均鍵合力，是結構不敏感性能。方法二：復合材料i）在基體中加入彈性模量高的復合材料（纖維、晶粒或其它材料），可使彈性模迅速增大。對于連續(xù)纖維單向強化復合材料，若纖維與基體的應變相，即C=f=m，則有：Ec=EfVf+EmVmac=afVf+amVmf+Vm=1Ec、

21、ac:復合材料的彈性模量和應力；f、Ef、af:纖維材料的體積分數、彈性模量和應力；m、Em、am:基體材料的體積分數、彈性模量和應力；上述式子所描述的為理想狀態(tài)，也是對復合材料彈性模量的強度的最高估計，故稱為上限模量或上限強度。在復合材料中，纖維與基體的應變是一樣的，即：m=f=am/Em=af/Ef設m超過基體的臨界應變時，復合材料就破壞，但此時纖維尚達到其臨界應力。據這一條件，將上式代入（）中，可求得復合材料的最低強度值（下限強度）。ac=am1+Vf（Ef/Em-1）若纖維與基體共同受力，實際的af及am總會比單獨測定時的臨界值要高，故實際的復合材料強度數值介于上限與下限強度之間。例子

22、：玻璃、硼等脆性材料為纖維聚酯環(huán)氧樹脂、鉛等延性材料的基體?？蓪w起增強作用。ii）短纖維也可使材料的強度增大，但短纖維的最短長度應要有個限制。根據力的平衡條件，求出tmyndIc/2=afnd2/4即：Ic=afyd/2tmy式中，d:纖維直徑；afy：纖維的拉伸屈服應力；tmy：剪應力沿纖維全長達到界面的結合強度或基本的屈服強度；只有當IIc時，短纖維才有強化的效果。而當I=101c時，強化效果可相當于長纖維的95%。短纖維復合材料強度為：ac=afy（1-lc/21）Vf+am*（1-Vf）am*為應變與纖維屈服應變相同時的基體應力。問題：纖維和晶須的品種不多，應用受到限制。iii）纖

23、維復合材料的工藝原則由于纖維的強化作用取決于纖維與基體的性質，二者的結合強度以及纖維在基體中的排列方式，要達到強化的目的，應注意如下幾個工藝原則：使纖維盡可能多地承擔外加負荷，方法：選用afam；EfEm的材料。這是因為當兩者的應變相同時，纖維與基體所受的應力之比為弱性模量之比，即：af/am=Ef/Em；結合強度相當，使基體中所承受的應力能傳遞到纖維上，過弱時，纖維的作用較小，其體材料則如存在缺陷一樣，使總體的強度降低；過強時，纖維可分擔大部分應力，但在斷裂過程中，沒有纖維自基體中撥出這種吸收能量的作用，使復合材料表現為脆性斷裂；應力的方向應與纖維平行；纖維與基體膨脹系數相艾匹配，最好應要使

24、af略大于am，這樣，當溫度由高降低時，纖維受拉，基體受壓，能起到預應力的作用；二者在高溫下的要具有好的化學相容性。iv）纖維強化復合材料的失效機制有四種：基體開裂、分層、纖維斷裂和界面脫膠。2提高無機材料抗斷裂能力a）斷裂的原因：存在一條（多數情況下為微觀的）最長的初始裂紋。裂紋產生的原因：遺留在工件上的制造或加工缺陷；工件運轉時，由于摩擦、腐蝕或形變強化的結果導致的初始裂紋。其結果必然導致應力集中（即應力在工件上分布不均勻），當這些初始裂出現在如下一些重要地方時，更容易導致試件的破壞。表面上：劃痕、刀痕、受壓或錘擊部位，腐蝕損傷，易造成缺口；試樣內：在硬質點（熔渣夾雜物、彌散罐頭化物、脆性

25、相等）的周界處，在滑移系統的交界處，晶界上。b）措施i）盡可能地減小初始裂紋的長度。方法：清除表面上的或組織中的不均勻性，以避免可導致危險的應力集中源常采用精整表面（如常采用拋光與化學處理的防腐蝕和防磨損的方法）和表面強化（有表面熱處理和化學強化的方法）。表面熱處理：如鋼化玻璃。方法是將玻璃加熱到轉變溫度以上，熔點以下，然后淬冷，這樣就會出現如下的現象：剛淬冷時，表面由于冷卻變?yōu)閯傂裕幱谑芾瓲顟B(tài)，而在材料內部，仍然是熔融狀態(tài)，相對來說處于受壓狀態(tài)。繼續(xù)冷卻，在材料的表面幾乎與剛冷卻時相同，但在材料內部卻以更大的速率繼續(xù)收縮，處于受拉狀態(tài)，其結果在材料表面形成了殘留壓應力，從而提高了其強度。其

