上海大学材料结构性能与应用思考题
材料结构与性能答案

一、名词解释:1.大分子(macromolecule):由大量原子组成的,具有相对高的分子质量或分子重量聚合物分子:也叫高聚物分子,通常简称为高分子。
就字面上它是一个由许多(poly)部分(mer)组成的分子,然而它的确包含多重重复之意。
它意味着:(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节);(2) 并且只有一种或少数几种链节;(3) 这些需要的链节多重重复重现。
2.共聚物:共聚物一词在历史上指由能自身均聚的单体聚合而生成的聚合物3.结晶度(degree of crystallinity):结晶高聚物结晶部分量地多少。
分为质量结晶度和体积结晶度4.等同周期(identity spacing):高分子晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离,又称高分子晶体的晶胞结构重复单元。
构成高分子晶体的晶胞结构重复单元有时与其化学重复单元不相同。
5.结晶过程:物质从液态(溶液或熔融状态)或气态形成晶体的过程。
二、概念区分:1、微构象(microconformation)与宏构象(macroconformation)微构象:即高分子的主链键构象,即是高分子主链中一个键所涉及的原子或原子团的构象宏构象:沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象,它决定高分子的形状微构象指高分子主链键构象。
宏构象指整个高分子链的形态。
由于微构象的变化所导致的高分子的宏观形态(morphology)2、应力(stress)与应变(strain)应力(σ)是受力物体截面上内力的集度,即单位面积上的作用力应变(ε):在外力作用下,材料的几何形状和尺寸发生的变化σ=Eε,E是弹性模量。
3、侧基(side group)与端基(end group)侧基:侧基是一个主链上的分支,既不是低聚物的也不是高聚物的。
端基:端基是大分子或低聚物分子末端的结构单元4、初期结晶(primary crystallization)与二次结晶(secondary crystallization)初期结晶:物质从液态(溶液或熔融状态)或气体形成晶体。
上海大学材料科学基础习题集 完整版115页

没有目标的人很容易中途放弃,一定坚持自己的目标!①如果你现在有目标院校,那最好不过了,去查找或者咨询历年的分数线,包括单科线、初试线、复试线。
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第一章要求掌握的内容第一节晶体与非晶体,晶体结构与空间点阵,晶胞与原胞,晶系,布拉菲点阵,点阵常数。
第二节晶面指数、晶向指数的确定,晶面族,晶向族,晶带轴,晶面与晶向平行或垂直。
第三节面心立方、体心立方、密排六方晶胞结构,原子数,配位数,紧密系数,间隙种类,间隙大小(定性),间隙位置,第四节面心立方和密排六方的堆垛方式,堆垛层错第一章(一)内容及习题引言金属由于其性能的多样性,而被人们广泛的应用。
金属的性能由其成分、结构所决定。
成分、结构、性能之间的关系,以及它们的变化规律,构成了本课程的基础。
金属(或非金属)在固态通常是晶体,故金属的结构通常被称为金属的晶体结构。
第一章介绍的是学习和研究晶体结构所需要掌握的一些基本知识――晶体学基础。
本节课要求1 要求掌握“晶体与非晶体、晶体结构与空间点阵、晶胞与原胞、晶系、布拉菲点阵、点阵常数”概念,理解布拉菲点阵的唯一性。
2 看完第一节,并完成习题1~3。
习题1描述晶体与非晶体的区别,从结构、性能等方面。
