【整理】關(guān)于材料失效分析的10個(gè)問(wèn)答
日期：2021-09-18 14:50:59 瀏覽量：1805 標(biāo)簽: 失效分析
1、斷裂可分為幾類(lèi)？韌性斷裂和脆性斷裂如何區(qū)分？
答：(1)根據(jù)材料斷裂前所產(chǎn)生的宏觀變形量大小，將斷裂分為韌性斷裂和脆斷裂。(2)韌性斷裂是斷裂前發(fā)生明顯宏觀塑性變形。而脆性斷裂是斷裂前不發(fā)生塑性變形，斷裂后其斷口齊平，由無(wú)數(shù)發(fā)亮的小平面組成。
2、斷裂過(guò)程分幾個(gè)階段？韌性斷裂和脆性斷裂斷裂過(guò)程區(qū)別？
答：無(wú)論是韌性斷裂還是脆性斷裂，其斷裂過(guò)程均包含裂紋形成和擴(kuò)展兩個(gè)階段。紋自形成到擴(kuò)展至臨界長(zhǎng)度的過(guò)程稱(chēng)為裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段，在這一階段裂紋擴(kuò)展阻力大，擴(kuò)展速度較慢；而把裂紋達(dá)到臨界長(zhǎng)度后的擴(kuò)展階段稱(chēng)為失穩(wěn)擴(kuò)展階段，在這一階段裂紋擴(kuò)展阻力小，擴(kuò)展速度很快。對(duì)于韌性斷裂，裂紋形成后經(jīng)歷很長(zhǎng)的裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段，裂紋擴(kuò)展與塑性變形同時(shí)進(jìn)行，直至達(dá)到臨界裂紋長(zhǎng)度，最后經(jīng)歷失穩(wěn)擴(kuò)展階段而瞬時(shí)斷裂，因此韌性斷裂前有明顯的塑性變形。
對(duì)于脆性斷裂，裂紋形成后很快達(dá)到臨界長(zhǎng)度，幾乎不經(jīng)歷裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段就進(jìn)入裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展階段，裂紋擴(kuò)展速度極快，故脆性斷裂前無(wú)明顯塑性變形。
3、什么是材料的韌性？評(píng)價(jià)材料韌性的力學(xué)性能指標(biāo)有哪些?
答：(1) 韌性是表示材料在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力，它是材料強(qiáng)度和塑性的綜合表現(xiàn)。材料韌性好，則發(fā)生脆性斷裂的傾向小。
(2)評(píng)價(jià)材料韌性的力學(xué)性能是沖擊韌性和斷裂韌性。沖擊韌性是材料在沖擊載荷下吸收塑性變形功和斷裂功的能力，常用標(biāo)準(zhǔn)試樣的沖擊吸收功Ak表示。斷裂韌度KIC是評(píng)定材料抵抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)，指的是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。
4、材料韌性指標(biāo)的含義及應(yīng)用?
答：(1)沖擊吸收功Ak是衡量材料沖擊韌性的力學(xué)性能指標(biāo)，沖擊吸收功由沖擊試驗(yàn)測(cè)得，它是將帶有U形或V形缺口的標(biāo)準(zhǔn)試樣放在沖擊試驗(yàn)機(jī)上，用擺錘將試樣沖斷。沖斷試樣所消耗的功即為沖擊吸收功Ak，其單位為J。Ak越高和韌脆轉(zhuǎn)變溫度TK越低，則材料的沖擊韌性越好。
(2)斷裂韌度KIC是評(píng)定材料抵抗脆性斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)，指的是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力，其單位為MPa·m1/2或MN·m-3/2。裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI、零件裂紋半長(zhǎng)度a和零件工作應(yīng)力σ之間存在如下關(guān)系：KI = Yσa1/2 式中，Y=1～2，為零件中裂紋的幾何形狀因子。當(dāng)KI≥KIC時(shí)，零件發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂；當(dāng)KI＜KIC時(shí)，零件安全可靠。因此，KI = KIC是零件發(fā)生低應(yīng)力脆斷的臨界條件，即KI = Yσa1/2= KIC 由此式可知，為了使零件不發(fā)生脆斷，可以控制三個(gè)參數(shù)，即KIC、σ和a。
5、什么是疲勞斷裂？
答：疲勞斷裂是指零件在交變載荷下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作而發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。所謂交變載荷，是指載荷的大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷。
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6、疲勞斷口由哪幾個(gè)部分組成？
答：典型的疲勞斷口形貌由疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)三部分組成。
7、什么是腐蝕？可分為幾類(lèi)？
答：(1)腐蝕是材料表面和周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或者電化學(xué)反應(yīng)所引起的表面損傷現(xiàn)象。(2)分類(lèi)：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。
8、發(fā)生電化學(xué)腐蝕的條件是什么?
答：不同金屬間或同一金屬的各個(gè)部分之間存在著電極電位差，而且它們是相互接觸并處于相互連通的電解質(zhì)溶液中構(gòu)成微電池。
9、改善零件腐蝕抗力的主要措施是什么？
答：對(duì)于化學(xué)腐蝕：選擇抗氧化材料如耐熱鋼、高溫合金、陶瓷材料等，零件表面涂層。對(duì)于電化學(xué)腐蝕：選擇耐腐蝕材料；表面涂層；電化學(xué)保護(hù)；加緩蝕劑。對(duì)于應(yīng)力腐蝕：減小拉應(yīng)力；去應(yīng)力退火；選擇Iscc高的材料；改善介質(zhì)。
10、金屬材料在高溫下的力學(xué)行為有哪些特點(diǎn)？
答：(1)材料的強(qiáng)度隨溫度的升高而降低。(2)高溫下材料的強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。(3)高溫下材料的變形量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。
