材料性能總結(jié)

材料力學(xué)性能第一章材料單向靜拉伸的力學(xué)性能1、名詞解釋彈性比功：為應(yīng)力-應(yīng)變曲線下彈性范圍所吸收的變形功的能力，又稱彈性比能，應(yīng)變比能。即彈性比功二oe2/2E=oese/2其中。e為材料的彈性極限，它表示材料發(fā)生彈性變形的極限抗力包申格效應(yīng)：指原先經(jīng)過(guò)變形，然后反向加載時(shí)彈性極限（。P）或屈服強(qiáng)度（oS）降低的現(xiàn)象。滯彈性：應(yīng)變落后于應(yīng)力的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象叫滯彈性粘彈性：具有慢性的粘性流變，表現(xiàn)為滯后環(huán)，應(yīng)力松弛和蠕變。上述現(xiàn)象均與溫度，時(shí)間，密切相關(guān)。內(nèi)耗：材料在彈性范圍加載和卸載時(shí)，有一部分加載變形功被材料所吸收，這部分功叫做材料的內(nèi)耗.塑性：指金屬材料斷裂前發(fā)生塑性變形的能力。脆性斷裂：材料斷裂前基本上補(bǔ)產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形。斷口一般與正應(yīng)力垂直，宏觀上比較齊平光亮，常呈放射狀或結(jié)晶狀。韌性斷裂：材料斷裂前及斷裂過(guò)程沖產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂過(guò)程。斷口往往呈暗灰色、纖維狀。解理斷裂：在正應(yīng)力的作用下，由于原子間結(jié)合鍵的破壞引起的沿特定晶面發(fā)生的脆性穿晶斷裂。剪切斷裂：材料在切應(yīng)力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。河流花樣：實(shí)際上是許多解理臺(tái)階，不是在單一的晶面上。流向與裂紋的擴(kuò)展方向一致。韌窩：材料發(fā)生微孔聚集型斷裂時(shí)，其斷口上表現(xiàn)出的特征花樣。2、 設(shè)條件應(yīng)力為。，真實(shí)應(yīng)力為S,試證明S＞。。證明：設(shè)瞬時(shí)截面積為A,相應(yīng)的拉伸力為F,于是S=F/A。同樣，當(dāng)拉伸力F有一增量dF時(shí)，試樣在瞬時(shí)長(zhǎng)度L的基礎(chǔ)上變?yōu)長(zhǎng)+dL，于是應(yīng)變的微分增量應(yīng)為de=dL/L，試樣自L0伸長(zhǎng)至L后，總的應(yīng)變量為e=lnL/L0式中e為真應(yīng)變。于是e=ln(1+e)假設(shè)材料的拉伸變形是等體積變化過(guò)程，于是真應(yīng)力和條件應(yīng)力之間有如下關(guān)系：S=o(1+e) 由此說(shuō)明真應(yīng)力S大于條件應(yīng)力。3、 材料的彈性模數(shù)主要取決于什么因素？高分子材料的彈性模數(shù)受什么因素影響最嚴(yán)重？答：材料彈性模量主要取決于結(jié)合鍵的本性和原子間的結(jié)合力，而材料的成分和組織對(duì)它的影響不大，可以說(shuō)它是一個(gè)對(duì)組織不敏感的性能指標(biāo)(對(duì)金屬材料)，而對(duì)高分子和陶瓷E對(duì)結(jié)構(gòu)和組織敏感。補(bǔ)充：影響聚合物的彈性模量的因素：下列因素的增加，E11)主鍵熱力學(xué)穩(wěn)定性的增加2)結(jié)晶區(qū)百分比的增加3)分子鏈填充密度的增加4)分子鏈拉伸方向取向程度的增加5)集合物晶體中鏈端適應(yīng)性增強(qiáng)6)鏈折疊程度的減小4、決定金屬材料屈服強(qiáng)度的主要因素有哪些?答：內(nèi)在因素:結(jié)合鍵，組織，結(jié)構(gòu)，原子本性結(jié)合鍵：金屬一金屬鍵高分子一范德華力陶瓷一共價(jià)鍵或離子鍵鍵能越大，屈服強(qiáng)度越大。組織：四種強(qiáng)化機(jī)制影響。算：①固溶強(qiáng)化②形變強(qiáng)化③沉淀和彌散強(qiáng)化④晶界亞晶強(qiáng)化其中沉淀強(qiáng)化和晶粒細(xì)化是工程上常使用提高ors的手段。前三種機(jī)制提高oys,但是降低6,只有第四種提高ors又提高6。外在因素：溫度+應(yīng)變速率+應(yīng)力狀態(tài)溫度因素：一般升高溫度，金屬材料的屈服強(qiáng)度下降。但是金屬晶體結(jié)構(gòu)不同，其變化趨勢(shì)各異。應(yīng)變速率與應(yīng)變狀態(tài)：應(yīng)變速率對(duì)金屬材料的屈服強(qiáng)度有明顯的影響。在應(yīng)變速率較高的情況下，金屬材料的屈服應(yīng)力將顯著升高。應(yīng)力狀態(tài)的影響是切應(yīng)力分量越大，越有利于塑性變形，屈服強(qiáng)度就越低。不同應(yīng)力狀態(tài)下的材料屈服強(qiáng)度不同。補(bǔ)充：。02屈服強(qiáng)度單位是Mpa，表示的是試樣卸除拉伸力后，其標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比是0.2%時(shí)的應(yīng)力。ob抗拉強(qiáng)度單位是Mpa，代表產(chǎn)生最大均勻塑性變形抗力，但它表示了材料在靜拉伸條件下的極限承載能力以上兩種強(qiáng)度都是在靜載條件下的拉伸實(shí)驗(yàn)中測(cè)得。穿晶斷裂可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂；而沿晶斷裂則多數(shù)為脆性斷裂。