【正文】 同時(shí)考慮了氫促進(jìn)局部塑性變形,氫降低原子鍵合力以及氫壓的作用,因此能夠解釋各種氫脆現(xiàn)象。根據(jù) Griffith 理論,斷裂應(yīng)力σs或斷裂韌性KIC和成正比,因而當(dāng)氫使下降,必然使σ降為σ(H),或使KIC為KIH,從而增大裂紋形成傾向。 (3) 氫降低表面能理論。這樣一來(lái)就會(huì)使造成局部應(yīng)力集中所需的臨界外加應(yīng)力從σc降為σc(H),或使臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子從KIC降為KIH。認(rèn)為,當(dāng)局部應(yīng)力集中σyy等于原子鍵合力σth時(shí),原于鍵就破裂,從而微裂紋形核；而固溶的原于氫能使原于鍵合力從σth降為σth(H)。當(dāng)局部區(qū)城CH很高,則壓力很大,若該壓力超過(guò)了原子鍵合力σth,就會(huì)使局部地區(qū)的原于鍵斷裂而形成微裂紋。在H2氣環(huán)境中H2分解為H原子進(jìn)入金屬中,其濃度CH和成正比。但是,由于氫對(duì)鋼的性能影響十分復(fù)雜,而且氫脆過(guò)程的一些重要參數(shù)缺乏精確的測(cè)試手段,所以對(duì)氫脆機(jī)理的看法仍然存在分歧。 試述氫致開(kāi)裂機(jī)理。指在恒載荷(或恒位移)條件下,原子氫通過(guò)應(yīng)力誘導(dǎo)擴(kuò)散、富集,到臨界值后就引起氫致裂紋形核、擴(kuò)展,從而導(dǎo)致低應(yīng)力斷裂的現(xiàn)象。指固溶的氫在拉伸過(guò)程中通過(guò)擴(kuò)散和富集導(dǎo)致材料塑性下降的現(xiàn)象。包括氫化物析出導(dǎo)致氫脆和氫致馬氏體相變導(dǎo)致氫脆兩種情況。 　　　(2) 氫致化學(xué)變化導(dǎo)致的氫脆——?dú)涓g。解：氫脆主要有以下幾類(lèi)： 　　　(1) 氫壓裂紋。 4 　　　(2) 溫度反復(fù)急劇變化引起的熱疲勞。 3 分析材料高溫下的失效方式。 　　　(5) 疲勞失效受載荷歷程的影響。 　　　(3) 疲勞是與時(shí)間有關(guān)的一種失效方式,具有多階段性。解：疲勞斷裂與靜載荷作用下的斷裂不同,有其本身的特點(diǎn)： 　　　(1) 疲勞斷裂表現(xiàn)為低應(yīng)力下的破壞斷裂。 　　疲勞強(qiáng)度一般稱(chēng)為疲勞極限,它是疲勞曲線水平部分所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,表示材料經(jīng)受無(wú)限多次應(yīng)力循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力。 　　韌－脆轉(zhuǎn)化溫度是指材料 由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔训臏囟萒K,也稱(chēng)為冷脆轉(zhuǎn)化溫度。目前還沒(méi)有關(guān)于低溫疲勞的確切定義。疲勞與斷裂1 解釋系列概念：　　解：疲勞是指材料或構(gòu)件在交變應(yīng)力(應(yīng)變)作用下發(fā)生的破壞。物理老化是玻璃態(tài)高聚物通過(guò)小區(qū)域鏈段的微布朗運(yùn)動(dòng)使其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)從非平衡態(tài)向平衡態(tài)過(guò)渡的弛豫過(guò)程,因此與存放的溫度有關(guān)。由于玻璃態(tài)高聚物多數(shù)處于非平衡態(tài),其凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的。 11 什么是高分子材料的腐蝕?有何主要表現(xiàn)？