搜索
注意：答案仅供参考，不一定完全正确五、材料结构部分1、名词解释(10分,每个2分)对称中心：若晶体中所有的点在经过某一点反演后能复原，则该点就称为对称中心间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体重合位置点阵：两个相邻晶粒的点陈彼此通过晶界向对方延伸，则其中一些原子将出现有规律的相互重合。由这些原子重合位置所组成比原来晶体点阵大的新点阵，称为重合位置点阵堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序遭到破坏和错排，称为堆垛层错割阶：在位错的滑移运动过程中，其位错线往往很难同时实现全长的运动，可能通过其中一部分线段(n个原子间距)首先进行滑移，在原位错线上形成一段折线，若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶2、已知某二元合金的共晶反应为：L（75%B）≒α（15%B）+β（95%B）。试求含60%B的合金完全结晶后，初晶α与共晶（α+β）的重量%，合金中α相与β相的重量%，共晶体中α相与β相的重量比。（10分）答：初晶α的重量%=（75-60）/（75-15）=15/60=0。25=25%（2分）共晶（α+β）的重量%=（60-15）/（75-15）=45/60=0。75=75%（2分）共晶体中α相的重量%=（95-75）/（95-15）=（20/80）=25%共晶体中β相的重量%=1-25%=75%共晶体中α相与β相的重量比=25%W/75%W=1/3=（95-75）/（75-15）=20/60=1/3（2分）共晶α相在合金中的重量%=（95-75）/（95-15）*75%=（20/80）*75%=18.75%共晶β相在合金中的重量%=（75-15）/（95-15）*75%=（60/80）*75%=56.25%合金中α相的重量%=25%+18.75%=43.75%（2分）合金中β相的重量%=56.25%（2分）3、简述小角度晶界的结构特点（6分）答：（1）对称倾斜晶界是由一列柏氏矢量平行的（0.5分）刃型位错（0.5分）垂直排列所构成（0.5分）；有一个自由度（0.5分）；（2）不对称倾斜晶界是由两组柏氏矢量相互垂直的刃型位错交错排列而构成的（1.5分）；有二个自由度（0.5分）；（3）扭转晶界扭转晶界是两部分晶体绕某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个θ角所构成的（0.5分）．该晶界的结构可看成是由互相交叉的螺型位错所组成（1分），有一个自由度（0.5分）。4、（12分）某面心立方晶体的可动滑移系为（111）[-110](1)指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量(2)若滑移是由刃型位错引起的，指出位错线的方向(3)指出上述情况下滑移时位错线运动的方向(4)在该滑移系上作用10MPa的切应力，试计算单位刃型位错线受力的大小和方向（a=0.2nm）答：（1）引起滑移的单位位错的柏氏矢量为a/2[-110]（2分）(2)若滑移是由刃型位错引起的，指出位错线的方向[11-2]（3分）(3)上述情况下滑移时位错线运动的方向[-110]或[1-10]（2分）(4)在该滑移系上作用10MPa的切应力，单位刃型位错线受力的大小F=τb=10*√2/2a=10*√2/2*0.2*109=1.414*109（3分）方向垂直于位错线（2分）5、（12分）碳形成金刚石晶体结构，碳原子占据面心立方点阵的位置，立方体内还有4个原子，它们的坐标分别为1/41/43/4，3/43/43/4，3/41/41/4，1/43/41/4。