準(zhǔn)解離斷裂實(shí)際上也有一定的塑性變形，如：貝氏體鋼中、高強(qiáng)度鋼它是解理和微孔聚合的混合斷裂相似點(diǎn):有解理面、河流花樣不同：①主裂紋的走向不太清晰，原因是主裂紋前方常產(chǎn)生許多二次裂紋；②晶粒內(nèi)部有許多撕裂棱，撕裂棱附近有許多變形；③裂紋多萌生于晶粒內(nèi)部，裂紋的擴(kuò)展從解理臺(tái)階逐漸過(guò)渡向撕裂棱。另外，加工硬化指數(shù)也是重點(diǎn)第二章一名詞解釋：（1） 應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù) （新書38頁(yè)）（2） 缺口效應(yīng)： 缺口產(chǎn)生應(yīng)力集中，引起三向應(yīng)力狀態(tài)，使材料脆化，由應(yīng)力集中產(chǎn)生應(yīng)變集中，使缺口附近的應(yīng)變速率增高。（3） 缺口敏感度：缺口式樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，常用試樣的抗拉強(qiáng)度。與等截面尺寸光滑bN試樣的抗拉強(qiáng)度氣的比值作為材料的缺口敏感性指標(biāo)，并稱為缺口敏感度。（4） 布氏硬度：將單位壓痕面積承受的平均壓力（F/S）定義為布氏硬度。。。。。。。（5） 洛氏硬度：2說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的意義opc.規(guī)定非比例壓縮應(yīng)力；(2)。如:抗壓強(qiáng)度；(3)opb:規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力；(4)。拈：彎曲強(qiáng)度；(5)Ts:扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度；(6)1此3：規(guī)定非比例扭轉(zhuǎn)應(yīng)力；(7)\:扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限；(8)ymax：扭轉(zhuǎn)相對(duì)殘余切應(yīng)變最大值；(9)HBS壓頭為淬火鋼球時(shí)的布氏硬度值表示符號(hào)；(10)HBW：壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)的布氏硬度值表示符號(hào)；(11)HR30N(12)HR45T(13)HV：維氏硬度和顯微硬度(14)HK努氏硬度(15)HS(16)q「缺口敏感度，試樣的抗拉強(qiáng)度。bN與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度。/勺比值；3缺口對(duì)材料的拉伸力學(xué)性能有什么影響？缺口產(chǎn)生應(yīng)力集中引起三向應(yīng)力狀態(tài)，使材料脆化由應(yīng)力集中產(chǎn)生應(yīng)變集中使缺口附近的應(yīng)變速率增高4今有如下工件需要測(cè)定硬度，試說(shuō)明選用何種硬度測(cè)試方法為宣。⑴滲碳層的硬度分析⑵淬火鋼⑶灰鑄鐵⑷硬質(zhì)合金⑸鑒別鋼中的隱晶馬氏體與殘余奧氏體(6)儀表小黃銅齒輪(7)龍門刨床導(dǎo)軌(8)氮化層(9)火車圓彈簧(10)高速鋼刀具答:布氏硬度：(3)(6)洛氏硬度：(1)(4)(8)(2)(7)(3)(10)顯微硬度：(5)第三章1、名詞解釋低溫脆性：當(dāng)溫度低于某一溫度?時(shí)，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集變?yōu)榇┚Ы饫?，斷口特征由纖維狀變?yōu)榻Y(jié)晶狀。藍(lán)脆：碳鋼和某些合金鋼在沖擊載荷或靜載荷作用下，在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)脆性，因?yàn)樵谠摐囟确秶鷥?nèi)加熱鋼時(shí)，表面氧化色為藍(lán)色，故稱為藍(lán)脆。遲屈服：指當(dāng)用高于材料屈服極限的載荷以高加載速度作用于體心立方結(jié)構(gòu)材料時(shí)，瞬間并不屈服，需要在該應(yīng)力下保持一定時(shí)間后才發(fā)生屈服，且溫度越低，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。韌脆轉(zhuǎn)變溫度：冷脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆溫度儲(chǔ)備：△二to-tk3、試說(shuō)明低溫脆性的物理本質(zhì)及影響因素。物理本質(zhì)：從宏觀上分析，材料低溫脆性的產(chǎn)生與其屈服強(qiáng)度?和斷裂強(qiáng)度?隨溫度變化有關(guān)。微觀上，體心立方金屬的低溫脆性與位錯(cuò)在晶體中運(yùn)動(dòng)的阻力?對(duì)溫度變化非常敏感有關(guān)。影響因素：晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分、顯微組織（晶粒大小，金相組織）、溫度加載速率、試樣形狀和尺寸第四章材料的斷裂韌性1、解釋下列名詞：低應(yīng)力脆斷：一些高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度機(jī)件，中低強(qiáng)度的大型機(jī)件常常在工作應(yīng)力并不高，甚至遠(yuǎn)低于屈服極限的情況下，發(fā)生脆性斷裂現(xiàn)象，這就是所謂的低應(yīng)力脆斷。應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子:K=Y^kgmmMPa-mi/2或Y是與裂紋幾何形狀和位置決定的參數(shù)，K1表示裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)的大小或強(qiáng)度。