2何谓空间点阵,简述晶体结构与空间点阵的区别。
3 对于图1-4(n)的面心立方点阵,如果在该点阵的上下两个底面的面中心各添加一个阵点,请问,新的结构是属于14种空间点阵的哪一种。
上交大考研材料简答题答案

何谓金属的塑性简要分析影响金属塑性的因素。
塑性是指金属在外力作用下,能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。
影响金属塑性的因素包括以下两个方面:●金属的内在因素如晶格类型、化学成分、组织状态等●变形的外部条件如变形温度、应变速率、变形的力学状态等。
什么是塑性加工塑性加工有何优点?金属材料在一定的外力作用下,利用其塑性而使其成形并获得一定力学性能的加工方法称为塑性加工。
塑性加工主要优点:●金属材料在塑性成形过程中组织改善性能提高。
●材料利用率高流线分布合理。
●用塑性成形方法得到的工件可以达到较高的精度。
●生产效率高适于大批量生产。
如何提高金属的塑性?提高塑性的基本途径:●提高材料成分和组织的均匀性。
●合理选择变形温度和应变速率。
●选择三向压缩性较强的变形方式。
●减少变形的不均匀性。
金属塑性成形中摩擦的特点。
伴随有变形金属的塑性流动。
●接触面上压强高。
●实际接触面大。
不断有新的摩擦面产生。
●常在高温下产生摩擦。
摩擦对塑性成形有哪些有利和不利的影响。
有利影响:●可以利用摩擦阻力来控制金属流动方向。
例如开式模锻时,可以利用飞边桥部摩擦力来保证金属充填模腔。
●辊锻和轧制时凭借摩擦力把坯料送进轧辊等不利影响:●它使所需的变形力和变形功率增大●引起不均匀变形,产生附加应力,从而导致工件开裂●使工件脱模困难,影响生产效率●增加工具的磨损,缩短模具的使用寿命单晶体塑性变形的基本方式是什么?多晶体变形的特点是什么?单晶体的塑性变形主要是通过滑移和孪生两种方式进行。
多晶体变形的特点:●各晶粒变形不同步●各晶粒变形不自由●各晶粒变形不均匀为什么静水压力越大金属的塑性越高?●拉伸应力促进晶间变形,加速晶界破坏,而压缩应力抑制或减少晶间变形。
随着三向压缩作用增强,晶间变形越加难以进行,因而改变了金属的塑性●压应力有利于抑制或消除晶体中由于塑性变形而引起的各种微观损伤,而拉应力则相反,它促进各种损伤发展,扩大。
●当变形体内原来存在脆性杂质,微观裂纹,液态相等缺陷时,三向压应力能抑制这些缺陷,全部或部分消除其危害性。
材料性能学-部分习题答案

第一章材料的弹性变形一、填空题:1.金属材料的力学性能是指在载荷作用下其抵抗变形或断裂的能力。
2. 低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
3. 线性无定形高聚物的三种力学状态是玻璃态、高弹态、粘流态,它们的基本运动单元相应是链节或侧基、链段、大分子链,它们相应是塑料、橡胶、流动树脂(胶粘剂的使用状态。
二、名词解释1.弹性变形:去除外力,物体恢复原形状。
弹性变形是可逆的2.弹性模量:拉伸时σ=EεE:弹性模量(氏模数)切变时τ=GγG:切变模量3.虎克定律:在弹性变形阶段,应力和应变间的关系为线性关系。
4.弹性比功定义:材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,又称为弹性比能或应变比能,表示材料的弹性好坏。
三、简答:1.金属材料、瓷、高分子弹性变形的本质。
答:金属和瓷材料的弹性变形主要是指其中的原子偏离平衡位置所作的微小的位移,这部分位移在撤除外力后可以恢复为0。
对高分子材料弹性变形在玻璃态时主要是指键角键长的微小变化,而在高弹态则是由于分子链的构型发生变化,由链段移动引起,这时弹性变形可以很大。
2.非理想弹性的概念及种类。
