材料性能力学性能.pptVIP

*如果含有少量杂质原子，能够钉扎位错，Δ I和Δ II均减小 *加工硬化使位错密度增大， Δ I和Δ II相应地增大。 *温度升高使Δ I和Δ II增大。 *淬火冻结高温缺陷，使Δ I和Δ II减小。 2 、间隙固溶体的形变内耗 冷变形后，在200℃附近出现一个内耗峰，称为寇斯特峰。该峰受点阵和溶质原子的扩散所控制。 形变在位错周围产生了斯诺克气团，当位错线受力弯曲时，便要遇到气团所造成的阻力。当位错运动时，可使气团中C原子重新分布。所以位错运动过程中不断产生交互作用，从而引起内耗。形变量增大，位错密度增高和间隙原子多，气团浓度增大都会导致驰豫强度增大。形变峰是由位错与溶质原子交互作用引起。 四、与晶界有关的内耗 铝的晶界内耗 晶界的滑动模型 多晶铝随温度变化在285℃附近出现一个内耗峰。晶粒越大，内耗峰越低。而单晶铝不出现这个内耗峰。 当温度较低时，晶界的粘滞性大，滑动的阻力大，相对位移小，所以能量损耗较小；温度高时，晶界的粘滞性小，相对位移大，滑动的切应力很小，能量的损耗较小。在中温时，能量损耗大，出现了内耗峰。 对晶界内耗的研究表明，它受下列因素的影响： 1、晶粒愈细，晶界愈多，则内耗峰值愈大； 2、杂质原子分布于晶界，对晶界起着钉扎作用，从而可使晶界峰值显著地下降，当杂质的浓度足够高时，晶界峰可完全消失。 因此晶界内耗的测量可用于研究与晶界强化有关的问题。 五、热弹性内耗与磁弹性内耗 1、热弹性内耗 固体受热膨胀，反之绝热膨胀会变冷。当以很小的应力加与金属试样时，如果受力均匀，则试样每一点要发生同样的温度变化；如果各点受力不均，必然造成温度差和产生热流。热量的流入和流出都要导致附加应变的产生，这种非弹性行为引起的内耗即为热弹性内耗。 弯曲振动，试样产生不均匀应变，受拉部分温度偏低，受压部分温度偏高。若应力变化非常快，以至于来不及交换热量（相当于绝热过程），这时不会产生能量损耗，这时的动态模量称为绝热模量。 若应变力频率很低，试样有足够的时间进行热量交换，温度保持平衡，相当于等温过程，没有能量损耗，这时的动态模量为等温模量。 当应变频率处于中间状态时，既非绝热，又非等温，机械能不可逆地转换为热能，便产生内耗。 热弹性效应不仅在宏观上存在，而且在微观范围内也存在，例如，晶粒和晶粒之间，由于变形不均匀也能产生热弹性效应而引起内耗。 切应变没有温度变化，因此在扭转振动时，虽然切应力也是不均匀的，但并不产生热弹性效应，引起内耗。 2、磁弹性内耗 磁弹性内耗是铁磁材料中磁性与力学性质的耦合所引起的。磁致伸缩现象提供了磁性与力学性质的耦合。其倒易关系是，施加应力可以产生磁化状态的改变，因此除弹性应变外，还有由于磁化状态而导致的非弹性应变和模量亏损效应。 铁磁性材料受应力作用时，引起磁畴壁的微小移动而产生磁化，由此可产生三种类型的能量损耗： 一是由于磁化伴随着产生磁致伸缩效应，导致产生静滞后类型的内耗损失； 二是由于交变磁化使试样表面感生涡流，这种宏观祸流造成能量损耗； 三是由于局部磁化，产生微观涡流导致能量损耗。 宏观和微观涡流的产生都和振动的频率有关，当应力变化的频率很小时，实际上，可以认为不产生涡流损失。所以对铁磁性材料的内耗，采用低频测量便可以排除涡流的影响。 此外，对铁磁性金属在磁饱和状态下测量内耗也可消除磁弹性的影响。 第一章 材料力学性能 摘要：本章将讲授材料的弹性及物理本质，滞弹性及特点；滞弹性产生内耗；内耗机理；内耗分析方法。 第一节 弹性及物理本质 理解弹性模量的概念及其温度对它的影响。 第二节 影响弹性模量的因素 了解温度、相变、固溶体成分对弹性模量的影响 第三节 弹性模量的测量及应用 了解弹性模量的两种测量方法：静态测量法和动态测量法。 第四节 滞弹性与内耗 理解滞弹性的特点；内耗的表征；内耗谱；内耗峰的物理本质。 第五节 内耗机理 理解几种内耗机理：间隙原子的内耗；置换原子的内耗；位错内耗和晶界内耗。 第六节 内耗测量方法 内耗的表征方法有三种；了解扭摆法和共振法的测量方法。 第七节 内耗分析方法的应用 了解内耗在研究扩散问题的应用。 第一节 弹性的物理本质 一、弹性模量 在弹性范围内，物体受力的作用发生形状或尺寸的变化，应力与应变之间呈线性关系，即遵循虎克定律： ， ， 分别为正应力，切应力，压力 分别为线应变，切应变和体积应变 分别为正弹性模量(杨氏模量)、切变模量和体积模量 这些均表示材料弹性变形的难易程度，即引起单位变形所需要的应力大小。 在各向同性材料中， 为泊松比。 弹性模量的大小取决原子间的结合力，因此它与