對(duì)于張開型的斷裂韌度：當(dāng)應(yīng)力?；蛄鸭y尺寸a增大到臨界值時(shí)，也就是在裂紋尖端足夠大的范圍內(nèi)，K K應(yīng)力達(dá)到了材料的斷裂強(qiáng)度，裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)1致材料的斷裂，這是 也達(dá)到了一個(gè)臨界值，記為'而為斷裂韌度 EJE能量釋放率：G表示彈性應(yīng)變能的釋放率或?yàn)榱鸭y擴(kuò)展力J積分：斷裂能量判據(jù)，在彈性條件下，J=G裂紋尖端張開位移COD:裂紋體受載后，在裂紋尖端沿垂直裂紋方向所產(chǎn)生的位移，用6表示。在平面應(yīng)變條件下：6=4K：/nEOs2、說(shuō)明下列符號(hào)的名稱和含義這四個(gè)符號(hào)都是斷裂韌度。第一個(gè)是應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到失穩(wěn)狀態(tài)時(shí)的斷裂韌度第二個(gè)是能量釋放率達(dá)到臨界值時(shí)的斷裂韌度第三個(gè)是能量率達(dá)到臨界值時(shí)的斷裂韌度第四個(gè)是裂紋尖端張開位移達(dá)到臨界值時(shí)的斷裂韌度3、答案：P68中間一段4、答案：K判據(jù)表示當(dāng)應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值時(shí)的斷裂韌度，多用于裂紋體在受力時(shí)的情況。G判據(jù)表示能量釋放率達(dá)到臨界值時(shí)的斷裂韌度，多用于分析裂紋擴(kuò)展中的情況。前兩種判據(jù)都是裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的斷裂判據(jù)。J判據(jù)表示的是裂紋相差單位長(zhǎng)度的兩個(gè)等同試樣，加載到等同位移時(shí)，勢(shì)能差值與裂紋差值的比率，即形變功率差。J判據(jù)的目的是期望用小試樣測(cè)出J/以代替大試樣的K/然后再用K判據(jù)去解決中、低強(qiáng)度鋼大型件的斷裂問(wèn)題。COD表示的是裂紋受載擴(kuò)展時(shí)的位移。后兩種判據(jù)都是裂紋開始擴(kuò)展的斷裂判據(jù)。8、 課本P78-799、 分析影響斷裂韌度的因素。課本P75-7810、 計(jì)算略公式見課本P67 (4-4)P69(4-12a)另外斷裂強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)定也應(yīng)該看看第五章一.解釋名詞載荷譜：它是結(jié)構(gòu)疲勞與斷裂設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的載荷條件。載荷譜原則上應(yīng)代表整個(gè)載荷變化過(guò)程，但這難于實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，實(shí)際上常進(jìn)行數(shù)據(jù)處理或簡(jiǎn)化，因此它只是載荷變化過(guò)程的某種近似代表。應(yīng)力幅3.平均應(yīng)力：4.應(yīng)力比:以上三個(gè)見書本P86疲勞源：疲勞裂紋萌生的策源地，多出現(xiàn)在機(jī)件表面，常和缺口，裂紋，刀痕，蝕坑等缺陷相連。但若材料內(nèi)部存在嚴(yán)重冶金缺陷，也會(huì)因局部材料強(qiáng)度降低而在機(jī)件內(nèi)部引發(fā)出疲勞源。疲勞貝紋線：是疲勞區(qū)的最經(jīng)典特征，一般人文是因載荷變動(dòng)引起的，因?yàn)闄C(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)是不可避免的常有啟動(dòng)，停歇，偶然過(guò)載等，均要在裂紋擴(kuò)展前沿線留下弧狀貝紋線痕跡。疲勞條帶：主裂紋和裂紋核之間因內(nèi)頸縮而發(fā)生相向長(zhǎng)大，橋接，是主裂紋向前擴(kuò)展一段距離而構(gòu)成疲勞條帶。駐留滑移帶：稱這種永久或再現(xiàn)的循環(huán)滑移帶為，駐留滑移帶。其一般只在表面形成，深度較淺，隨著加載循環(huán)次數(shù)的增加，循環(huán)滑移帶會(huì)不斷的加寬。擠出脊和侵入溝：駐留滑移帶在表面加寬過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)擠出脊和侵入溝。詳見書本P90下部和P91上部。疲勞壽命：機(jī)件疲勞失效前的工作時(shí)間成為疲勞壽命。次載鍛煉：材料特別是金屬在低于疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力先運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次，即經(jīng)過(guò)次載鍛煉，可以提高材料的疲勞強(qiáng)度。過(guò)載損傷：材料在過(guò)載應(yīng)力水平下只有運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次后，疲勞強(qiáng)度或疲勞壽命才會(huì)降低，造成過(guò)載損傷。熱疲勞：由周期變化的熱應(yīng)力或熱應(yīng)變引起的材料破壞稱為熱疲勞。高周疲勞和低周疲勞疲勞形式按應(yīng)力高低和斷裂壽命分，有高周疲勞和低周疲勞。高周疲勞的斷裂壽命較長(zhǎng)，N>105，斷裂應(yīng)力水平較低，。<os,又稱低應(yīng)力疲勞，為常見的材料疲勞形式；低周疲勞的斷裂壽命較短，N=102至105，斷裂應(yīng)力水平提高，。大于等于。s，往往伴有塑性應(yīng)變發(fā)生，常稱為高應(yīng)力疲勞或應(yīng)變疲勞。二.