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中南大学考试试卷(A)2010--2011学年上学期时间120分钟2010年12月30日材料性能与测试课程40学时2.5学分考试形式：闭卷专业年级：粉体材料、材料化学总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、名词解释（每小题2分，共12分）1、弹性极限2、韧性3、低温脆性4、疲劳强度5、蠕变极限6、矫顽力二、填空题（每空0.5分，共15分）1、材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为，它主要分为材料的性能、性能、性能、性能、性能、性能。2、材料的弹性不完整性，常包括、、、Bauschinger效应。3、材料的硬度实验方法，按照加载方式可分为三类：一类是压入法，包括硬度、硬度、硬度、硬度；一类是划痕法，如硬度；第三类是弹跳法，如硬度、里氏硬度。4、从极化的质点类型看，电介质的总极化一般包括三部分：____、____、____；从是否消耗能量的角度看，电介质的极化分为____和____两类，其中____是弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量；而__的完成需要一定的时间，是非弹性的，消耗一定的能量。5、铁电体具有____、和____三大特征。6、金属的热电现象包括、和三个基本热电效应。7、热传导的主要性能指标有和两个，一般通过实验测定。三、判断题（每小题1分，共10分，正确的填写√，错误的写×）1、对机床的底座等构件，为保证机器平稳运行，材料的弹性滞后越大越好；而对弹簧片、钟表、薄膜传感器等材料，要求其滞弹性越小越好。()2、包申格效应是指经过预先加载变形，然后再反向加载变形时材料的弹性极限升高的现象。()3、鉴于扭转、弯曲实验的特点，它们常常用于铸铁、玻璃等韧性材料的性能测试。()4、双相不锈钢在硝酸盐溶液中容易发生应力腐蚀开裂。()5、拉伸试样的直径一定，标距越长，断后伸长率会越小。()6、高温低应力下材料的晶间断裂是蠕变断裂的普遍形式，通常将晶界和晶内强度相等的温度称为等强温度。()7、材料的磁性常分为抗磁性、顺磁性和铁磁性。任何物质在磁场作用下都具有抗磁性，顺磁性物质的磁化是磁场克服原子分子热运动干扰磁矩转向外场方向的结果，铁磁物质在外场下产生很强的磁化。铜具有抗磁性，坡莫合金具有顺磁性，稀土永磁材料具有铁磁性。()8、一般来说，金属的电阻率随着温度升高而增大，在熔化成液态时其电阻率会突增，冷塑性加工时其电阻率会减小。()9、电化学腐蚀阳极过程收到强烈的阻滞导致材料腐蚀速度下降现象称为金属的钝化。利用钝化原理采取的防腐蚀措施是阳极保护法。()10、材料热膨胀的主要原因是晶格质点的非简谐振动，温度越高，质点受力不对称性增大，平衡位置偏差越大，微观上晶胞参数增大，宏观上晶格膨胀。材料的熔点越高，其热膨胀系数越大。()四、简答题（每小题4分，共20分）1、阐述形变强化(加工硬化)的概念和工程意义。2、试简述非金属材料(陶瓷、高分子、复合材料)的磨损特点。3、有下述材料需要测量硬度，试简要说明选用何种硬度实验方法？为什么？a.渗碳层的硬度分布，b.灰口铸铁，c.硬质合金，d.仪表小黄铜齿轮，e.高速工具钢，f.钢中的铁素体和马氏体，g.钴基高温合金，h.铜合金中的析出强化相，i.10吨重的大型加工件，j.野外矿物4、简述冲击法测量材料铁磁性的原理。5、列出至少四条金属材料抗蠕变的措施。五、计算题（第1题5分，第2题10分，第3题7分，第4题5分，共27分）1、已知奥氏体不锈钢的杨氏模量为200GPa，问直径2.5mm,长度120mm的线材承受450N载荷时弹性变形量是多少?若采用同样长度的铜材来承受同样的载荷，并且变形量要求也相同，问铜丝直径应为多少(ECu=100GPa)？若用W(EW=388GPa)、橡胶(E=80MPa)和金刚石(E=1030GPa)呢？2、已知有一材料，杨氏模量E＝200GPa,屈服强度是1.8GPa,断裂韧度76MPa·m1/2晶格常数a0＝0.28nm，单位面积的表面能γS＝8J/m2,该材料裂纹尖端的变形塑性功γP＝400J/m2，试计算：a.该材料的理论断裂强度？b.在60MPa的拉应力作用下，该材料的临界裂纹长度？[分别利用格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算]c.假设用这种材料制造飞机起落架，最大设计应力为屈服强度的70％，若可检测到的裂纹长度为2.5mm，计算其应力强度因子，判断材料的使用安全性。[提示：平面应力简化条件下裂纹尖端塑性区修正应力强度因子计算公式为]3、某构件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＝4mm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＝2×10-11，n＝3，试计算该容器的疲劳寿命？[提2)/(5.01sIaK示：采用无限大板穿透裂纹模型，aKI，Paris公式：4、在外场H＝6×105A/m下，某材料磁感应强度B＝0.7T,试计算该材料的磁化率和磁导率？属于哪一类磁性？若外场为200A/m下某材料的磁化强度M＝1×106A/m,试计算此材料的磁导率、磁化率和磁感应强度？它又属于哪一类磁性？六、思考题（每题8分，选做任意二个，共16分）1、试分析晶体材料的弹性模量和热膨胀系数的关系。2、拉伸断裂主要包括几种类型？什么是拉伸断口三要素？如何具体分析实际构件的断裂?3、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点？4、简要谈谈防止工程结构材料高温氧化腐蚀的主要方法。5、讨论以下建议：因为银有良好的导电性而且能够在铝中固溶一定数量，为何不用银使其固溶强化作为高压输电线使用？a.这个意见是否基本正确？b.能否提供另一种达到上述目的的方法？c.说明你所提高方案的优越性？[提示：综合考虑电学、力学、工程成本和趋肤效应]nKCdNda)(