【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 樣尺寸有關(guān)。四、如何提高陶瓷材料的熱沖擊抗力? 答案：在工程應(yīng)用中，陶瓷構(gòu)件的失效分析是十分重要的，如果材料的失效，主要是熱震斷裂，例如對(duì)高強(qiáng)、微密的精細(xì)陶寵，則裂紋的萌生起主導(dǎo)作用，為了防止熱震失效提高熱震斷裂抗力，應(yīng)當(dāng)致力于提高材料的強(qiáng)度，并降低它的彈性模量和膨脹系數(shù)。若導(dǎo)致熱震失效的主要因素是熱震損壞，這時(shí)裂紋的擴(kuò)展起主要作用，這時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)法提高它的斷裂韌性，降低它的強(qiáng)度。什么是低溫脆性、韌脆轉(zhuǎn)變溫度tk？產(chǎn)生低溫脆性的原因是什么？體心立方和面心立方金屬的低溫脆性有和差異？為什么？答：在試驗(yàn)溫度低于某一溫度tk時(shí)，會(huì)由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變未脆性狀態(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機(jī)理由微孔聚集型轉(zhuǎn)變微穿晶斷裂，斷口特征由纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀，這就是低溫脆性。 tk稱(chēng)為韌脆轉(zhuǎn)變溫度。低溫脆性的原因：低溫脆性是材料屈服強(qiáng)度隨溫度降低而急劇增加，而解理斷裂強(qiáng)度隨溫度變化很小的結(jié)果。如圖所示：當(dāng)溫度高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，斷裂強(qiáng)度大于屈服強(qiáng)度，材料先屈服再斷裂（表現(xiàn)為塑韌性）；當(dāng)溫度低于韌脆轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，斷裂強(qiáng)度小于屈服強(qiáng)度，材料無(wú)屈服直接斷裂（表現(xiàn)為脆性）。心立方和面心立方金屬低溫脆性的差異：體心立方金屬的低溫脆性比面心立方金屬的低溫脆性顯著。原因：這是因?yàn)榕衫?duì)其屈服強(qiáng)度的影響占有很大比重，而派拉力是短程力，對(duì)溫度很敏感，溫度降低時(shí)，派拉力大幅增加，則其強(qiáng)度急劇增加而變脆。6.拉伸 沖擊彎曲 缺口試樣拉伸第四章　金屬的斷裂韌度一、解釋下列名詞 （1）低應(yīng)力脆斷：在屈服應(yīng)力以下發(fā)生的斷裂。 （2）張開(kāi)型裂紋：拉應(yīng)力垂直作用于裂紋擴(kuò)展面，裂紋沿作用力方向張開(kāi)，沿裂紋面擴(kuò)展。 （3）應(yīng)力強(qiáng)度因子：表示應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱程度。 （4）小范圍屈服：塑性尺寸較裂紋尺寸及凈截面尺寸為小，小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的屈服。 （5）有效屈服應(yīng)力：發(fā)生屈服時(shí)的應(yīng)力 （6）有效裂紋長(zhǎng)度：將原有的裂紋長(zhǎng)度與松弛后的塑性區(qū)相合并得到的裂紋長(zhǎng)度 （7）裂紋擴(kuò)展能量釋放率：裂紋擴(kuò)展單位面積時(shí)系統(tǒng)釋放勢(shì)能的數(shù)值。 （8）J積分：裂紋尖端區(qū)的應(yīng)變能，即應(yīng)力應(yīng)變集中程度 （9）COD：裂紋尖端沿應(yīng)力方向張開(kāi)所得到的位移。二、疲勞斷口有什么特點(diǎn)? 答案：有疲勞源。在形成疲勞裂紋之后，裂紋慢速擴(kuò)展，形成貝殼狀或海灘狀條紋。這種條紋開(kāi)始時(shí)比較密集，以后間距逐漸增大。由于載荷的間斷或載荷大小的改變，裂紋經(jīng)過(guò)多次張開(kāi)閉合并由于裂紋表面的相互摩擦，形成一條條光亮的弧線(xiàn)，叫做疲勞裂紋前沿線(xiàn)，這個(gè)區(qū)域通常稱(chēng)為疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，而最后斷裂區(qū)則和靜載下帶尖銳缺口試樣的斷口相似。對(duì)于塑性材料，斷口為纖維狀，對(duì)于脆性材料，則為結(jié)晶狀斷口?？傊粋€(gè)典型的疲勞斷口總是由疲勞源，疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最終斷裂區(qū)三部份構(gòu)成。三、什么是疲勞裂紋門(mén)檻值，哪些因素影響其值的大小? 答案：把裂紋擴(kuò)展的每一微小過(guò)程看成是裂紋體小區(qū)域的斷裂過(guò)程，則設(shè)想應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度△K=KmaxKmin是疲勞裂紋擴(kuò)展的控制因子，當(dāng)△K小于某臨界值△Kth時(shí)，疲勞裂紋不擴(kuò)展，所以△Kth叫疲勞裂紋擴(kuò)展的門(mén)檻值。 應(yīng)力比、顯微組織、環(huán)境及試樣的尺寸等因素對(duì)△Kth的影響很大。 KI稱(chēng)為I型裂紋的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子，它是衡量裂紋頂端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)烈程度的函數(shù)，決定于應(yīng)力水平、裂紋尺寸和形狀。