解釋下列性能指標(biāo)的意義。-1：光滑試樣的疲勞極限。。-1N:缺口試樣的疲勞極限。-1P:對(duì)稱拉壓疲勞強(qiáng)度 T-1:對(duì)稱扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度qf:材料在變動(dòng)應(yīng)力作用下的缺口敏感性，常用疲勞缺口敏感度qf表征，qf=(Kf—1)/(Kt—1)。qf隨材料強(qiáng)度增高而增大。過(guò)載損傷界：把在每個(gè)過(guò)載應(yīng)力下運(yùn)行能引起損傷的最少循環(huán)周次連接起來(lái)就得到該材料的過(guò)載損傷界。材料的過(guò)載損傷界越陡直，損傷區(qū)越窄，則其抵抗疲勞過(guò)載能力就越強(qiáng)。AKth：代表疲勞裂紋不擴(kuò)展的AKI臨界值，稱為疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值，表征材料阻止疲勞裂紋開始擴(kuò)展的能力。da/dN:表示疲勞裂紋擴(kuò)展速率。不僅與裂紋長(zhǎng)度a有關(guān)，還與應(yīng)力水平有關(guān)5、見課本P90-93提高材料疲勞抗力的主要方法見影響材料及機(jī)件疲勞強(qiáng)度的因素P103-106首先判別是高周疲勞壽命還是低周疲勞壽命，裂紋萌生，裂紋的擴(kuò)展在整個(gè)疲勞壽命中誰(shuí)占主導(dǎo)地位

若是高周疲勞，通常采用以下方法：b_—=1—0.5bb若是高周疲勞，通常采用以下方法：b—=0.24?0.3bb缺口試樣提高強(qiáng)度a.合金化b.熱處理c.變形d.細(xì)化晶粒，光滑試樣提高塑性：應(yīng)力疲勞用Basqin方程減少表面的疲勞裂紋源a.b—=0.24?0.3bb缺口試樣另外的比較自己看著找。自己總結(jié)第六章材料的磨損性能1、解釋下列名詞：摩擦：摩擦是接觸物體間的一種阻礙運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。磨損：是在摩擦作用下物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，表面逐漸分離出磨屑從而不斷損傷的現(xiàn)象。耐磨性：是指材料抵抗磨損的性能。接觸疲勞：兩接觸材料作滾動(dòng)或滾動(dòng)加滑動(dòng)摩擦?xí)r，交變接觸壓應(yīng)力長(zhǎng)期作用使材料表面疲勞損傷，局部區(qū)域出現(xiàn)小片或小塊材料剝落，而使材料磨損的現(xiàn)象。2、磨損有幾種類型？定義?答：粘著磨損是因兩種材料表面某接觸點(diǎn)局部壓應(yīng)力超過(guò)該處材料屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合并拽開而產(chǎn)生的一種表面損傷磨損。多發(fā)生在摩擦副相對(duì)滑動(dòng)速度小，接觸面氧化膜脆弱，潤(rùn)滑條件差，以及接觸應(yīng)力大的滑動(dòng)摩擦條件下。其磨損表面特征是機(jī)件表面有大小不等的結(jié)疤。磨粒磨損是摩擦副的一方表面存在堅(jiān)硬的細(xì)?；蛟诮佑|面間存在硬質(zhì)粒子時(shí)產(chǎn)生的磨損。磨損的主要特征是摩擦面上有擦傷或因明顯犁皺形成的溝槽。接觸疲勞是工件表面在接觸壓力的長(zhǎng)期不斷反復(fù)作用下引起的一種表面疲勞破壞現(xiàn)象，表現(xiàn)為接觸表面出現(xiàn)許多針狀或痘狀的凹坑，稱為麻點(diǎn),也叫點(diǎn)蝕或麻點(diǎn)磨損。（疲勞磨損）微動(dòng)磨損通常發(fā)生在一對(duì)緊配合的零件腐蝕磨損。第七章材料的高溫力學(xué)性能1、解釋下列名詞蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫、恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。持久強(qiáng)度：指材料在一定溫度下和規(guī)定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)引起斷裂的最大應(yīng)力值，蠕變極限：在高溫長(zhǎng)時(shí)間載荷作用下，機(jī)件不致產(chǎn)生過(guò)量塑性變形的拉力指標(biāo)。松弛穩(wěn)定性：材料在恒變形的條件下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，彈性應(yīng)力逐漸降低的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。材料抵抗應(yīng)力松弛的能力稱為松弛穩(wěn)定性。2、說(shuō)明下列力學(xué)性能指標(biāo)的名稱和物理意義是給定溫度下的蠕變極限，它表示的是在T溫度下，第二階段的穩(wěn)態(tài)蠕變速率等于8時(shí)的蠕變極限。單位是Mpa這種方法是用在高溫下長(zhǎng)時(shí)間服役時(shí)。GTt是給定溫度和時(shí)間下的蠕變極限。表示的是材料在T時(shí)，th產(chǎn)生8的蠕變應(yīng)變的蠕變極限。單位是Mpa這種方法用在蠕變時(shí)間短而如變速率又較大的情況下。方法：蠕變?cè)囼?yàn)時(shí)間為幾百小時(shí)到幾千個(gè)小時(shí)，甚至1萬(wàn)留「0萬(wàn)米時(shí)。但是，許多^t 機(jī)件要求在高溫長(zhǎng)時(shí)間下工作，壽命至少在 10萬(wàn)小時(shí)1殘上，這樣，壽命越長(zhǎng)，和!是持久強(qiáng)度，單位是Mpa。表示的是材料在T下工作七的持久強(qiáng)度。