材料科学基础习题集(新)

第六章:固体材料的变形与断裂

一、 解释以下基本概念

弹性变形、塑性变形、滑移、孪生、滑移带、滑移系、多滑移、交滑移、取向因子、软位向、硬位向、临界分切应力、加工硬化、形变织构、纤维组织、丝织构、板织构、细晶强化、弥散强化、断裂、脆性断裂、韧性断裂、解理断裂、穿晶断裂、沿晶断裂

二、填空题

1、金属塑性变形的方式有两种,分别是( )和( )。 2、体心立方晶体的滑移面是( ),滑移方向是( ),共有( )个滑移系。

3、面心立方晶体的滑移面是( ),滑移方向是( ),共有( )个滑移系。

4、密排六方晶体的滑移面是( ),滑移方向是( ),共有( )个滑移系。

5、临界分切应力的表达式是( ),该式表明滑移系的分切应力大小与( )有关,分切应力越大,越容易( )。 6、单晶体塑性变形时,把Φ=900或者λ=900的取向称为( ),把取向因子为0。5时对应的取向称为( ),若取向因子大,则屈服强度( )。

7、晶体发生滑移时会引起晶面的转动,拉伸时滑移面力求转向与力轴( )方向,使原来有利取向滑移系变得愈来愈不利,称之为( )。

8、对滑移系少的( )金属,在受到切应力作用下易产生孪生变形,体心立方金属在( )时才发生孪生变形。

9、金属经过塑性变形之后,其晶粒外形会沿受力方向( ),当变形量很大时各晶粒( ),呈现( )称为纤维组织。 10、多晶体塑性变形时,由于形变受到( )阻碍和相邻的取向不同的( )约束,形变抗力比单晶体大,其屈服强度与晶粒直径关系为( ),称为霍尔配奇公式。

11、金属经过塑性变形之后,不但晶粒外形有所变化,晶粒内部的位

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错密度( ),形成胞状结构,随变形量增大,胞块数量( ),尺寸( )。

12、在常温下,金属的晶粒尺寸愈小,其强度( ),塑性和韧性( )。

13、塑性变形量越大,金属的强度( ),塑性和韧性( ),这种现象称为( )。

14、金属冷塑性变形时,由于晶体转动,使金属晶体中原为任意取向的各晶粒逐渐调整为取向彼此趋于一致,称之为( )。有两种形式的形变织构,分别是( )和( )。

15、金属经过塑性变形之后,会产生残余内应力,有三种内应力,分别是( )、( )和( )。

三、 密排六方金属镁能否产生交滑移?滑移方向如何?

四、 试用多晶体塑性变形理论解释室温下金属的晶粒越细强度越

高塑性越好的现象。

五、铜单晶其外表面平行于(001),若施加拉应力、力轴方向为[001],测得τc=0.7MN/m2,求多大应力下材料屈服?

六、 Fe单晶拉力轴沿[110]方向,试问哪组滑移系首先开动?若τc=33.8Mpa,需多大应力材料屈服? 七、 已知纯铝τc=0.9MN/m2,问:

(1) 使(111)面产生[101]方向的滑移,则在[001]方向上应

该施加多大的力?

(2) 使(111)面产生[110]方向的滑移呢?

八、 体心立方的铁在(011)滑移面上,有一个b1=a/2[111]的单位

位错,在(011)面上,有一个b2=a/2[111]的单位位错,若在切应力作用下,它们向着滑移面的交线处运动并发生反应,试求新生位错的柏氏矢量,位错线方向;并说明该位错为什么是

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?????固定位错。

九、 有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上,求作用在(111)

和(111) 如下表: 屈服载荷 (N) Φ角(0) λ角(0) てk

(1) 根据以上数据求出临界分切应力并填入上表

(2) 求出屈服载荷下的取向因子,作出取向因子和屈服应力的关系曲线,说明取向因子对屈服应力的影响。 十一、画出铜晶体的一个晶胞,在晶胞上指出:

(1) 发生滑移的一个晶面;

(2) 在这一晶面上发生滑移的一个方向;

(3) 滑移面上的原子密度与{100}等其它晶面相比有何差别; (4) 沿滑移方向的原子间距与其它方向相比有何差别。 十二、已知平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的?-Fe的屈服强度分

别为112.7MPa和196MPa,问平均晶粒直径为0.0196mm的纯铁的屈服强度为多少?

十三、.Al单晶制成拉伸试棒(其截面积为9mm2)进行室温拉伸,拉

伸轴与[001]交成36.7°,与[011]交成19.1°,与[111]交成22.2°,开始屈服时载荷为20.40N,试确定主滑移系的分切应力。 十四、Mg单晶体的试样拉伸时,三个滑移方向与拉伸轴分别交成

38°、45°、85°,而基面(滑移面)法线与拉伸轴交成60°。如果在拉应力为2.05MPa时开始观察到塑性变形,则Mg的临界分切应力为多少?

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滑移系上的分切应力。

十、 锌单晶体试样截面积A=78.5mm2,经拉伸试验测得的有关数据

620 83 25.5 252 72.5 26 184 62 38 148 174 273 525 5 48.5 30.5 17.6 46 63 74.8 82.5 COSλCOSΦ 十五、试述金属经塑性变形后组织结构与力学性能之间的关系,阐述

加工硬化在机械零部件生产和服役过程中的重要意义。 十六、试述固溶强化的机制。

十七、试述弥散硬化合金的强化机制。

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