材料力学性能讨论问题4

1.名词解释：低应力脆断Ⅰ型裂纹断裂韧性2.说明下列断裂韧性指标的意义KICKCGIC3.Kl和KlC的异同？4.断裂韧性的影响因素有哪些？如何提高材料的断裂韧性？5.为什么要对陶瓷材料进行增韧？其主要途径有哪些？•1.名词解释•低应力脆断：在屈服应力以下发生的断裂。•Ⅰ型裂纹：指外加拉应力与裂纹面垂直，使裂纹张开，这种类型的裂纹称为Ⅰ型或张开型裂纹。•断裂韧性：当应力场强度因子增大到一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料断裂，该临界值称为断裂韧性。•2.意义•Kc为平面应力应力条件下的断裂韧度，表示在平面应力条件下材料抵抗断裂的能力。•KⅠc为平面应变条件下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗断裂的能力。•GⅠc裂纹扩展能量释放率的临界值（或裂纹扩展力的临界值），即裂纹扩展单位面积时系统释放的势能能量（或者裂纹扩展单位长度时的裂纹扩展力）的临界值。（断裂韧性）•3.Kl和KlC的异同？KⅠ是力学度量，它不仅随外加应力和裂纹长度的变化而变化，也和裂纹的形状类型，以及加载方式有关，但它和材料本身的固有性能无关。而断裂韧性KlC则是反映材料阻止裂纹扩展的能力，因此是材料本身的特性。•4.断裂韧性的影响因素有哪些？如何提高材料的断裂韧性？•解：•1外因：材料的厚度不同，厚度增大断裂韧性增大，当厚度增大到一定程度后断裂韧性稳定；温度下降断裂韧性下降；应变速率上升，断裂韧性下降。•2内因：金属材料，能细化晶粒的元素提高断裂韧性；形成金属化合物和析出第二相降低断裂韧性。晶粒尺寸和相结构，面心立方断裂韧性高，奥氏体大于铁素体和马氏体钢。细化晶粒，断裂韧性提高。夹杂和第二相，脆性夹杂和第二相降低断裂韧性，韧性第二相提高断裂韧性。•提高材料的断裂韧性可以通过：1亚温淬火，2超高温淬火，3形变热处理等方法实现。•5.为什么要对陶瓷材料进行增韧？其主要途径有哪些？陶瓷材料是脆性材料，其断裂韧性比金属材料要低一到两个数量级，弯曲或者拉伸加载时，裂纹一旦产生，极易失稳断裂，造成危害。所以对工程陶瓷材料要进行增韧。•增韧的途径有：改善陶瓷显微结构，相变增韧，微裂纹增韧。