os律剩余應(yīng)力，是評(píng)價(jià)應(yīng)力松弛穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)。5、試述高溫下金屬蠕變變形和塑性變形機(jī)理的差異。答：在高溫下，金屬的蠕變變形機(jī)理主要是位錯(cuò)滑移蠕變機(jī)理、晶界蠕變機(jī)理。而高分子的是粘彈性機(jī)理。課本P1277、總結(jié)各種因素對(duì)蠕變變形的影響。P131-133第十三章材料的耐腐蝕性能本章主要掌握概念腐蝕是物質(zhì)的表面因發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而受到破壞的現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕:材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的破壞.氫脆:分內(nèi)部氫脆和環(huán)境氫脆.內(nèi)部氫脆就是材料在使用前內(nèi)部已含有足夠的氫并導(dǎo)致了脆性.環(huán)境氫脆指材料原先不含氫或含氫極微，但在有氫環(huán)境與介質(zhì)中產(chǎn)生腐蝕疲勞:材料或零件在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下造成的失效.腐蝕疲勞的特點(diǎn)（與應(yīng)力腐蝕相比）：應(yīng)力腐蝕是在特定的材料與介質(zhì)組合下才發(fā)生的，而腐蝕疲勞在任何介質(zhì)中均可出現(xiàn)。腐蝕疲勞即使Kmax<K1SCC,裂紋仍舊擴(kuò)展。腐蝕疲勞裂紋源有多處,裂紋沒(méi)有分支，而應(yīng)力腐蝕只有一兩個(gè)主裂紋,且有小裂紋。腐蝕疲勞在交變應(yīng)力作用下裂紋尖端溶液的酸度與周圍環(huán)境的平均值差別不大而應(yīng)力腐蝕尖端酸度總是高于平均值。氫脆的特點(diǎn)即氫脆與應(yīng)力腐蝕的區(qū)別：實(shí)驗(yàn)室識(shí)別的方法是：當(dāng)施加一小的陽(yáng)極電流,如使開裂加速，為應(yīng)力腐蝕，而施加一小的陰極電流，使開裂加速則為氫脆在強(qiáng)度較低的材料中斷裂源不在表面，而在表面以下的某一深處主裂紋沒(méi)有分枝情況斷口沒(méi)有腐蝕產(chǎn)物或者其量極微表現(xiàn)出對(duì)溫度和形變速率有強(qiáng)烈的依賴應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)：其靜應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度,且一般為拉伸應(yīng)力.是脆性斷裂.特定的合金成分與特定的介質(zhì)相組合才會(huì)造成.應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率是漸進(jìn)緩慢的.裂紋多起源于表面蝕坑處，傳播途徑常垂直于拉力軸斷口顏色灰暗，表面有腐蝕產(chǎn)物.主裂紋擴(kuò)展時(shí)常有分枝.可以是穿晶斷裂，也可以是晶間斷裂應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)：K<K1SCC時(shí),在應(yīng)力作用下，材料或零件可以長(zhǎng)期處于腐蝕環(huán)境中而不發(fā)生破壞.K1SCC<K<K1C時(shí),在腐蝕性環(huán)境和應(yīng)力共同作用下，裂紋呈亞臨界擴(kuò)展，隨裂紋不斷增長(zhǎng),裂紋尖端K值不斷增大，達(dá)到K1C斷裂K>K1C時(shí)，加上初始載荷后試樣立即斷裂既可用K1SCC表示材料應(yīng)力腐蝕抗力，也可以測(cè)量裂紋擴(kuò)展速率da/dt影響應(yīng)力腐蝕的因素見P276-277材料物理性能第一章材料各種熱學(xué)性能的物理本質(zhì)，均與晶格熱振動(dòng)有關(guān)。晶格熱振動(dòng)：固體材料（包括晶體和非晶體），點(diǎn)陣中的質(zhì)點(diǎn)（原子、離子）實(shí)際上并不是固定不動(dòng)的，而總是圍繞其平衡位置作微小振動(dòng)。如金屬鋁、NaCl（面心立方）中離子…。格波：相鄰質(zhì)點(diǎn)間的振動(dòng)存在一定相位相差，即晶格振動(dòng)以彈性波的形式在整個(gè)材料內(nèi)傳播，這種彈性波稱為格波。聲頻支振動(dòng)可看成相鄰質(zhì)點(diǎn)具有相同的振動(dòng)方向；光頻支振動(dòng)可看成相鄰質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相反熱容:在沒(méi)有相變、化學(xué)反應(yīng)的條件下，材料溫度升高1K所吸收的熱量。單位J/K（在T溫度時(shí)）。物質(zhì)內(nèi)能的物理本質(zhì)：構(gòu)成物體各質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和即為物體的熱量。溫度升高，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率和振幅增加，熱量增加。為什么溫度升高材料吸收熱量哪？（即熱容的物理本質(zhì)是什么？）答：溫度升高，晶格熱振動(dòng)加劇，材料內(nèi)能增加，若發(fā)生膨脹，還對(duì)外做功。影響物質(zhì)熱容的因素：物質(zhì)的性質(zhì)、溫度、是否發(fā)生體積變化、電子。比定壓熱容：材料溫度升高時(shí)，壓強(qiáng)恒定，所測(cè)得的比熱容。十穹費(fèi)- 焓/內(nèi)能dQdHdU+l￥比定容熱容：材料溫度升高時(shí)，體積恒定，所測(cè)得的比熱容。cp與cv哪個(gè)大？cp>cv原因？cp測(cè)量方便，cv更具理論意義。