【正文】 （同時也滿足必要條件）25.材料成分：γs—有效表面能，主要是塑性變形功，與有效滑移系數(shù)目和可動位錯有關(guān)具有fcc結(jié)構(gòu)的金屬有效滑移系和可動位錯的數(shù)目都比較多，易于塑性變形，不易脆斷。該條件是是斷裂發(fā)生的必要條件，但并不意味著一定會斷裂。注意：脆性斷裂也產(chǎn)生微量塑性變形。脆性斷裂：斷裂前基本不發(fā)生塑性變形的，突發(fā)的斷裂。斷口三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇這三個區(qū)域的比例關(guān)系與材料韌斷性能有關(guān)。為什么脆性斷裂更加危險？韌性斷裂：是斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形的斷裂特征：斷裂面一般平行于最大切應(yīng)力與主應(yīng)力成45度角。σ?,t= C1(?)m3．應(yīng)力狀態(tài)切應(yīng)力分量越大，越有利于塑性變形，屈服強度越低。原因：派拉力屬于短程力，對溫度十分敏感。（二）彌散強化：第二相質(zhì)點彌散分布在基體中起到的強化作用。4．第二相（彌散強化，沉淀強化） 不可變形第二相提高位錯線張力→繞過第二相→留下位錯環(huán) →兩質(zhì)點間距變小 → 流變應(yīng)力增大。晶粒減小將增加位錯運動阻礙的數(shù)目，減小晶粒內(nèi)位錯塞積群的長度，使屈服強度降低（細晶強化）。派拉力：位錯交互作用力（a是與晶體本性、位錯結(jié)構(gòu)分布相關(guān)的比例系數(shù)，L是位錯間距。主要從內(nèi)因和外因兩個方面考慮與以下三個方面相聯(lián)系的因素都會影響到屈服強度位錯增值和運動晶粒、晶界、第二相等外界影響位錯運動的因素（一）可以從河流花樣的反“河流”方向去尋找裂紋源。其次，包申格效應(yīng)大的材料，內(nèi)應(yīng)力較大。其次，在反向加載時，在滑移面上產(chǎn)生的位錯與預(yù)變形的位錯異號，要引起異號位錯消毀，這也會引起材料的軟化，屈服強度的降低。因為預(yù)變形時位錯運動的方向和背應(yīng)力的方向相反，而當反向加載時位錯運動的方向與原來的方向相反了，和背應(yīng)力方向一致，背應(yīng)力幫助位錯運動，塑性變形容易了，于是，經(jīng)過預(yù)變形再反向加載，其屈服強度就降低了。第一，在原先加載變形時，位錯源在滑移面上產(chǎn)生的位錯遇到障礙，塞積后便產(chǎn)生了背應(yīng)力，這背應(yīng)力反作用于位錯源，當背應(yīng)力(取決于塞積時產(chǎn)生的應(yīng)力集中)足夠大時，可使位錯源停止開動。特別是彈性極限在反向加載時幾乎下降到零，這說明在反向加載時塑性變形立即開始了。改變材料的成分和組織會對材料的強度(如屈服強度、抗拉強度)有顯著影響，但對材料的剛度影響不大。是一個強度與塑性的綜合指標，是表示靜載下材料強度與塑性的最佳配合。韌脆轉(zhuǎn)變：材料力學(xué)性能從韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變到脆性狀態(tài)的現(xiàn)象（沖擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集型轉(zhuǎn)變穿晶斷裂，斷口特征由纖維狀轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶狀）。晶體學(xué)平面－－解理面，一般是低指數(shù)，表面能低的晶面。包申格效應(yīng)：指原先經(jīng)過少量塑性變形，卸載后同向加載，彈性極限(σP)或屈服強度(σS)增加；反向加載時彈性極限(σP)或屈服強度(σS)降低的現(xiàn)象。彈性極限：試樣加載后再卸裁，以不出現(xiàn)殘留的永久變形為標準，材料能夠完全彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力。愛學(xué)習論壇:《工程材料力學(xué)性能》（第二版）課后答案第一章　材料單向靜拉伸載荷下的力學(xué)性能一、 解釋下列名詞 滯彈性：在外加載荷作用下，應(yīng)變落后于應(yīng)力現(xiàn)象。 靜力韌度：材料在靜拉伸時單位體積材科從變形到斷裂所消耗的功。 比例極限：應(yīng)力—應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力。解理斷裂：沿一定的晶體學(xué)平面產(chǎn)生的快速穿晶斷裂。解理面：在解理斷裂中具有低指數(shù)，表面能低的晶體學(xué)平面。