答:非理想弹性是应力、应变不同时响应的弹性变形,是与时间有关的弹性变形。
表现为应力应变不同步,应力和应变的关系不是单值关系。
种类主要包括滞弹性,粘弹性,伪弹性和包申格效应。
3.什么是高分子材料强度和模数的时-温等效原理?答:高分子材料的强度和模数强烈的依赖于温度和加载速率。
加载速率一定时,随温度的升高,高分子材料的会从玻璃态到高弹态再到粘流态变化,其强度和模数降低;而在温度一定时,玻璃态的高聚物又会随着加载速率的降低,加载时间的加长,同样出现从玻璃态到高弹态再到粘流态的变化,其强度和模数降低。
时间和温度对材料的强度和模数起着相同作用称为时=温等效原理。
四、计算题:气孔率对瓷弹性模量的影响用下式表示:E=E0 (1—1.9P+0.9P2)E0为无气孔时的弹性模量;P为气孔率,适用于P≤50 %。
上海市考研材料科学与工程复习资料材料学基础与工程应用解析

上海市考研材料科学与工程复习资料材料学基础与工程应用解析材料科学与工程是一门研究物质结构、性能和加工制备的学科,是当前对材料进行研究和应用的重要学科之一。
在上海市考研中,材料科学与工程是一个重要的专业方向,需要学生对材料学基础知识和工程应用进行深入的理解和掌握。
本文将对上海市考研材料科学与工程的复习资料以及材料学基础与工程应用进行解析。
一、复习资料选择考研复习资料的选择对于备战考试非常重要。
对于材料科学与工程专业的考研复习,建议选择系统全面、权威可靠的教材和资料。
以下是一些常用的复习资料:1.材料学基础方面:《材料力学基础》、《材料科学基础》、《材料学导论》等。
2.材料工程应用方面:《材料加工原理与技术》、《材料表面工程》、《材料热处理与性能》等。
3.综合复习资料:《全国研究生入学考试全程指导系列》、《研究生择业指导与就业视域设计》等。
以上仅为参考,考生可以根据自身情况选择合适的复习资料。
二、材料学基础解析材料学基础是材料科学与工程的核心内容,对于考研复习来说尤为重要。
首先要理解和掌握材料科学的基本概念和基本原理,包括材料的结构、性能、制备和改性等。
此外,对于各类材料的特点和应用也需要进行深入的了解。
在复习材料学基础过程中,可以按照以下步骤进行:1.了解材料的基本分类:根据材料的组成和性质,将材料分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
对于每一类材料,了解其基本特点、结构和应用。
2.学习材料的物理性能:材料的物理性能包括密度、热膨胀系数、导热性、热导率等。
理解每一种性能的定义和测量方法。
3.研究材料的力学性能:力学性能包括弹性、塑性、断裂和疲劳等。
学习材料的力学性能对于选择合适的材料、设计合理的材料结构具有重要意义。
4.了解材料的组织结构:材料的组织结构对于材料的性能和应用起着决定性作用。
学习材料的晶体结构和非晶态结构,了解材料的相变和晶体缺陷等。
5.掌握材料的改性和制备方法:对于材料的改性和制备方法,掌握一些常用的技术和工艺,如材料的合金化、热处理和表面改性等。
《材料性能学》课后答案

《工程材料力学性能》(第二版)课后答案第一章材料单向静拉伸载荷下的力学性能一、解释下列名词滞弹性:在外加载荷作用下,应变落后于应力现象。
静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材科从变形到断裂所消耗的功。
弹性极限:试样加载后再卸裁,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力。
比例极限:应力—应变曲线上符合线性关系的最高应力。