26、它，如Al2O3在1700C于硅油中淬冷，除了造成表面的壓應力外，還可使晶粒細化，提高強度。陶瓷的釉的膨脹系數a應要略小于坯體，才可使釉帶有壓應力?；瘜W強化：通過離子交換的辦法，改變表面的化學組成，使表面的摩爾體積大于其內部，也可產生壓應力。這種表面壓應力和體積變化的關系近似服從虎克定律：a=KAV/V=E/3（1-2|j）x（AV/V）ii）優(yōu)化材料的顯微結構向微晶、高密度與高純度方向發(fā)展af=a0+KId-0.5（a0、KI為材料常數）在多晶材料中，晶界的表面能要小于晶粒本身，也即，晶界間比晶粒中的容易更容易產生裂紋。細晶材料晶界比例大，沿晶界破壞時，裂紋的擴展要走迂回曲折的道路，晶粒愈細

27、，此路程愈長。相應地，KIc（斷裂阻力也就愈大）。再材料中的初始裂尺寸與晶粒粒度相當，晶粒愈細，初始裂紋長度也就愈短，相應地，就提高了臨界應力。纖維材料與晶須，強度大。一般纖維比塊體提高1個數量級，晶須又比纖維提高一個數量級。提高密度（減小孔隙率），氣孔對材料的強度影響很大，因為它的存在既減小了負荷面積，又可導致氣孔鄰近區(qū)域應力的集中，減弱材料的負荷能力。再氣孔多分布于晶界上，往往可以構成開裂源。雜質的存在，可有如下幾種危害：一是形成夾雜物，在夾雜物周圍，往往是薄弱帶，從而初始裂紋容易在此產出；另一是形成缺陷，職固溶體替換，也會形成缺陷，尤其是不等價替換。在材料中設置吸收能量的機構一一增韌脆性

28、這一致命的弱點限制了陶瓷材料的應用。韌化成了陶瓷材料研究的核心課題之一?，F已探索出了一些有效的韌化途徑方法一：彌散增韌。大基體中加入具有一定顆粒尺寸的微細粉料，如金屬粉未（可吸收彈性應變能的釋放量，從而增加斷裂表面能，改善韌性）及非金屬粉未（在與基體生料粉未均勻混合后，在燒結或熱壓時，多半存在于晶界相中，以其高彈性模量和高溫強度增加了整體的斷裂表面能，特別是高溫的斷裂韌性）。要求：彌散相與基體相具有化學相容性與物理濕潤性，使其在燒結后成為完整的整體，而不臻于產生有害的第三種物質。方法二：相變增韌。利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同溫度的相變，從而增韌的效果，統稱為相變增韌。如ZrO2。由單斜相

29、轉變?yōu)樗姆较鄷r，體積增大35%。利用這種體積變化，在基體上形成大量的微裂紋或可觀的擠壓奕力，從而吸收斷裂時的多余能量，防止裂紋的擴展達到增韌的作用。3合理使用陶瓷材料a）使用應力不要超過臨界應力，這樣，裂紋就不會快速失穩(wěn)擴展了。b）合理使用陶瓷材料，盡可能在構件中揚長避短。長處：耐壓好，抗拉強度較差。典型例子：磚和混凝土建造的大樓很少因為其抗壓強度的不足而被壓裂或壓碎，但用混凝土制成的防空壕蓋板，卻常因為自重而被折斷。因此在設計制品時，盡可能地用其長而避其短。熱韌化是什么處理方法2預加應力人為地預加感力用材料表血違成力咸就可料的抗張強也脆性斷裂通常楚在張J應力作用W捉1171始，如果在表血送成

