材料性能学课后习题与解答概述

内容发布更新时间 : 2024/11/16 23:51:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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c. 列出至少四条提高金属疲劳性能的措施

滑是疲劳源区的连续,程度随裂纹向前扩展而逐渐减弱,贝文线是最典型的特征。○3瞬断区断口粗糙,脆性断口呈结晶状,韧性断裂在心部平面应变区呈放射状或人字纹,边缘应力区有剪切唇存在。一般在疲劳源对侧。

3、计算:

a. 某材料的应力幅和失效循环周次如下:

应力幅(MPa) 失效循环周次(104) 500 1 400 7 350 10 275 100 250 >1000 225 >1000 试绘制S-N曲线,并确定疲劳极限;如设计要求最少疲劳寿命105次,则许用的最大循环应力是多少?

解:

解:○1喷丸处理○2表面热处理○3复合强化○4次载锻炼

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S—N曲线55050045040035030025020001020304050607080901000000000000循环周次/N×10^-4

由图知,疲劳极限=250MPa

设计寿命最少10^5时,最大需用循环应力为275MPa。

b. 某压力容器受到升压降压交变应力△σ=120MPa作用,计算得知该容器允许的临界裂纹长度2ac=125mm,检查发现该容器有一长度2a=42mm的周向穿透裂纹,假设疲劳裂纹扩展符合Paris公式,假设疲劳扩展系数C=2×10-10,n=3,试计算该容器的疲劳寿命和循环10万次后的疲劳裂纹长度是多少? 解:设裂纹为无线大板穿透裂纹,则

由Paris

应力幅/S公式

da?C(?KI)n得 dNKI???a ??KI????a N?1C(???)3?62.5?10^?321?10^?3a?3/2da

解得

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当N=10万次时

N=3016 2a=

1、名词解释: 磨损 接触疲劳

解:

第六章 磨损性能

磨损:物体表面相互摩擦时,材料自表面逐渐减少时的过程。 接触疲劳:两材料作滚动或滚动加滑动摩擦时,交变接触压应力

长期作用使得材料表面疲劳磨损,局部区域出现小片或者小块材料剥落而产生的疲劳。

2、简答

a. 简述常见的磨损类型和特点?如何提高材料的耐磨粒磨损抗力?

b. 试从提高材料疲劳强度、接触疲劳、耐磨性观点出发,分析化学热处理时应注意的事项。

解:化学热处理过程中采用球化退火处理和高温回火,减小碳化

物粒度并使之分布均匀。采取适当的去应力退火工艺使材料在一定范围内保持残余应力,提高疲劳强度和耐磨性。

解:常见的磨损类型和特点有○1粘着磨损,特点是机件表面有大

小不等的结疤。○2磨粒磨损,摩擦面上有擦伤或明显犁皱纹。○3腐蚀磨损,氧化磨损,磨损产物为氧化物如红褐色的三氧化二铁。○4接触疲劳磨损,出现许多豆状、贝壳状或不规则形状的凹坑。

提高磨粒磨损的抗力可以选用高硬度韧性好的材料或使用表面

硬化的材料。

c.述非金属材料陶瓷、高分子材料的磨损特点? 解:陶瓷材料对表面状态极为敏感,当气氛压力下降时,磨损率加大。高分子材料硬度虽然较低,但具有较大柔顺性,在不少场合下显示较高的抗划伤

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能力。对磨粒磨损具有良好的适应性、就范性和埋嵌性。

1、名词解释:

蠕变 蠕变极限 持久强度 应力松弛

解:

蠕变:金属在恒温、恒载荷下缓慢产生塑性变形的现象。 蠕变极限:金属材料在高温长期载荷作用下对塑性变形抗力指

标。

持久强度:在规定温度下,达到规定实验时间而不发生断裂的应

力值。

应力松弛:在规定温度和初始应力条件下,金属材料中的应力随

时间增加而减少的现象。

第七章 高温性能

2、简答

a. 列出至少四个提高金属蠕变性能的措施 b. 高温蠕变变形的机理有哪几种?

解:○1加入合金元素,形成固溶强化○2采用正火加高温回火工艺

进行热处理。○3控制晶粒尺寸○4控制应力水平

解:主要有位错滑移蠕变机理、扩散蠕变机理、晶界滑动蠕变机理、粘弹性机理。

3、计算:

稳态蠕变(即蠕变第二阶段)的本构方程ε=A·σn

·exp(-Q/RT),某耐热钢538℃下的蠕变系数A=1.16×10-24,n=8,激活能Q=100kcal/mol,R为摩尔气体常数8.31J/mol·K,试计算该钢在500℃时应力150MPa下的蠕变速率;

解:由ε=A·σn·exp(-Q/RT)得

??A??8?exp(?Q/RT)

?1.1?6?2410?(1?5608?10)?ex?p(1?00 =

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5/)()8.3141000?743..1?18(5381免费共享

1、名词解释:

电化学腐蚀 缝隙腐蚀 电偶腐蚀 钝化

解:

电化学腐蚀:金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破

坏。

缝隙腐蚀:金属部件在腐蚀介质中,结合部位的缝隙内腐蚀加剧

的现象。

电偶腐蚀:异种金属在同一种介质中,由于腐蚀电位不同而产生

电偶电流的流动使电极电位较低的金属溶解增加造成的局部腐蚀。

钝化:电化学腐蚀的阳极过程在某些情况下受到强烈阻滞,使腐

蚀速率急剧下降的现象。

第八章 耐腐蚀性能

2、简答

a. 为什么说材料的腐蚀是一个自发过程?

解:因为腐蚀是物质由高能态向低能态转变的过程,所以腐蚀是

一个自发的过程。

b. 原电池和腐蚀原电池的区别是什么?

解:原电池可以是化学能转化为电能,有电流通过并能对外做功。腐蚀原电池是能进行氧化还原反应,但并不能对外做功的短路原电池。

解:应力腐蚀具有以下特点:○1应力。必须有拉应力存在才能一

起应力腐蚀,压应力一般不发生应力腐蚀。○2介质。一定的材料必须和一定的介质的相互组合,才会发生腐蚀断裂。 3速度。应力腐蚀断裂的速度远大于没有应力时的腐蚀速○度。○4腐蚀断裂形态。应力腐蚀断裂时仅在局部区域出现从表及里的裂纹。

c. 应力腐蚀断裂的条件和特征是什么?

测量仪器:质量法采用热重分析仪。容量法采用量气管及及其

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d. 简述材料氧化腐蚀的测量方法和仪器。 解:测量方法有:○1质量法○2容量法

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