包申格效应:指原先经过少量塑性变形,卸载后同向加载,弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)增加;反向加载时弹性极限(ζP)或屈服强度(ζS)降低的现象。
解理断裂:沿一定的晶体学平面产生的快速穿晶断裂。
晶体学平面--解理面,一般是低指数,表面能低的晶面。
解理面:在解理断裂中具有低指数,表面能低的晶体学平面。
韧脆转变:材料力学性能从韧性状态转变到脆性状态的现象(冲击吸收功明显下降,断裂机理由微孔聚集型转变微穿晶断裂,断口特征由纤维状转变为结晶状)。
静力韧度:材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。
是一个强度与塑性的综合指标,是表示静载下材料强度与塑性的最佳配合。
二、金属的弹性模量主要取决于什么?为什么说它是一个对结构不敏感的力学姓能?答案:金属的弹性模量主要取决于金属键的本性和原子间的结合力,而材料的成分和组织对它的影响不大,所以说它是一个对组织不敏感的性能指标,这是弹性模量在性能上的主要特点。
改变材料的成分和组织会对材料的强度(如屈服强度、抗拉强度)有显著影响,但对材料的刚度影响不大。
三、什么是包辛格效应,如何解释,它有什么实际意义?答案:包辛格效应就是指原先经过变形,然后在反向加载时弹性极限或屈服强度降低的现象。
特别是弹性极限在反向加载时几乎下降到零,这说明在反向加载时塑性变形立即开始了。
包辛格效应可以用位错理论解释。
第一,在原先加载变形时,位错源在滑移面上产生的位错遇到障碍,塞积后便产生了背应力,这背应力反作用于位错源,当背应力(取决于塞积时产生的应力集中)足够大时,可使位错源停止开动。
材料力学实验思考题答案

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。
上海市考研材料科学备考攻略重要知识点整理突破材料科学难题

上海市考研材料科学备考攻略重要知识点整理突破材料科学难题材料科学作为一门应用科学,涉及到物质的结构、性质以及制备技术等多个方面。
在上海市考研中,材料科学作为一个重要的学科,备考的难度不可小觑。
为了帮助考生更好地备考和突破材料科学的难题,本篇文章将重点整理上海市考研材料科学的重要知识点,并提供备考攻略。
一、材料结构与性能1.1 晶体结构与晶粒晶体结构是材料基本组成单元的排列方式,它直接影响材料的性能。
晶体结构包括原子的排列方式、晶格常数等。
晶粒是大量晶体排列的一种规则性现象,晶粒边界对材料的力学性能等起着重要作用。
1.2 缺陷与材料性能缺陷是材料中不完整的位置或缺失的原子。
三种常见的缺陷是点缺陷、线缺陷和面缺陷。
缺陷会对材料的机械性能、导电性能等产生重要影响。
1.3 金属、陶瓷与聚合物材料的结构与性能金属、陶瓷和聚合物是材料科学中的三大类材料。
它们的结构和性能差异很大,分别适用于不同的工程领域。
了解它们的结构和性能是备考过程中的重要内容。
二、材料制备与加工工艺2.1 金属材料的制备和加工工艺金属材料制备方式包括冶炼、粉末冶金和金属材料加工等。
掌握各种制备方法的原理和特点,对备考材料科学专业考试至关重要。
2.2 陶瓷材料的制备和加工工艺陶瓷材料是一种非金属无机材料,制备过程包括烧结、溶胶-凝胶法等。
熟悉陶瓷材料的制备和加工工艺,有助于理解材料的微观结构和宏观性能。
2.3 聚合物材料的制备和加工工艺聚合物材料的制备与加工工艺主要包括聚合反应、挤出、注塑等。
不同的制备方法会影响聚合物材料的结构和性能。
三、材料性能测试与分析3.1 金属材料的性能测试与分析金属材料性能测试包括力学性能、热学性能、电学性能等多个方面。
了解测试方法和原理,能够准确评估金属材料的性能。
3.2 陶瓷材料的性能测试与分析陶瓷材料的性能测试与分析主要包括硬度测试、断裂韧性测试等。