高分子材料在加工、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中,由于內(nèi)外因素的綜合作用,其物理化學(xué)性能和機(jī)械性能逐漸變壞,以至最后喪失使用價(jià)值,這種現(xiàn)象稱(chēng)為高分子材料的腐蝕,亦稱(chēng)為老化。10 以Al2O3/SiC復(fù)合材料為例說(shuō)明陶瓷基復(fù)合材料的氧化行為。9 混凝土的腐蝕有哪幾種形式? 簡(jiǎn)要說(shuō)明之。風(fēng)化的機(jī)理有兩種,一種是蒸發(fā),一種是攜帶與其反應(yīng)的任何產(chǎn)物從表面流聚到一點(diǎn)。玻璃材料的腐蝕主要由含水介質(zhì)的作用而引起的。 而無(wú)定形的二氧化硅就易溶于堿溶液中。晶體結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性較無(wú)定型結(jié)構(gòu)高。而當(dāng)孔隙為開(kāi)口時(shí),腐蝕性液體容易透入材料內(nèi)部。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)生成物出現(xiàn)結(jié)晶時(shí)還會(huì)造成物理性能的破壞,例如制堿車(chē)間的水泥地面,當(dāng)間歇地受到苛性鈉溶液的浸潤(rùn)時(shí),由于滲透到孔隙中的苛性鈉吸收二氧化碳后變成含水碳酸鹽結(jié)晶,體積增大,在水泥內(nèi)部膨脹,使材料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力破壞。 除熔融制品(如玻璃、鑄石) 外,陶瓷材料結(jié)構(gòu)中或多或少地含有一定的孔隙。7 試述硅酸鹽材料的腐蝕機(jī)理及影響腐蝕的因素。 　　?、?涂層好的鍍層(涂層)可使金屬表面和環(huán)境隔離開(kāi),從而避免產(chǎn)生SCC。還可通過(guò)控制溫度、pH值,添加適量的緩蝕劑等,達(dá)到改變環(huán)境的目的。參余應(yīng)力往往是引起SCC的主要原因,熱處理退火可消除殘余應(yīng)力。 　　　防止或減輕應(yīng)力腐蝕的措施主要有： 　　　① 合理選材 盡量避免金屬或合金在易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境介質(zhì)中使用。在應(yīng)力或活性離子(Cl)的作用下易引起鈍化膜破裂,露出活性的金屬表面。這種閉塞電池作用與孔腐蝕相似,也是一個(gè)自催化的腐蝕過(guò)程,在拉應(yīng)力作用下使裂紋不斷擴(kuò)展,直至斷裂。 　　　(2) 閉塞電池理論 　　　該理論認(rèn)為,在已存在的陽(yáng)極溶解的活化通道上,腐蝕優(yōu)先沿著這些通道進(jìn)行。應(yīng)力腐蝕機(jī)理的主要理論有： 　　　(1)陽(yáng)極快速溶解理論 　　　何爾(Hoar)和希納斯(Hines)首先提出陽(yáng)極快速溶解理論。 可能與鎳降低碳在奧氏體鋼中的溶解度有關(guān)。例如,當(dāng)不銹鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從18％提高到22％時(shí),％ ％。 ② 鉻：能提高不銹鋼耐晶界腐蝕的穩(wěn)定性。5 影響晶間腐蝕的因素有哪些？影響晶間腐蝕的因素主要有： 　　　(1) 加熱溫度與時(shí)間 　　　(2) 合金成分 　　　不銹鋼中除了主要成分Cr、Ni C外,還含有Mo、Ti、Nb 等合金元素。 　　　(2) 區(qū)域II da/dt與KI無(wú)關(guān),通常說(shuō)的裂紋擴(kuò)展速率就是指該區(qū)速率,因?yàn)樗饕呻娀瘜W(xué)過(guò)程控制,較強(qiáng)烈地依賴于溶液的p值,粘度和溫度； 　　　(3) 區(qū)域III 失穩(wěn)斷裂區(qū),裂紋深度已接近臨界尺寸acr ,當(dāng)超過(guò)這個(gè)值時(shí),應(yīng)力強(qiáng)度因子KI達(dá)到KIC時(shí),裂紋生長(zhǎng)速率迅速增加直至發(fā)生失穩(wěn)斷裂。 　　　