30、底殘余區(qū)應加舊則在材料使用過程屮農ihi受肚拉伸破壞之前首先吆服表ifii上的殘余壓應力a通過一定加熱、冷卻制度在表面人為地引入殘余壓應力的過程叫做熱韌化-這種技術己被廣泛用于制造安全玻璃（鋼化肢1闡，如汽車飛機門窗，眼鏡川玻璃匚方法是將玻璃川熱到轉變溫度取上但低于熔爲寫后淬冷這樣依測亡即冷卻變戰(zhàn)剛性的砸內部仍處于軟化狀態(tài)環(huán)存有應爪在以肩繼續(xù)羚卻|山內部將比農血以史大逸率收縮，此時楚提血受內祁受執(zhí)結果rr表陽i形成殘留圧應力.圖1-54是熱韌化玻璃板受橫|i.J彎曲時越枷力，作用夙力及合成應力分布的情形.這種熱韌化技術近年來發(fā)展到用于其他結構陶瓷材料淬冷不僅在表咖逍服心較力血門還可使胡粒細化.

31、利用提此內部的熱膨脹系數不同他可以達到頂加陰力的效果.塑性形變的特點是什么？塑性形變是指一種在外力移去后不能恢復的形變;材料經受塑性形變而不破壞的能力叫延展性（或塑性）。什么是蠕變和弛豫，什么是蠕變斷裂？當對粘彈性體施加恒定應力時，其應變將隨時間而增加，這種現象叫做蠕變或徐變，此時彈性模量的數學表達式為：當對粘彈性體施加恒定應變時，其應力將隨時間而減小，這種現象叫做弛豫，此時彈性模量可表示為：ER)蠕變：材料在高溫和恒定應力作用下，即使應力低于彈性極限，也會發(fā)生緩慢的塑性變形,這種現象就稱為蠕變。材料在長時間的恒溫恒應力作用下緩慢產生塑性變形的現象稱為蠕變。零件由于這種變形而引起的斷裂稱為蠕變

32、斷裂。尺寸效應是指什么？尺寸效應（effectofsize）與穿透深度或相干長度可相比擬的實心和空心超導體（如壁和膜的厚度），它們的物性狀態(tài)，如電磁性質，相變，狀態(tài)的穩(wěn)定性，磁通量子躍遷等等與樣品尺寸大小也有關。最顯著的如臨界尺寸，屏蔽因子等所呈現的特征。樣品這種尺寸改變有較明顯地影響物性的情形稱超導電性質的尺寸效應。無機定義：同樣材質而尺寸大小不同時，強度材料的靜態(tài)疲勞是什么?靜態(tài)疲勞-概述材料的破壞與損傷大部分都從微細損傷現象開始，萌生出微小裂紋并可能擴展至斷裂，為了防止這一破壞過程發(fā)生至危害狀態(tài)，微細缺陷或者夾雜物以及由晶格變形引起的微米級缺陷的力學行為特別是瞬間狀態(tài)下微細變化以及定量地

33、檢測，評價材料和器件的可靠性、高精度的壽命預測、疲勞裂紋尖端開口變化和裂紋速率間的關系塑性變形與裂紋萌生間的關系等。靜態(tài)疲勞，是材料科學中的專業(yè)術語，材料的破壞與損傷大部分都從微細損傷現象開始，萌生出微小裂紋并可能擴展至斷裂。典型蠕變曲線分幾個階段，并論述各階段特點?材料在高溫下的力學性能都是和蠕變過程相聯系的.00一週蠕歪曲蛭該曲線分四個階段：1）OQ在外力作用下發(fā)生瞬時彈性形變2）蠕變減速階段。特點是應變速率隨時間遞減，其規(guī)律可表示為dt/為常數，氐溫時，理二1，=Alnt2.丄高溫時,旳二一，s=Bt33）比穩(wěn)定蠕變階段。特點是蠕變速率幾乎保持不變，即（18；dt=k（常數），所以宀kt4）山加速蠕變階段。特點是應變率隨時間增加而增加，最后到刀點斷裂。認為無機材料中晶相的位錯在低溫下受到障礙難以發(fā)生運動，在高溫下，原子熱運動加劇，位錯可借助于外界提供的熱激活能和空位擴散來克服某些短程障礙，通過位錯的攀移，引起蠕變。即高溫蠕變是由位錯的攀移運動引起的。12、分別從原子間力和位能的角度闡述熱膨脹的機理。所謂線性振動是指質點間的作用力與距離成正比，即微觀彈性模量0為常數。非線性振動是指作用力并不簡單