靜力韌度：材料在靜拉伸時單位體積材料從變形到斷裂所消耗的功叫做靜力韌度。 二、金屬的彈性模量主要取決于什么?為什么說它是一個對結(jié)構(gòu)不敏感的力學(xué)性能? 答案：金屬的彈性模量主要取決于金屬鍵的本性和原子間的結(jié)合力，而材料的成分和組織對它的影響不大，所以說它是一個對組織不敏感的性能指標，這是彈性模量在性能上的主要特點。三、什么是包申格效應(yīng)，如何解釋，它有什么實際意義? 答案：包申格效應(yīng)就是指原先經(jīng)過變形，然后在反向加載時彈性極限或屈服強度降低的現(xiàn)象。 包申格效應(yīng)可以用位錯理論解釋。背應(yīng)力是一種長程(晶?；蛭诲e胞尺寸范圍)內(nèi)應(yīng)力，是金屬基體平均內(nèi)應(yīng)力的度量。這一般被認為是產(chǎn)生包申格效應(yīng)的主要原因。 實際意義：在工程應(yīng)用上，首先是材料加工成型工藝需要考慮包申格效應(yīng)。另外包申格效應(yīng)和材料的疲勞強度也有密切關(guān)系，在高周疲勞中，包申格效應(yīng)小的疲勞壽命高，而包申格效應(yīng)大的，由于疲勞軟化也較嚴重，對高周疲勞壽命不利。解理斷裂是典型的脆性斷裂的代表，微孔聚集斷裂是典型的塑性斷裂。 影響屈服強度的內(nèi)因素1．金屬本性和晶格類型（結(jié)合鍵、晶體結(jié)構(gòu)）單晶的屈服強度從理論上說是使位錯開始運動的臨界切應(yīng)力，其值與位錯運動所受到的阻力（晶格阻力－－派拉力、位錯運動交互作用產(chǎn)生的阻力）決定。）2．晶粒大小和亞結(jié)構(gòu)晶粒小→晶界多（阻礙位錯運動）→位錯塞積→提供應(yīng)力→位錯開動 →產(chǎn)生宏觀塑性變形 。屈服強度與晶粒大小的關(guān)系： 霍爾－派奇（HallPetch) σs= σi+kyd1/23．溶質(zhì)元素加入溶質(zhì)原子→（間隙或置換型）固溶體→（溶質(zhì)原子與溶劑原子半徑不一樣）產(chǎn)生晶格畸變→產(chǎn)生畸變應(yīng)力場→與位錯應(yīng)力場交互運動 →使位錯受阻→提高屈服強度 （固溶強化） 。不可變形第二相位錯切過（產(chǎn)生界面能），使之與機體一起產(chǎn)生變形，提高了屈服強度。沉淀強化：第二相質(zhì)點經(jīng)過固溶后沉淀析出起到的強化作用。 影響屈服強度的外因素一般的規(guī)律是溫度升高，屈服強度降低。應(yīng)變速率大，強度增加。缺口效應(yīng)：試樣中“缺口”的存在，使得試樣的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，從而影響材料的力學(xué)性能的現(xiàn)象。斷口成纖維狀（塑變中微裂紋擴展和連接），灰暗色（反光能力弱）。塑性好，放射線粗大塑性差，放射線變細乃至消失。特征：斷裂面與正應(yīng)力垂直，斷口平齊而光滑，呈放射狀或結(jié)晶狀。斷面收縮率小于5％為脆性斷裂，大于5％為韌性斷裂。格雷菲斯裂紋理論是根據(jù)熱力學(xué)原理，用能量平衡（彈性能的降低與表面能的增加相平衡）的方法推到出了裂紋失穩(wěn)擴展的臨界條件。該斷裂判據(jù)為：裂紋擴展的充分條件是其尖端應(yīng)力要大于等于理論斷裂強度。凡加入合金元素引起滑移系減少、孿生、位錯釘扎的都增加脆性；若合金中形成粗大第二相也使脆性增加。溫度：σi位錯運動摩擦阻力。bcc金屬具有低溫脆斷現(xiàn)象，因為σi隨著溫度的減低而急劇增加，同時在低溫下，塑性變形一孿生為主，也易于產(chǎn)生裂紋。晶粒大?。篸值小位錯塞積的數(shù)目少，而且晶界多。所以細晶組織有抗脆斷性能。第二章　金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能一、解釋下列名詞： （1）應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)—材料最大切應(yīng)力與最大正應(yīng)力的比值，記為α。 （3）缺口敏感度——金屬材料的缺口敏感性指標，用缺口試樣的抗拉強度與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強度的比值表示。 （5）洛氏硬度——采用金剛石圓錐體或小淬火鋼球作壓頭，以測量壓痕深度所表示的硬度。的金剛石四棱錐作壓頭，采用單位表面積所承受的試驗力計算而得的硬度。 （8）肖氏硬度——采動載荷試驗法，根據(jù)重錘回跳高度表證的金屬硬度。二、說明下列力學(xué)性能指標的意義 （1）σｂｃ——材料的抗壓強度 （2）σｂｂ——材料的抗彎強度 （3）τｓ——材料的扭轉(zhuǎn)屈服點