这些测试方法对于评估陶瓷材料的性能至关重要。
3.3 聚合物材料的性能测试与分析聚合物材料的性能测试与分析包括力学性能、热学性能、流变性能等。
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材料物理结构与性能思考题1.画图说明:“1+1>2”复合效应和“0+0>0”的复合效应?答:1+1>2这个效应意味着两种不同常规物质的组成/复合可导致其复合材料性能的显著增强,远远大于原常规物质的性能。
其性能得到了数量级上的提高,使材料“旧貌换新颜”。
0+0>0指两种不同常规物质的组合/复合可导致全新的、原常规物质所不具有的性能,使材料的某种性能“无中生有”。
产生“1+1>2”复合效应的途径合理选择组成物质及设计组成方式;利用组成物质之间的相互作用(如界面);纳米尺度的结构组成。
如金属的弥散强化、陶瓷的弥散增韧产生“0+0>0”复合效应的途径利用耦合作用;纳米尺度结构组成;周期结构组成;这些机制可能单独起作用、或并存。
如通过耦合作用产生巨磁电效应。
2.举例说明原子的结合几种方式?答:原子的结合方式主要有以下几种:离子结合(离子键);共价结合(共价键);分子结合(范德瓦耳斯结合);金属结合(金属键)。
(此外还有一种称为氢键的,其性质结业化学键和范德瓦耳斯力之间。
)离子结合:例如Na和Cl反应,Na的3s轨道电子跑到Cl的3p轨道上,使两元素的最外层轨道都成为填满状态。
由于Na失去一个电子形成Na+具有氖的电子结构,Cl得到一个电子形成Cl-,具有氩的电子结构,Na+和Cl-因带有异性电荷而互相吸引,这种结合方式即称为离子结合,键合类型称为离子键。
共价结合:例如,两个氢原子共享它们之间的两个电子,形成氢分子;两个氯原子共享它们之间的两个电子,形成氯分子。
分子结合:大部分有机化合物的晶体及CO2、H2、O2等在低温下形成的晶体都是分子晶体,金属结合:元素周期表中I 、II、III族元素的原子如Cu、Na等在满壳层外有一个或几个价电子,当大量的原子相互接近并聚集为固体时,其中大部分或全部原子会丢失价电子,并为全体所共有,这些公有化的电子叫做自由电子,它们在正离子之间自由运动,形成所谓电子云,正离子和电子云之间的库仑作用力使全部离子结合起来,同时又为Pauli斥力所平衡,这种结合即为金属结合,键合类型称为金属键。
(氢键:氢键是一种极性分子键,存在于HF、H2O、NF3等分子间,如纤维素,尼龙和蛋白质等分子有很强的氢键。
)3.说明温度对金属电阻的影响?答:温度是强烈影响材料许多物理性能的外部因素。
由于加热时发生点阵振动特征和振幅的变化,出现相变、回复、空位退火、再结晶以及合金相成分和组织的变化,这些现象往往对电阻的变化显示出重要的影响。
一般来说:金属的温度越高,电阻也越大。
在绝对零度下化学上纯净又无缺陷的金属,其电阻等于零。
随着温度的升高,金属电阻也在增加。
无缺陷理想金属的电阻是温度的单值函数,如右图曲线1,如果在晶体中存在少量杂质和结构缺陷,那么电阻与温度的关系曲线如2和3。
普通金属电阻与温度的典型关系如下图所示最后应该指出的是。
过渡族金属的电阻与温度的关系经常出现反常,特别是具有铁磁性的金属在发生磁性转变时,电阻率出现反常。
4.简要说明电极化的几种类型答:电极化机制总共包括:电子的位移极化;离子的位移极化;固有电矩的转向极化;空间电荷极化。
电子的位移极化:由于电场的作用,组成介质的原子(或离子)中的电子云发生畸变,其重心对原子核产生位移,介质内部感应出电矩。
这种电极化是原子(或离子)的畸变极化,但常被称为电子的位移极化。
离子的位移极化:由于电场的作用,介质分子中的离子间距和键间角发生变化,因而产生感应电矩,这种极化称为离子的位移极化。