對(duì)于固體材料二者差別很小，可忽略，但高溫下差別增大。cp、cv與溫度之間的關(guān)系（三個(gè)階段）。元素的熱容定律一一杜隆一伯替定律恒壓下元素的原子熱容等于25J/mol-K，即晶態(tài)固體材料每含1mol原子，熱容為25J/mol-K化合物的熱容定律一一奈曼一柯普定律化合物的分子熱容等于構(gòu)成此化合物各原子熱容之和愛(ài)因斯坦模型1906年愛(ài)因斯坦根據(jù)普朗克質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)量子化的觀點(diǎn)，并假設(shè)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在獨(dú)立振動(dòng)，原子間彼此無(wú)關(guān)，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率相同，簡(jiǎn)化、推導(dǎo)而得°0E：愛(ài)因斯坦溫度進(jìn)步：能量量子化、考慮到溫度因素。討論：（1）當(dāng)高溫時(shí)（T>>0E），Cv^3R即為杜隆一伯替定律的形式，實(shí)際上杜隆一伯替定律在較高溫度時(shí)與事實(shí)符合較好。愛(ài)因斯坦模型中考慮到了頻率隨溫度和元素的變化廠較杜隆一伯替定律精確。2）低溫時(shí)（TVV0E）， '熱容以指數(shù)規(guī)律隨T減小而減小，但不是按T的三次方變化，計(jì)算值較實(shí)際值小，但較經(jīng)驗(yàn)定律有明顯進(jìn)步。（3）T一0時(shí)，熱容為0,與事實(shí)相符。評(píng)價(jià)：三個(gè)方面的進(jìn)步：考慮到的溫度、低溫、溫度趨于0時(shí)。不足：在TVVOE溫區(qū)理論值較實(shí)驗(yàn)值下降得過(guò)快。原因：前提、沒(méi)有考慮低頻率振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn)。德拜模型在這一方面作了改進(jìn)，故能得到更好結(jié)果。德拜模型前提：①考慮了晶體中各質(zhì)點(diǎn)的相互作用；②對(duì)熱容的貢獻(xiàn)主要是頻率較低的聲頻支振動(dòng)（0?3max），光頻支振動(dòng)對(duì)熱容的貢獻(xiàn)很小，忽略；③把晶體看作連續(xù)介質(zhì)；④3max由分子密度和聲速?zèng)Q定。0D：德拜特征溫度進(jìn)步：考慮到了晶體中各質(zhì)點(diǎn)的相互作用。討論：（1）高溫時(shí)（T>>OD），Cv^3R，即杜隆一伯替定律形式。同時(shí)考慮到了頻率隨6= （T）3溫度和元素的變化，一般溫度下，較杜隆一伯替定律精確。。（2）低溫時(shí)（TVV。D），表明T趨于0時(shí)，熱容與T的3次方成比例地趨于0，與事實(shí)十分符合，較愛(ài)因斯坦模型進(jìn)步。評(píng)價(jià)： 一般場(chǎng)合己足夠精確。但隨著測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)其在低溫下還不能與實(shí)際完全相符；不能解釋超導(dǎo)現(xiàn)象；不完全適用于復(fù)雜化合物。原因：晶體畢竟不是一個(gè)連續(xù)體（如晶界、雜質(zhì)等缺陷）。對(duì)于金屬晶體，沒(méi)有考慮自由電子的貢獻(xiàn)等。熱膨脹：物體的體積或長(zhǎng)度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象。也就是所謂的熱脹冷縮現(xiàn)象。材料熱容與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式Cp=a+bT+cT-2熱膨脹的物理本質(zhì)（機(jī)理）實(shí)際上物體溫度升高，由于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加劇，將引起質(zhì)點(diǎn)平均距離增大，從而導(dǎo)致物體熱膨脹鍵強(qiáng)、晶體結(jié)構(gòu)對(duì)熱膨脹的影響：鍵強(qiáng)：鍵強(qiáng)越大的材料膨脹系數(shù)越小，如陶瓷為共價(jià)或離子鍵，膨脹系數(shù)小。晶體結(jié)構(gòu)：化學(xué)組成同，但晶體結(jié)構(gòu)不同，如石英玻璃與多晶石英。哪個(gè)a大？結(jié)構(gòu)緊密的晶體a大，類似非晶態(tài)玻璃那樣結(jié)構(gòu)松散的材料a小。因結(jié)構(gòu)疏松的材料內(nèi)部空隙較多，溫度升高，質(zhì)點(diǎn)振幅增大，質(zhì)點(diǎn)間距離的增大部分被結(jié)構(gòu)內(nèi)的空隙所容納，整個(gè)材料宏觀上a小。多晶石英：12X10-6K-1；石英玻璃：0.5X10-6K-1固體物質(zhì)導(dǎo)熱機(jī)理：主要依靠晶格振動(dòng)的格波和自由電子金屬材料：有大量的自由電子，可迅速實(shí)現(xiàn)傳熱，故入一般很大。晶格振動(dòng)對(duì)金屬導(dǎo)熱的貢獻(xiàn)很次要非金屬材料：自由電子極少，導(dǎo)熱主要依靠晶格振動(dòng)的格波可見，材料依靠晶格熱振動(dòng)的導(dǎo)熱有兩種機(jī)制，即聲子導(dǎo)熱與光子導(dǎo)熱，溫度不太高時(shí)光子導(dǎo)熱可忽略，高溫時(shí)光子導(dǎo)熱不可忽視熱導(dǎo)率公式：x=-evl c：聲子比熱容，V:聲子平均速度，l:聲子平均自由程。 3l的影響因素：①格波中耦合作用（振動(dòng)中的非線性）越強(qiáng)，不同頻率格波傳播中相互干擾越嚴(yán)重，聲子間碰撞越嚴(yán)重，l減小，熱導(dǎo)率降低。②晶體中缺陷、雜質(zhì)即晶界都會(huì)引起聲子散射，l減小，熱導(dǎo)率降低。