材料概论 教学配套课件 许并社 第8章 材料的选择.pdfVIP

第8章 材料的选择 8.1 金属、陶瓷、高分子材料及复合材料的力学性能比较 8.2 金属、陶瓷及高分子材料的物理性能比较 8.3 材料的选择因素 8.1 金属、陶瓷、高分子材料及复合材料的力学性 能比较 8.1.1 应力-应变曲线 8.1.2 弹性模量 8.1.3 材料的强度 8.1.4 材料的塑性 8.1.5 材料的韧性 8.1.6 材料的比模量、比强度 8.1.1 应力-应变曲线 材料的力学性能是指材料受外力作用时的变形行为及其抵抗 破坏的能力，通常包括强度、塑性、韧性、疲劳等。拉伸应 力-应变曲线是描述材料力学性能的重要方法。金属、陶瓷及 高分子材料的力学性能是相当不同的，其主要拉伸应力-应变 曲线类型如图8-1所示 图8-1 几类材料的应力-应变曲线示意图 金属材料 陶瓷材料 高分子材料 8.1.2 弹性模量 固体材料的弹性模量大小表示材料弹性变形的难易程度。不同 类型的材料，如金属、陶瓷、高分子材料及复合材料等，其弹 性模量值各不相同，各类工程材料的弹性模量如图8-2所示 图8-2 各类工程材料的弹性模量 8.1.3 材料的强度 屈服强度是指应力-应变曲线上屈服点的应力值或微量塑性变 形(一般取应变为0.2%的微量变形) 的应力值。 图8-3 各类工程材料的屈服强度 抗拉强度是指材料应力-应变曲线上最高点的应力值。 图8-4 各类工程材料的抗拉强度 8.1.4 材料的塑性 材料在断裂前发生不可逆的永久变形的能力称为塑性。常用的塑 性判据是试样拉伸至断裂时的伸长率，如图8-5所示。 图8-5 各类工程材料的伸长率 8.1.5 材料的韧性 材料的韧性是指材料从开始变形至断裂时所能吸收的能量，它与材 料的强度和塑性有关。有几种方法来判断材料的韧性：①应力-应 变曲线下的面积，较大的面积表示较高的韧性，它示慢速加载时材 料的韧性；②用冲击试验的冲击吸收功来表示材料的韧性，目前大 多数高分子材料的韧性仍是用冲击试验测定的；③对于大尺寸构件 或脆性材料，更科学的方法是测定材料的断裂韧度，即假设材料本 身已存在裂纹时所表现的韧度值，最常用的断裂韧度用KIC表示。 图8-6 四类材料的断裂韧性 图8-7 四类材料的比强度和比模量 8.1.6 材料的比模量、比强度 比强度是指材料的强度与密度的比值，而比模量是指材料的弹性 模量与密度的比值。 图8-8 部分材料在室温下的电阻率和电导率 8.2 金属、陶瓷及高分子材料的物理性能比较 8.2.1 电学性能比较 8.2.2 磁学性能比较 8.2.3 材料的透光性 8.2.1 电学性能比较 1.材料的导电性能 2.材料的介电性能 表8-1 某些介电材料的性能 8.2.2 磁学性能比较 1.金属材料的磁学性能 2.无机非金属材料的磁学性能 3.高分子材料的磁学性能 8.2.3 材料的透光性 1)金属对整个可见光谱都是不透明的，即所有的入射光不是被吸 收，就是被反射。 2)对于纯的高聚物(不加添加剂和填料)来说，非晶态均相高聚物 是透明的，而结晶高聚物一般是半透明甚至不透明的，如聚乙 烯、全同立构聚丙烯、