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《材料力学性能》复习 第一章金属在单向静拉伸载荷下的力学性能 1. 弹性变形及其物理意义？ 定义：当外力去除后，能恢复到原来形状或尺寸的变形，叫弹性变形。 特点为：单调、可逆、变形量很小（＜0.5~1.0%） 弹性的物理本质：金属的弹性性质是金属原子间结合力抵抗外力的宏观表现。 2. 塑性变形方式及特点。 塑性变形的方式：滑移--最主要的变形机制； 孪生--重要的变形机制，一般发生在低温形变或快速形变时；晶界滑动和扩散性蠕变只在高温时才起作用； 形变带--滑移和孪生都不能进行的情况下才起作用。 塑性变形的特点：（1）各晶粒变形的不同时性和不均匀性 {∵各晶粒的取向不同 即 cosφcosλ不同。对于具体材料，还存在 相和第二相的种类、数量、尺寸、形态、分布的影响。}（2）变形的相互协调性 多晶体作为一个整体，不允许晶粒仅在一个滑移系中变形，否则将造成晶界开裂。五个独立的滑移系开动，才能确保产生任何方向不受约束的塑性变形。 3. 影响金属屈服强度的因素有哪些？ 内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。 外在因素：温度、应变速率和应力状态。 （一）内因（1）金属本性及晶格类型 纯金属单晶体的屈服强度从理论上来说是使位错开始运动的临界切应力，其值由位错运动所受的各种阻力决定，不同的金属及晶格类型，位错运动所受的各种阻力并不相同。阻力分为：1.位错运动的阻力：即晶格阻力（P-N力），是在理想晶体中仅存一个位错运动时所需克服的阻力。2.位错间交互产生的阻力：又分为平行位错间交互作用产生的阻力和运动位错与林位错交互作用产生的阻力。 （2）晶粒大小和亚结构 晶界是位错运动的障碍，要使相邻晶粒中的位错源开动，必须加大外应力。 晶粒小→晶界多（阻碍位错运动）→位错塞积→提供应力→位错开动 →产生宏观塑性变形 。 晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，使屈服强度降低（细晶强化）。 （3）溶质元素 加入溶质原子→（间隙或置换型）固溶体→（溶质原子与溶剂原子半径不一样）产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动 →使位错受阻→提高屈服强度 （固溶强化）。 （4）第二相（弥散强化，沉淀强化） 第二相分为可变形的和不可变形的。位错线只能绕过不可变形的第二向质点，为此必须克服弯曲位错的线张力。 提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环 →两质点间距变小 → 流变应力增大。位错切过（产生界面能），使之与机体一起产生变形，提高了屈服强度。 弥散强化：第二相质点弥散分布在基体中起到的强化作用。 沉淀强化：第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用。 （二）外因 （1）温度。一般的规律是温度升高，屈服强度降低。原因：派拉力属于短程力，对温度十分敏感。 （2）应变速率。应变速率大，强度增加。 （3）应力状态。切应力分量越大，越有利于塑性变形，屈服强度越低。 4. 什么是加工硬化行为和包申格效应。 应变硬化是金属随着变形量的增加，其强度硬度增加，而塑性韧性下降，这种现象称为“形变强化”或“加工强化”。 （1）纯剪切断裂 金属材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成的分离断裂。（2）微孔聚集型断裂 微孔形核、长大、聚合导致材料分离。（3）解理断裂 以极快速率沿一定晶体学平面，产生的穿晶断裂。解理面一般是指低指数晶面 或表面能量低的晶面。表1-6，P28）fcc金属一般不发生解理断裂。解理断裂总是脆性断裂。 6. 什么解理断裂？（P23） 是金属材料在一定的条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快的速率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。 第二章 金属在其他载荷下的力学性能 1. 压缩、弯曲和扭转变形应力状态有何特征。 材料压缩的特点 应力状态系数α=2，即应力软状态，∴材料易产生塑性变形。 软钢 易压缩成腰鼓状、扁饼状。 铸铁 拉伸时断口为正断；压缩时沿45o方向切断。 ∴塑性变形小的材料，或者使用工况为压缩状的材料，应采用压缩实验。 弯曲试验的特点弯曲试验常用于测定脆性材料的力学性能。 （1）正应力 上表面为压应力，下表面为拉应力； （2）表面应力最大，可反应表面缺陷，中心的为零； （3）力点处的作用力最大； （4）对试样的要求比拉伸时的宽松； （5）操作简单，方便，可用挠度显示塑性。 ∴铸铁、工具钢、表面渗碳钢，常作弯曲试验。 扭转特点 在与试样轴线呈45的两个斜截面上作用最大与最小的正应力，σ1和σ3，在与试样轴线平行和垂直的截面上作用最大切应力。纵向--受力均匀；横向--表面最大，心部为