曲線的最高點(diǎn)代表 裂紋深度已接近臨界尺寸,馬上就要斷裂。 當(dāng)金屬的電位達(dá)到孔蝕電位時(shí),在氧化膜或鈍化膜的薄弱點(diǎn),如在晶界、位錯(cuò)露頭、外來(lái)原子在點(diǎn)陣中的夾雜和氧化膜的應(yīng)力裂紋處,或者由于競(jìng)爭(zhēng)吸附的結(jié)果使金屬表面的吸附氧被氯離子取代,或由于電場(chǎng)強(qiáng)度使氯離子獲得足夠能量,使其穿過(guò)氧化膜的薄弱部分,從而使氧化膜受到局部破壞并使金屬發(fā)生局部的陽(yáng)極溶解,于是開(kāi)始形成蝕孔。2 以不銹鋼在充氣的NaCl溶液中孔腐蝕為例,簡(jiǎn)述小孔腐蝕的機(jī)理。 　　　da/dt：表示單位時(shí)間內(nèi)裂紋的擴(kuò)展量叫應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率。 　　　KISCC ： 一般認(rèn)為當(dāng)拉伸應(yīng)力低于某一個(gè)臨界值時(shí),不再發(fā)生斷裂破壞,這個(gè)臨界應(yīng)力稱(chēng)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂門(mén)檻值,用KISCC或臨界應(yīng)力243。 　　　渦流腐蝕：腐蝕性流體與金屬間相互運(yùn)動(dòng)引起的金屬加速破壞。 　　　應(yīng)力腐蝕：(英文縮寫(xiě)SCC,stress corrosion crack) 是指金屬材料在特定腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。 　　　晶間腐蝕：是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶界發(fā)生的一種局部腐蝕。主要有點(diǎn)腐蝕(孔腐蝕) 、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇腐蝕,應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞、湍流腐蝕等。全面腐蝕一般屬于微觀電池腐蝕。：由D0= 和t=30min,D=3D0=：　　　　　D2D02=kt 　K=　　　　　D=1181。 　　　(2) 燒結(jié)氧化鋁Al2O3時(shí),由于氫原子半徑很小,擴(kuò)散系數(shù)較大,易于擴(kuò)散而有利于閉氣孔的清除；而原子半徑大的氮?jiǎng)t由于其擴(kuò)散系數(shù)較小難于擴(kuò)散而阻礙燒結(jié)。 由于同時(shí)加溫加壓,有利于粉末顆粒的接觸、擴(kuò)散和流動(dòng)等傳質(zhì)過(guò)程,降低了燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間,抑制了晶粒的長(zhǎng)大。這些燒結(jié) 過(guò)程除了常規(guī)燒結(jié)中由系統(tǒng)表面能提供的驅(qū)動(dòng)力之外,還由特殊工藝條件增加了系統(tǒng)燒結(jié)的驅(qū)動(dòng)力,因此提高了坯體的燒結(jié)速率,大大增加了坯體的致密化程度。常規(guī)條件下坯體密度很難達(dá)到理論密度值。其總體的推動(dòng)力由系統(tǒng)表面能提供。 :(1) 晶粒的大小取決于起始晶粒的大小,燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間 　　　(2) 防止二次再結(jié)晶引起的晶粒異常長(zhǎng)大 m 　　　求r2：線收縮率：　　　 　　　1200℃,對(duì)NiO和Cr2O3粉末,其　　　則可求出K1473,同理,可求出 K1673,代入上式,即可求出　　　式中g(shù)=600erg/cm2,243。 