固有电矩的转向极化:在外电场作用下,电介质极性分子的固有电偶极矩沿电场方向转向而产生宏观的感应电偶极矩,这种极化称为转向极化。
空间电荷极化:在外场作用下介质中的少量载流子会发生漂移并为势阱捕获,也可能在不均匀的夹层界面上堆积起来而形成空间电荷的积累。
由这种介质中空间电荷的移动形成的极化称为空间电荷极化。
5.物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性,试说明其各自的特点并分别举出两种以上具有这些特性的物质答:抗磁性:抗磁性物质当受到外磁场H作用后,感生出与H方向相反的磁化强度,χd<0,χd一般为10-5的数量级。
这些物质的磁化曲线为一直线。
如:惰性气体He、Ne、Ar。
顺磁性:某顺磁性物质当受到外磁场H作用后,感生出与H方向相同的磁化强度,χp>0,但数值很小,一般为10-3-10-6数量级,顺磁性物质χ随温度变化的关系服从居里-外斯定律。
如:含有过渡元素的盐类,以及稀土元素,它们都有强的顺磁性,还有铝、铂等金属,都属于顺磁物质。
铁磁性:这种物质在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和,磁化率χ>0,数量级为10-106,磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线形的复杂函数关系。
当铁磁性物质的温度比某一临界温度Tc高时,铁磁性将转变为顺磁性,并服从居里-外斯定律。
Tc称为居里温度。
铁磁性物质举例:Fe、Co和Ni。
亚铁磁性:宏观磁性与铁磁性相同,仅仅是磁化率稍低些,大约是100-103数量级。
它们的内部磁结构却与反铁磁性的相同,但相反排列的磁矩不等量。
举例:磁铁矿(Fe3O4)、铁氧体。
反铁磁性:这类磁体的χ是小的正数,在温度低于某温度时,它的磁化率同磁场的取向有关;高于这个温度,其行为像顺磁体。
具体材料有铬、氧化锰等。
6.画图说明光的折射和反射现象答:光波从一种介质进入另一种介质时,在两种介质的界面上会发生反射和折射,如下图所示7.举例说明热分析在材料科学中的应用答:1. 定量测定混合物组成,如通过分析草酸钙和草酸镁的TG曲线,以及草酸盐的TG曲线,可以实现不经分离就能同时测定Ca和Mg离子的目的。
2. 化合物的分离和结构分析,已发现有些物质例如稀土元素,因其价数、离子半径相近,用化学法分离就十分困难。
但如果先将各稀土化合物进行TG、DTA(或DSC)分析,掌握其分解情况,使一部分组分转变成难溶于水的氧化物或碱式盐,未分解的进入溶液,如此重复操作即可达到分离的目的。
3、利用DTA或DSC测定混合物中组分含量。
这一方法是以建立峰面积与物质的量之间的关系为基础的,有标准曲线法、峰面积直接比较法和差示法等。
8.高温蠕变三个阶段的变形机理答:高温下,晶界在外力作用下发生相对滑动,引起明显的塑性变形①位错滑移蠕变机理一定应力下,位错滑移→塑性变形→位错塞积,运动受阻,在高温下,热激活作用使得位错突破阻力滑移,继续产生塑性变形。
位错运动机理:该机理认为材料的蠕变是材料内部离子间的库仑力作用的结果;同时指出了材料在高温和低温时蠕变的速度和应力的关系是不同的;②扩散蠕变机理较高温度下,原子、空位发生热激活扩散,外力作用下,定向扩散,从而引起晶粒沿拉伸方向伸长→晶体产生蠕变。
扩散蠕变机理:该机理认为材料内部的空位浓度差是产生蠕变的主要原因;并且认为空位浓度的变化量与材料的外加应力成正比,同时晶界对空位的消失和产生起主要作用;③晶界滑动蠕变机理高温下,晶界在外力作用下发生相对滑动,引起明显的塑性变形。