③頻率越低，波長(zhǎng)越大，傳播越易繞過(guò)缺陷，l大，熱導(dǎo)率降高。④溫度升高，聲子碰撞機(jī)會(huì)增多，l減小。但減小有限度，高溫下l最小值為幾個(gè)晶格間距；反之，低溫時(shí)最大為一個(gè)晶粒尺寸。熱穩(wěn)定性材料承受溫度的急劇變化而不致破壞的能力（又稱抗熱震性）。材料受熱沖擊時(shí)的損壞有兩種類型：抗熱沖擊斷裂性：抵抗熱沖擊時(shí)發(fā)生瞬時(shí)斷裂的能力（玻璃、陶瓷等）；抗熱沖擊損傷性：熱沖擊循環(huán)作用下，材料表面開裂、剝落，并不斷發(fā)展最終碎裂或變質(zhì)（含微孔的材料、非均質(zhì)金屬陶瓷等）。抗熱沖擊斷裂，以強(qiáng)度一應(yīng)力為判據(jù)，認(rèn)為材料中熱應(yīng)力達(dá)到抗張強(qiáng)度極限后就產(chǎn)生開裂。一旦有裂紋成核就會(huì)導(dǎo)致材料的完全破壞。這樣導(dǎo)出的結(jié)果只適用于一般的玻璃、陶瓷和電子陶瓷等?？篃釠_擊損傷：以彈性應(yīng)變能二斷裂能為判據(jù)，適用于含微孔材料、非均質(zhì)金屬陶瓷提高抗熱沖擊斷裂性能的措施：提高。，降低E,使。/E提高提高入，使R提高減小材料熱膨脹系數(shù)減小材料表面散熱系數(shù)h減小材料有效厚度以上措施是針對(duì)密實(shí)性陶瓷材料、玻璃等，提高抗熱沖擊斷裂性能而言。但對(duì)多孔、粗粒、干壓和部分燒結(jié)的制品，要從抗熱沖擊損傷性來(lái)考慮。如耐火磚的熱穩(wěn)定不夠，表現(xiàn)為層層剝落，這是表面裂紋、微裂紋擴(kuò)展所致。材料具有高E和低的極限強(qiáng)度，材料具有更低的彈性應(yīng)變能釋放率；另一方面，提高材料的斷裂表面能。第二章能帶里理論認(rèn)為，晶體中價(jià)電子是公有化的，其能量是量子化的，每個(gè)能級(jí)只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。由于晶體中電子能級(jí)間的間隙很小，可以把能級(jí)分布看成是準(zhǔn)連續(xù)的，稱為能帶能帶分裂的寬度叫能隙； 能帶對(duì)應(yīng)的能隙叫禁帶;具有空能級(jí)價(jià)帶中的電子是自由的，在外電場(chǎng)的作用下參與導(dǎo)電，這樣的價(jià)帶叫導(dǎo)帶能帶理論解釋導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體間導(dǎo)電性的區(qū)別：導(dǎo)體：價(jià)帶與導(dǎo)帶重疊，無(wú)禁帶?；騼r(jià)帶未被電子填滿，這種價(jià)帶本身即為導(dǎo)帶。這兩種情況下價(jià)電子都是自由的，就像金屬具有大量的這樣的自由電子，所以具有很強(qiáng)的導(dǎo)電能力。半導(dǎo)體和絕緣體：滿價(jià)帶和空導(dǎo)帶之間具有禁帶。?半導(dǎo)體：禁帶寬度小，在熱、光等作用下，價(jià)帶中的部分電子有可能獲得足夠的能量而越過(guò)禁帶到達(dá)其上面的空帶形成導(dǎo)帶，且價(jià)帶中出現(xiàn)了電子留下的空穴。導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴在電場(chǎng)作用下定向移動(dòng)產(chǎn)生電流。參加導(dǎo)電的電子和空穴濃度相等，稱本征導(dǎo)電，這種半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性影響很大，如Si中摻入十萬(wàn)分之一的B，其導(dǎo)電性提高14倍。摻雜半導(dǎo)體又分為n型和p型，n型載流子主要是導(dǎo)帶中的電子，p型中主要是空穴。?絕緣體：禁帶寬度很大，電子很難越過(guò)禁帶到達(dá)其上面的空帶，外電場(chǎng)的作用下幾乎不產(chǎn)生電流。金屬電阻的來(lái)源：晶體點(diǎn)陣離子的熱振動(dòng)及晶體點(diǎn)陣的不完整性(晶體中異類原子、位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷等)使晶體點(diǎn)陣的周期性遭到破壞，晶體中的電子波就會(huì)受到散射，減小，導(dǎo)電性降低。馬基申定律馬基申等人把固溶體電阻率看成由金屬基本電阻率P(T)和殘余電阻P殘組成。即P=P(T)+p殘稱為馬基申定律對(duì)金屬導(dǎo)電性的影響受力情況拉力：彈性范圍內(nèi)單向拉伸或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力提高金屬P,并有p=po(1+ayb)壓力：對(duì)大多數(shù)金屬，受壓力情況下P降低，并有p=po(1+甲p)原因：金屬在壓力作用下原子間距縮小，內(nèi)部缺陷的形態(tài)、電子結(jié)構(gòu)、費(fèi)米面和能帶結(jié)構(gòu)以及電子散射機(jī)制等都將生變化，引起金屬的導(dǎo)電性能變化。尤其對(duì)過(guò)渡族金屬，由于其內(nèi)部存在著具有能量差別不大的未填滿電子的殼層，在壓力的作用下，有可能使外殼層電子轉(zhuǎn)移到未填滿的內(nèi)殼層，這就必然會(huì)表現(xiàn)出性能的變化。金屬經(jīng)塑性形變Pl的原因：冷加工使晶體點(diǎn)陣發(fā)生畸變和缺陷，從而增加了電子散射的幾率；同時(shí)冷加工也會(huì)引起金屬原子間結(jié)合鍵的變化，導(dǎo)致原子間距的改變。晶體缺陷：空位、位錯(cuò)、間隙原子及它們的組合等晶體缺陷使金屬電阻率增加。導(dǎo)體與半導(dǎo)體隨溫度變化不一樣的原因？金屬導(dǎo)電性一般隨溫度升高而降低，而半導(dǎo)體導(dǎo)電性隨溫度升高而升高金屬材料隨溫度升高，離子熱振動(dòng)的振幅增大，電子就愈易受到散射，可認(rèn)為口與溫度成正比，則P也與溫度成正比。