【整理】關于材料失效分析的10個問答
日期：2021-09-18 14:50:59 瀏覽量：1890 標簽: 失效分析
1、斷裂可分為幾類？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，由無數(shù)發(fā)亮的小平面組成。
2、斷裂過程分幾個階段？韌性斷裂和脆性斷裂斷裂過程區(qū)別？
答：無論是韌性斷裂還是脆性斷裂，其斷裂過程均包含裂紋形成和擴展兩個階段。紋自形成到擴展至臨界長度的過程稱為裂紋亞穩(wěn)擴展階段，在這一階段裂紋擴展阻力大，擴展速度較慢；而把裂紋達到臨界長度后的擴展階段稱為失穩(wěn)擴展階段，在這一階段裂紋擴展阻力小，擴展速度很快。對于韌性斷裂，裂紋形成后經(jīng)歷很長的裂紋亞穩(wěn)擴展階段，裂紋擴展與塑性變形同時進行，直至達到臨界裂紋長度，最后經(jīng)歷失穩(wěn)擴展階段而瞬時斷裂，因此韌性斷裂前有明顯的塑性變形。
對于脆性斷裂，裂紋形成后很快達到臨界長度，幾乎不經(jīng)歷裂紋亞穩(wěn)擴展階段就進入裂紋失穩(wěn)擴展階段，裂紋擴展速度極快，故脆性斷裂前無明顯塑性變形。
3、什么是材料的韌性？評價材料韌性的力學性能指標有哪些?
答：(1) 韌性是表示材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，它是材料強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)評價材料韌性的力學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，常用標準試樣的沖擊吸收功Ak表示。斷裂韌度KIC是評定材料抵抗脆性斷裂的力學性能指標，指的是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。
4、材料韌性指標的含義及應用?
答：(1)沖擊吸收功Ak是衡量材料沖擊韌性的力學性能指標，沖擊吸收功由沖擊試驗測得，它是將帶有U形或V形缺口的標準試樣放在沖擊試驗機上，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是評定材料抵抗脆性斷裂的力學性能指標，指的是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力，其單位為MPa·m1/2或MN·m-3/2。裂紋尖端應力場強度因子KI、零件裂紋半長度a和零件工作應力σ之間存在如下關系：KI = Yσa1/2 式中，Y=1～2，為零件中裂紋的幾何形狀因子。當KI≥KIC時，零件發(fā)生低應力脆性斷裂；當KI＜KIC時，零件安全可靠。因此，KI = KIC是零件發(fā)生低應力脆斷的臨界條件，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)過較長時間的工作而發(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？
答：(1)腐蝕是材料表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應或者電化學反應所引起的表面損傷現(xiàn)象。(2)分類：化學腐蝕和電化學腐蝕。
8、發(fā)生電化學腐蝕的條件是什么?
答：不同金屬間或同一金屬的各個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：對于化學腐蝕：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。對于電化學腐蝕：選擇耐腐蝕材料；表面涂層；電化學保護；加緩蝕劑。對于應力腐蝕：減小拉應力；去應力退火；選擇Iscc高的材料；改善介質(zhì)。
10、金屬材料在高溫下的力學行為有哪些特點？
答：(1)材料的強度隨溫度的升高而降低。(2)高溫下材料的強度隨時間的延長而降低。(3)高溫下材料的變形量隨時間的延長而增加。