晶界滑移机理:该理论指出,材料的蠕变与材料中的液相的关系。
当材料中不存在液相时,蠕变速率与应力的平方成正比,并且晶界旁边的位错变形支配整个过程;当材料中存在液相时,材料的蠕变速率与应力的一次方成正比。
9.疲劳寿命的估算答:1.名义应力法:名义应力法是最早出现的一种疲劳寿命估算方法,它实际上是一个传统的安全寿命估算方法。
名义应力法假定:对于相同材料制成的任意构件,只要应力集中系数KT相同,载荷谱相同,则它们的寿命相同2.局部应力应变法:局部应力应变法是20世纪60年代中期以后逐步形成的一种疲劳寿命预测方法,它以缺口根部的局部应力应变历程为依据,再结合材料相应的疲劳特性曲线进行寿命估算。
局部应力应变法的基本假设是:若同种材料制成的构件危险部位的最大局部应力应变历程与一个光滑试件的应力应变历程相同,则它们的疲劳寿命相同。
10.金属材料的常规力学性能?答:金属材料的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力。
其中包括:强度和塑性,如屈服强度、抗拉强度、断裂强度、冲击韧性、硬度、疲劳强度和蠕变强度,以及延伸率和断面收缩率,它们是衡量材料性能极其重要的指标。
11.写出面心立方、体心立方、密排六方的滑移系答:面心立方金属的滑移面(密排面)为{111},共有4个,滑移方向为<110>,12个滑移系(111)[11—0]、(111)[101—]、(111)[01—1]、(1—11)[101]、(1—11)[01—1]、(1—11)[110]、……体心立方金属滑移面为{110},共有6个,滑移方向为<111>,每个滑移面有三个滑移方向,因此有12个滑移系。
密排六方金属滑移面为(0001),滑移方向为<1120>,滑移面包含3个滑移方向,故有3个滑移系。
如要画图参见材科基。
写法原则,滑移方向在滑移面上(即点乘为零)12.已知高压容器厚5mm,外径1500mm,σ=1800MPa,K IC=62MPa·m1/2,沿容器外壁脆裂纹长度0.22c=6mm,深度a=0.9mm。
问此容器能否在p=6MPa的压力下正常工作?答:根据材料力学,裂纹所受垂直拉应力为:2pD tσ= 将有关数据带入上式得:6 1.590020.005MPa MPa σ⨯==⨯ 由于0.29000.51800σσ== 不必考虑塑性区的修正c σ=对于表面半椭圆裂纹,Y =φ,当a/c=0.9/3=0.3时,查附录表得φ=1.10,将有关数值带入上式得1166c MPa MPa σ== 显然,c σσ<,不会发生爆破,可以正常工作。
13. F e-Fe 3C 相图及亚共析钢在不同热处理的组织答:亚共析刚原始组织是铁素体+珠光体,淬火后是板条马氏体或者是板条马氏体+片状马氏体的混合组织(取决于碳含量的多少),回火组织,低温回火是回火马氏体,中温回火是回火托氏体,高温回火是回火索氏体。
退火组织是铁素体+珠光体,(正火后的组织为铁素体+索氏体)。
Fe-Fe3C 相图如下图所示:14.在显微镜下如何区别滑移线和变形孪晶?答:滑移线:将表面抛光的单晶体进行塑性变形后在光学显微镜上观察,发现抛光表面有平行线条对其再次抛光后,滑移带消失。
变形孪晶:变形试样的抛光表面上可以看到浮凸,经重新抛光后,虽然表面浮凸可以去掉,但在偏光或浸蚀后仍能看到孪晶。
15.马氏体的强化答:1.相变强化:马氏体相变的切变特性造成了在马氏体晶体内产生大量的微观缺陷(如位错、孪晶及层错等等),使马氏体强化,称为相变强化。
2.固溶强化:过饱和的碳原子间隙式固溶造成,固溶的碳原子愈多,强化作用愈大。
3.时效强化:由于一般钢的Ms点均在室温以上,所以钢在淬火过程中,室温停留期间以及外力作用下,都将发生“自回火”过程而导致强度提高。