聊城大学
第一章单元测试
- 断裂：在低碳钢和高碳钢拉伸断裂过程中，晶界所起的作用有何区别？低应力断裂产生的原因有哪些？
- 塑性变形：滑移和孪生对金属塑性变形都有什么贡献？铝合金和钢铁变形强化的机理是什么？汽车车身板材以铝代钢为什么存在问题？
- 非理想弹性变形：滞弹性和粘弹性存在的原因是什么？包申格效应如何利用和避免？伪弹性用于形状记忆合金的原理是什么？金属和高分子弹性变形产生内耗的机理是什么？
- 包申格效应是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4%），然后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。（ ）
- 实际弹性材料存在不同程度的滞弹性，形变依时间而变。（ ）
答案:低碳钢：晶界作用较小，主要为韧性断裂。 高碳钢：晶界作用较大，容易发生脆性断裂。 低应力断裂产生原因：环境介质腐蚀、材料内部缺陷、高循环疲劳、氢脆、加工硬化等。
答案:滑移和孪生都是金属塑性变形的重要机制，它们的贡献在于使材料在受力时能够发生形状变化而不破裂。 1. **滑移**贡献于塑性变形主要是通过位错在晶体平面（滑移面）上的运动，导致原子层面的相对滑动，从而使得材料整体发生塑性形变。这一过程能够吸收外加的机械能并转化为材料内部的畸变能。 2. **孪生**则是另一种塑性变形机制，它涉及到晶体的一部分沿着特定的晶面和晶向相对于另一部分发生均匀的切变，形成镜面对称的结构（孪晶）。孪生通常在滑移难以进行或受到限制时发生，为材料提供了额外的塑性变形能力。 **铝合金和钢铁变形强化的机理：** - **铝合金**：主要通过位错的交互作用、缠结和塞积来实现强化。在塑性变形过程中，位错密度增加，相互阻碍进一步移动，这导致材料硬度和强度提高，即加工硬化（变形强化）。 - **钢铁**：钢铁的变形强化同样涉及位错的增殖与阻碍，但其机理更加复杂，包括固溶强化、细晶强化以及第二相强化等。其中，固溶强化是指溶质原子干扰位错运动；细晶强化是因为晶粒越小，晶界越多，位错遇到的障碍也越多；第二相强化则是通过在基体中析出硬质相颗粒，这些颗粒能够有效钉扎位错，阻止其滑移。 **汽车车身板材以铝代钢存在的问题：** 1. **成本**：铝材的成本通常高于钢材，这直接影响了制造成本。 2. **加工难度**：铝合金的加工硬化效应比钢材更显著，这意味着需要更高强度的设备和更复杂的工艺来成型。 3. **焊接性**：铝合金的焊接比钢材更为复杂，需要特殊技术和工艺，且焊接接头的强度和耐腐蚀性可能不如钢材。 4. **连接技术**：由于物理性质的不同，铝板与钢件的连接技术需要重新设计和验证，增加了设计和制造的复杂度。 5. **耐撞性**：虽然铝合金可以减轻车身重量，但其能量吸收特性与钢材不同，可能影响汽车的碰撞安全性能，需要特别设计以满足安全标准。
答案:1. 非理想弹性变形中，滞弹性的存在原因主要是材料内部微观结构的重新调整需要时间，而粘弹性的原因则是材料同时表现出粘性（流体特性）和弹性（固体特性）。 2. 包申格效应的利用在于通过预先进行一个方向的加载和卸载，使材料在后续相反方向的加载中展现出增强的力学性能。避免包申格效应主要是通过热处理或选择合适材料及加工工艺来减少或消除内部残余应力。 3. 伪弹性用于形状记忆合金的原理是基于合金在低温马氏体相变和高温奥氏体相变之间的可逆转换，通过加热或冷却使其在预设形状和变形形状之间切换。 4. 金属弹性变形产生内耗的机理主要是位错运动时与晶体缺陷的交互作用导致的能量耗散；高分子弹性变形的内耗则源于链段运动时的相互摩擦以及分子间相互作用力造成的能量损失。
A:对 B:错
答案:对
A:对 B:错
答案:对
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