（1）画出金刚石晶体的单胞（2）指出其空间点阵类型（3）指出其原子间结合键的类型和特点（4）指出原子的配位数和晶胞中的原子数（5）画出晶胞中4个原子组成的四面体，并标明各个面的晶面指数答：（1）（画图2分）（2）空间点阵类型FCC（2分）（3）共价键（1分），有方向性（0。5分）饱和性（0。5分）（4）4（1分），8（1分）（5）（2分）（1-11）或（-11-1）（0。5分），（-111）或（1-1-1）（0。5分），（-1-11）或（11-1）（0。5分），（111）或（-1-1-1）（0。5分）六、材料力学性能部分（共50分）（一）名词解释（每小题2分，共计10分）1.物理压服：材料在拉伸试验过程中出现的应力陡降（或尖锐屈服点）和屈服平和现象2.强度：材料抵抗变形和断裂的能力3.延性断裂：材料断裂前有明显的塑性变形（或者材料的剪切塑或微孔聚集塑断裂机制）4.σ-1；对称循环应力下材料的疲劳极限（或不发生疲劳破坏的最大应力）5.K1应力场强度因子/表示裂纹尖端应力场的强弱程度的复合参量（二）多项选择（每小题2分，共计6分）1.在金属拉伸试样上开缺口会引起以下效应：（a）应力集中；（b）应变集中；（c）几何强化；（d）形变强化；（e）多向应力状态；（f）Kic下降。（a）、（b）（c）2、材料的弹性模量反映了：（a）材料弹性变形的难易；（b）原子结合能的大小；（c）材料中应力的大小；（d）构件刚度的决定因素之一；（e）材料理论强度的大小。（a）、（b）、（c）、（d）3、下列描述哪些与脆性断裂有关：（a）正断；（b）沿晶断裂；（c）纤维状断口；（d）结晶状断口；（e）韧窝；（f）河流花样；（g）剪切唇。（a）、（b）、（d）、（f）（三）简答题（每小题4分，共计16分）1、试分析金属材料加工硬化现象的工程意义。答：（1）构件安全保障：加工硬化抵抗偶然过载、防止构件突然断裂（2分）；（2）构件塑性成型加工的基础：维持均匀变形（1分）；（3）材料形变强化手段（1分）。2、试述疲劳裂纹扩展速率的控制因素与Paris方程的工程应用。答：（1）疲劳裂纹扩展速率da/dN控制因素为应力场强度因子幅△K；（1.5分）（2）Paris方程：da/dN=C（△K）m（1.5分）（3）工程应用：预测裂纹体疲劳寿命/Nf=∫da/C（△K）m(1分)注：如果只绘出da/dN-△K曲线得1.5分，图上标注△Kth和Ktc再加1分。3、为什么说材料的冲击韧性没有明确的物理意义？答：冲击韧性是试样冲击断裂过程所吸收的冲击功Ak（1.5分），包括弹性变形、塑性变形、裂纹形成和裂纹扩展等部分（Ak=An+Ar+Aw+Aa2）(1分)，不同材料各部分差异较大且不能精确分开（0.5分），而其中裂纹形成和裂纹扩展功才真正反映了材料的韧性（1分），所以Ak没有明确的物理意义。4、某种材料E=2×1011N/m2,表面能γ=4N/m。试根据Griffith公式计算该材料的断裂韧性KIC并指出其应用。答：由Griffith公式ρc=√（2Eγ/πa）（1分），KIC=ρc√πa=√2Eγ=√2×2×1011×4=1.26MPa√m（写出KIC表达式KIC=ρc√πa，1分；写出KIC=√2Eγ，0.5分；计算正确，0.5分）应用（1分，以下5个答案均可）；裂纹失稳扩展判据/材料脆性判断据/裂纹体安全设计/裂纹体安全工作应力计算/临界裂纹尺寸计算。（四）综合应用题（18分）现有新型铝合金、低合金高强度钢、Al2O3基陶瓷复合材料，欲表征其室温硬度、强度、塑性、韧性等力学性能（1）请分别在上诉材料选择适当的力学性能试验方法；（5分）（2）通过这些力学性能试验可以分别得到上诉材料的哪些力学性能指标？（5分）（3）所得到的力学性能指标的物理意义和应用；（4分）（4）画出低合金高强度钢力学性能试验获得的典型的应力——应变曲线，并说明应力——应变曲线上各个转折点的意义。（4分）答：(1)硬度（2分）：铝合金：布氏、维氏硬度低合金高强度钢：布氏、洛氏、维氏硬度Al2O3基陶瓷复合材料：维氏硬度强度、塑性（2分）：铝合金、低合金高强度钢：拉伸试验