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西安交通大学-材料科学基础难点解答
一 失效分析
1 断裂可分为几类？韧性断裂和脆性断裂如何区分？
答：1）根据材料断裂前所产生的宏观变形量大小，将断裂分为韧性断裂和脆断裂。 2）韧性断裂是断裂前发生明显宏观塑性变形。而脆性断裂是断裂前不发生塑性变形，断裂后其断口齐平，由无数发亮的小平面组成。
2 断裂过程分为几个阶段？韧性断裂和脆性断裂的断裂过程的区别在哪里？
答：1）无论是韧性断裂还是脆性断裂，其断裂过程均包含裂纹形成和扩展两个阶段。 裂纹自形成到扩展至临界长度的过程称为裂纹亚稳扩展阶段，在这一阶段裂纹扩展阻力大，扩展速度较慢；而把裂纹达到临界长度后的扩展阶段称为失稳扩展阶段，在这一阶段裂纹扩展阻力小，扩展速度很快。
2）对于韧性断裂，裂纹形成后经历很长的裂纹亚稳扩展阶段，裂纹扩展与塑性变形同时进行，直至达到临界裂纹长度，最后经历失稳扩
展阶段而瞬时断裂，因此韧性断裂前有明显的塑性变形。
对于脆性断裂，裂纹形成后很快达到临界长度，几乎不经历裂纹亚稳扩展阶段就进入裂纹失稳扩展阶段，裂纹扩展速度极快，故脆性断裂前无明显塑性变形。
3 什么是材料的韧性？评价材料韧性的力学性能指标有哪些？
答：1）韧性是表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，它是材料强度和塑性的综合表现。材料韧性好，则发生脆性断裂的倾向小。 2）评价材料韧性的力学性能是冲击韧性和断裂韧性。
冲击韧性是材料在冲击载荷下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收功Ak表示。
断裂韧度KIC是评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标，指的是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
4 材料韧性指标的含义及应用？
答：1）冲击吸收功Ak是衡量材料冲击韧性的力学性能指标，冲击吸收功由冲击试验测得，它是将带有U形或V形缺口的标准试样放在冲击试验机上，用摆锤将试样冲断。冲断试样所消耗的功即为冲击吸收功Ak，其单位为J。Ak越高和韧脆转变温度TK越低，则材料的冲击韧性越好。 2）断裂韧度KIC是评定材料抵抗脆性断裂的力学性能指标，指的是材料抵抗裂纹失稳扩展的能力，其单位为MPa·m1/2或MN·m-3/2。 裂纹尖端应力场强度因子KI、零件裂纹半长度a和零件工作应力σ之间存在如下关系：KI = Yσa1/2 式中，Y=1～2，为零件中裂纹的几何形状因子。当KI≥KIC时，零件发生低应力脆性断裂；当KI＜KIC时，零件安全可靠。因此，KI = KIC是零件发生低应力脆断的临界条件，即KI = Yσa1/2= KIC 由此式可知，为了使零件不发生脆断，可以控制三个参数，即KIC、σ和a。
5 什么是疲劳断裂？
答：疲劳断裂是指零件在交变载荷下经过较长时间的工作而发生断裂的现象。所谓交变载荷，