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材料科学
题目

以下哪个关于晶粒尺寸对材料脆性断裂的影响的描述是错误的?A. 若初始裂纹尺寸与晶粒度相当,晶粒越细,初始裂纹尺寸就越小,这样就提高了临界应力。B. 断裂强度与晶粒直径的平方根成反比C. 细晶材料的晶界比例大,以后容易断裂D. 由于晶界比晶粒内部弱,所以多晶材料破坏多是沿晶界断裂。

以下哪个关于晶粒尺寸对材料脆性断裂的影响的描述是错误的?

A. 若初始裂纹尺寸与晶粒度相当,晶粒越细,初始裂纹尺寸就越小,这样就提高了临界应力。

B. 断裂强度与晶粒直径的平方根成反比

C. 细晶材料的晶界比例大,以后容易断裂

D. 由于晶界比晶粒内部弱,所以多晶材料破坏多是沿晶界断裂。

题目解答

答案

C. 细晶材料的晶界比例大,以后容易断裂

解析

本题主要考察晶粒尺寸对材料脆性断裂影响的相关知识,需逐一分析各选项的正确性:

选项A

若初始裂纹尺寸与晶粒度相当,晶粒越细,则初始裂纹尺寸越小。根据断裂力学,临界应力与裂纹尺寸的平方根成反比($K_{IC}=\sigma_y\sqrt{\pi a}$),裂纹尺寸越小,临界应力越高,材料越不易断裂。A正确。

选项B

Hall-Petch公式描述了屈服强度与晶粒尺寸的关系:$\sigma_y=\sigma_0+k_y d^{-1/2}$,但断裂强度也遵循类似规律——晶粒越细(直径$d$越小),断裂强度越高,即断裂强度与晶粒直径的平方根成反比。B正确。

选项C

细晶材料的晶界比例大,但晶界的存在可阻碍裂纹扩展:裂纹穿过晶界时需改变方向(增加路径长度),且晶界能吸附位错、抑制裂纹尖端的塑性变形,从而提高材料的断裂韧性。因此,细晶材料反而更难断裂,C错误。

选项D

多晶材料中,晶界的原子排列紊乱、结合能低于晶粒内部,属于薄弱区域。脆性断裂时,裂纹易沿晶界扩展(沿晶断裂),而非穿过晶粒内部(穿晶断裂)。D正确。

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