塑性區(qū)尺寸較裂紋尺寸a及靜截面尺寸為小時(shí)（小一個(gè)數(shù)量級(jí)以上），即在所謂的小范圍屈服裂紋的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子與其斷裂韌度相比較，若裂紋要失穩(wěn)擴(kuò)展脆斷，則應(yīng)有：這就是斷裂K判據(jù)。應(yīng)力強(qiáng)度因子K1是描寫(xiě)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)弱程度的復(fù)合力學(xué)參量，可將它看作推動(dòng)裂紋擴(kuò)展的動(dòng)力。對(duì)于受載的裂紋體，當(dāng)K1增大到某一臨界值時(shí)，裂紋尖端足夠大的范圍內(nèi)應(yīng)力達(dá)到了材料的斷裂強(qiáng)度，裂紋便失穩(wěn)擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂。這一臨界值便稱(chēng)為斷裂韌度Kc或K1c。意義：KC平面應(yīng)力斷裂韌度（薄板受力狀態(tài)）KIC平面應(yīng)變斷裂韌度（厚板受力狀態(tài)），=1200MPa，KIc=115MPa*m1/2，探傷發(fā)現(xiàn)有20mm長(zhǎng)的橫向穿透裂紋，若在平均軸向拉應(yīng)力900MPa下工作，試計(jì)算KI及塑性區(qū)寬度R0，并判斷該件是否安全？解：由題意知穿透裂紋受到的應(yīng)力為σ=900MPa根據(jù)σ/，確定裂紋斷裂韌度KIC是否休要修正 因?yàn)棣?=900/1200=，所以裂紋斷裂韌度KIC需要修正對(duì)于無(wú)限板的中心穿透裂紋，修正后的KI為： = （MPa*m1/2）塑性區(qū)寬度為： =(m)= (mm)比較K1與KIc：因?yàn)镵1=（MPa*m1/2）KIc=115（MPa*m1/2）所以：K1KIc ，裂紋會(huì)失穩(wěn)擴(kuò)展 , 所以該件不安全。，使用中發(fā)現(xiàn)橫向疲勞脆性正斷，斷口分析表明有25mm深度的表面半橢圓疲勞區(qū)，根據(jù)裂紋a/c可以確定φ=1，=720MPa ，試估算材料的斷裂韌度KIC為多少？解： 因?yàn)棣?=150/720=，所以裂紋斷裂韌度KIC不需要修正對(duì)于無(wú)限板的中心穿透裂紋，修正后的KI為：KIC=Yσcac1/2對(duì)于表面半橢圓裂紋，Y=所以，KIC=Yσcac1/2==（MPa*m1/2）第五章　材料的疲勞一、解釋下列名詞 腐蝕疲勞：材料或零件在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的共同作用下造成的失效。 應(yīng)力腐蝕：材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的破壞。氫脆：就是材料在使用前內(nèi)部已含有足夠的氫并導(dǎo)致了脆性破壞。二．意義σ1：疲勞強(qiáng)度。對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力作用下的彎曲疲勞極限（強(qiáng)度）。（是在循環(huán)應(yīng)力周次增加到一定臨界值后，材料應(yīng)力基本不再降低時(shí)的應(yīng)力值；或是應(yīng)力循環(huán)107周次材料不斷裂所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值。）σ1p：對(duì)稱(chēng)拉壓疲勞極限。τ1：對(duì)稱(chēng)扭轉(zhuǎn)疲勞極限。σ1N；缺口試樣在對(duì)稱(chēng)應(yīng)力循環(huán)作用下的疲勞極限。三、如何判斷某一零件的破壞是由應(yīng)力腐蝕引起的? 答案：應(yīng)力腐蝕引起的破壞，常有以下特點(diǎn)： 造成應(yīng)力腐蝕破壞的是靜應(yīng)力，遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，而且一舶是拉伸應(yīng)力。 應(yīng)力腐蝕造成的破壞，是腕性斷裂，沒(méi)有明顯的塑性變形。 只有在特定的合金成分與特定的介質(zhì)相組合時(shí)才會(huì)造成應(yīng)力腐蝕。 應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率一般在109一106m/s，有點(diǎn)象疲勞，是漸進(jìn)緩慢的，這種亞臨界的擴(kuò)展?fàn)顩r一直達(dá)到某一臨界尺寸，使剩余下的斷面不能承受外載時(shí)，就突然發(fā)生斷裂。 應(yīng)力腐蝕的裂紋多起源于表面蝕坑處，而裂紋的傳播途徑常垂直于拉力軸。 應(yīng)力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物，而疲勞斷口的表面，如果是新鮮斷口常常較光滑，有光澤。 應(yīng)力腐蝕的主裂紋擴(kuò)展時(shí)常有分枝。但不要形成絕對(duì)化的概念，應(yīng)力腐蝕裂紋并不總是分技的。 應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是晶間斷裂。如果是穿晶斷裂，其斷口是解理或準(zhǔn)解理的，其裂紋有似人字形或羽毛狀的標(biāo)記。四、如何識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕？ 答案：氫脆和應(yīng)力腐蝕相比，其特點(diǎn)表現(xiàn)在： 實(shí)驗(yàn)室中識(shí)別氫脆與應(yīng)力腐蝕的一種辦法是，當(dāng)施加一小的陽(yáng)極電流，如使開(kāi)裂加速，則為應(yīng)力腐蝕；而當(dāng)施加一小的陰極電流，使開(kāi)裂加速者則為氫脆。 在強(qiáng)度較低的材料中，或者雖為高強(qiáng)度材料但受力不大，