對(duì)體積擴(kuò)散和表面擴(kuò)散,低溫下以表面擴(kuò)散為主,高溫下以體積擴(kuò)散為主,而表面擴(kuò)散并不改變?yōu)槊S體的致密度,因此,可適當(dāng)延長(zhǎng)高溫?zé)Y(jié)時(shí)間。 ：粉料立方體1mm=104cm　　　1cm3壓塊中有1/（104）3=1012個(gè)顆粒 　　　最初表面能=6*（104）2*1000erg/cm3*1012個(gè)/cm3=6*107erg/cm3　　　最后晶界能=1/2*6 *（104）2*550erg/cm3*1012個(gè)/cm3=*107 erg/cm3　　　推動(dòng)力D=6*107erg/*107erg/cm3 =*107 erg/cm3： 應(yīng)為這兩種物質(zhì)傳遞僅涉及肧體表面形狀的變化,而并沒(méi)有涉及到肧體內(nèi)部氣孔體積的變化。 　　　　　　　　(3) 收縮率達(dá)90~100%, 密度達(dá)理論值的95% 以上。 　　　燒結(jié)末期：(1) 進(jìn)入燒結(jié)末期,氣孔封閉,相互孤立,理想情況為四個(gè)顆粒包圍,近似球狀。與氣孔接觸的顆粒表面為空位源,質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散以體積擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散為主而擴(kuò)散到氣孔表面,空位返鄉(xiāng)擴(kuò)散而消失。 　　　燒結(jié)中期:(1) 燒結(jié)中期,頸部進(jìn)一步擴(kuò)大,顆粒變形較大,氣孔由不規(guī)則的形狀逐漸變成由三個(gè)顆粒包圍的,近似圓柱形的氣孔,且氣孔是聯(lián)通的。 　　　其中：固相燒結(jié)中傳質(zhì)機(jī)理：(1) 流動(dòng)傳質(zhì) (2) 擴(kuò)散傳質(zhì) (2) 氣相傳質(zhì)　　　　　　液相燒結(jié)中的傳質(zhì)機(jī)理 (1) 流動(dòng)傳質(zhì) (2) 溶解沉淀：燒結(jié)過(guò)程是經(jīng)過(guò)成型的固體粉狀顆粒在加熱到低于熔點(diǎn)溫度的溫度下,產(chǎn)生顆粒粘結(jié)；通過(guò)物質(zhì)傳遞,使成型題逐漸變成具有一定幾何形狀和性能的整體的過(guò)程。 （1） 代入求得Q6. 解： G1=G，G2=10G， 將T1 =451℃，T2=493℃G50%，Gt小于線性規(guī)律，是由擴(kuò)散控制的反應(yīng)，G2=kt G50%，Gt呈線性關(guān)系 分析 及圖918各種類(lèi)型反應(yīng)中Gt/ 代入楊德方程 T=1500℃ t=1h 4h 求出 G= 5 解：根據(jù)表91 （P324~P325）部分重要的固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程 Q=50kcal/mol:2 .解：（1）將重量增量平方對(duì)t做圖，呈拋物線關(guān)系，則符合 X2=kt ，即A總是包圍著B(niǎo)的顆粒，且A，B同產(chǎn)物C是完全接觸的，反應(yīng)自球表面向中心進(jìn)行固相反應(yīng)：（a）1 反應(yīng)物是半徑為R0的等徑球粒B,x為產(chǎn)物層厚度。這樣，就可以用小角度xray散射方法研究相變組織，用場(chǎng)離子顯微鏡加原子探針技術(shù)研究早期斯賓納多分解及有序化。 斯賓納多分解可由微小的成分波動(dòng)產(chǎn)生，在相變初期不必形成明顯的新相界面，系統(tǒng)中各組分之間逆濃度梯度方向進(jìn)行登山擴(kuò)散，促進(jìn)了組成的波動(dòng)。在相分離早期，系統(tǒng)出現(xiàn)孤立的分立顆粒。但觀察整個(gè)相變過(guò)程的變化情況可以區(qū)分。 T1T2T313解:斯賓納多分解，是由于組成起伏引起的熱力學(xué)上的不