這些因素使電子運(yùn)動(dòng)的自由程減小，散射幾率增加而導(dǎo)致導(dǎo)電性降低。半導(dǎo)體的電子和空穴對(duì)是由熱激活產(chǎn)生的，其濃度與溫度成指數(shù)關(guān)系，溫度升高時(shí)，電子和空穴的濃度成指數(shù)上升，導(dǎo)電能力升高。本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體的電學(xué)特性？本征半導(dǎo)體在純凈無(wú)缺陷的半導(dǎo)體單晶中，參加導(dǎo)電的電子和空穴濃度相等。在本征半導(dǎo)體中人為地?fù)饺?價(jià)元素或3價(jià)元素將分別獲得N型（電子型）雜質(zhì)半導(dǎo)體和P型（空穴型）雜質(zhì)半導(dǎo)體。對(duì)于N型半導(dǎo)體多數(shù)載流子為自由電子較本征半導(dǎo)體顯著增多且與空穴多，導(dǎo)電性能大幅度提高。對(duì)于P型半導(dǎo)體多數(shù)載流子空穴較本征半導(dǎo)體顯著增多且比自由電子多，導(dǎo)電性能大幅度提高電介質(zhì)的極化介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，其內(nèi)部的束縛電荷發(fā)生彈性位移和偶極子定向取向，從而產(chǎn)生表面感應(yīng)電荷的現(xiàn)象。介質(zhì)極化的基本形式1）電子式極化（電子位移極化）2）離子式極化（離子位移極化）a.離子彈性位移極化b.熱離子極化（離子松弛式位移極化）：3）偶極子極化（固有電矩的轉(zhuǎn)向極化）4）空間電荷極化介電強(qiáng)度：發(fā)生擊穿時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度稱擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度Eb，此時(shí)所加電壓稱擊穿電壓Ub即耐電強(qiáng)度或介電強(qiáng)度。Eb=Ub/dd:擊穿處材料厚度。介電常數(shù)又可理解為單位電場(chǎng)強(qiáng)度下單位體積中所存儲(chǔ)的能量。介質(zhì)損耗形式：1）電導(dǎo)（或漏導(dǎo)）損耗2）極化損耗3）電離損耗擊穿形式:1）電擊穿2）熱擊穿3）化學(xué)擊穿.超導(dǎo)電性：一定條件下（溫度、磁場(chǎng)、壓力），材料的電阻突然消失的現(xiàn)象。材料失去電阻的狀態(tài)稱為超導(dǎo)態(tài)，存在電阻的狀態(tài)稱為正常態(tài)，具有超導(dǎo)態(tài)的材料稱為超導(dǎo)體。材料由正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為臨界溫度（Tc）兩個(gè)基本特性1） 完全導(dǎo)電性：即電阻為0將超導(dǎo)體在室溫下做成園環(huán)放入磁場(chǎng)中后，溫度降至Tc以下使之轉(zhuǎn)入超導(dǎo)態(tài)，突然去掉H，則環(huán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流永不衰竭，稱永久電流，電流不變，使環(huán)內(nèi)磁通不變，稱凍結(jié)磁通。2） 完全抗磁性（邁斯納效應(yīng)）先將超導(dǎo)體冷卻至超導(dǎo)態(tài)，然后加磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)不能進(jìn)入超導(dǎo)體內(nèi)。若在常溫下將超導(dǎo)體先放入磁場(chǎng)內(nèi)，則有磁力線穿過(guò)超導(dǎo)體，然后再將超導(dǎo)體冷卻至Tc以下，發(fā)規(guī)磁場(chǎng)從超導(dǎo)體內(nèi)被排出，即超導(dǎo)體內(nèi)無(wú)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B為零。這一現(xiàn)象說(shuō)明了超導(dǎo)體具有完全的抗磁性。三個(gè)重要指標(biāo)及影響因素：1） 臨界轉(zhuǎn)變溫度Tc：希望其越高越好，有利于應(yīng)用。高分辨顯微鏡中，Tc從原來(lái)的35K升高至100K以上，就可液氦f液氮2） 臨界磁場(chǎng)強(qiáng)度Hc當(dāng)TVTc時(shí)，將超導(dǎo)體放入磁場(chǎng)，若H>Hc，磁力線穿過(guò)超導(dǎo)體，超導(dǎo)體被破壞至正常態(tài)。Hc即使超導(dǎo)體被破壞為正常態(tài)的最小磁場(chǎng)強(qiáng)度。Hc與溫度有關(guān)，溫度越低，Hc越高。3） 臨界電流密度Jc超導(dǎo)體內(nèi)輸入電流時(shí)，產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)此磁場(chǎng)與外磁場(chǎng)之和超過(guò)Hc時(shí)，超導(dǎo)態(tài)被破壞，這時(shí)的輸入電流為臨界電流Ic，相應(yīng)的電流密度為臨界電流密度。即使超導(dǎo)體保持超導(dǎo)態(tài)的最大電流密度。三個(gè)基本熱電效應(yīng):賽貝克效應(yīng)、玻爾帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)第一熱電效應(yīng)一一塞貝克效應(yīng)兩種導(dǎo)體組成一閉合回路時(shí)，若兩接頭處存在溫度差，則回路中將產(chǎn)生電勢(shì)及電流，這種現(xiàn)象稱塞貝克效應(yīng)，產(chǎn)生的電勢(shì)稱溫差電勢(shì)或熱電勢(shì)，電流稱熱電流，上述回路稱