材料力学性能2011(1 ,2).pptVIP

（5）形变强化的实际意义 实质：塑性变形消除了部分容易运动的位错，再塑性变形需要更大的力驱使更难运动的位错开始运动； 意义： 1）材料安全性的定量指标，偶然过载或局部应力集中超过屈服强度时，应变强化会使局部的屈服强度随塑性变形不断增加，防止因塑性变形的不断继续发展而导致材料断裂； 2）工程上强化材料的重要手段，尤其是对不能进行热处理强化的材料，如变形铝合金和奥氏体不锈钢，形变强化成为提高其强度的重要手段； 3）保证某些冷成型工艺，如冷拔线材和深冲成型等。 √ 2.3.3 静力韧度 韧性是指材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。韧度则是度量材料韧性的力学性能指标。 对拉伸断裂，韧度可以理解为真应力-应变曲线下所包围的面积，（材料在静拉伸时单位体积材料从变形到断裂所消耗的功叫做静力韧度。）即： W = 静力韧度是一个强度与塑性的综合指标。单纯的高强度材料象弹簧钢，其静力韧度不高，而只具有很好塑性的低碳钢也没有高的静力韧度，只有经淬火高温回火的中碳(合金)结构钢才具有最高的静力韧度 √ 2.4 材料的断裂 （1） 金属静拉伸断口 纤维区：中心位置，裂纹形成，颜色灰暗，表面有较大的起伏，如山脊状，表明裂纹在该区扩展时伴有较大的塑性变形，裂纹扩展也较慢； 放射区：表面较光亮平坦，有较细放射状条纹，裂纹在该区扩展较快； 剪切唇：接近试样边缘，应力状态改变（平面应力状态），最后沿着与拉力轴向成40-50°剪切断裂，表面粗糙发深灰色。 三个区域的比例定塑性的好坏。如放射区较大，则材料的塑性低，因为这个区域是裂纹快速扩展部分，伴随的塑性变形也小。塑性好的材料，纤维区和剪切唇占很大比例，甚至中间的放射区可以消失。 正断-切断: 断面与最大应力方向不同 脆断-韧断: 断裂前塑性变形大小不同 混合断口 √ （2）典型金属断口特征 ①微孔聚合(韧断机制):一个个韧窝(凹坑) ②穿晶断裂 解理断裂: 河流状(裂纹源于晶界) 舌状(裂纹沿孪晶扩展留下的凹坑或凸台) 准解理(源于晶内夹杂,是非河流状) ③沿晶断裂 冰糖状 石状 √ （3） 陶瓷材料断裂 镜面区：包围着断裂源的光滑区域（在玻璃中，这一区域有很高的反射率；多晶材料中，表面晶粒的存在降低了这一区域的反射率） 雾状区：随裂纹扩展的加速，表面粗糙度增加 羽毛区：直至裂纹开始分叉，形成一个条纹状区域 穿晶与沿晶 含气孔 层片解理 裂纹扩展 陶、炻、瓷、先进；非晶、单晶、多晶；强晶界、弱界面；补强增韧 起裂区：裂纹萌生区域，提供材料断裂起因 扩展区：裂纹不断扩展增大、提供裂纹扩展方向、路径和塑性变形信息 断裂区：瞬时断裂，提供边界对断裂的影响 （4） 高分子材料断裂 （5） 复合材料断裂 纤维拔出 作业： 1、为什么常温下金属材料的塑性变形比陶瓷材料大得多？ 2、材料屈服现象的本质 3、脆性、延性断裂区别 4、微孔聚合、沿晶、解理断裂的断口特征 * （课程编号2080237）2007-2008（1） 2005材料科学与工程-5、6班 二: 1-2节 24-502，1-20周（5-9周） 五: 3-4节 24-502，1-20单（ 5-9周） 刘家臣 * * * * * * * * * 材料力学性能 刘家臣 jcliu@tju.edu.cn历史时代划分: 石器、陶器、青铜器、铁器… 新炻器、钢铁、复合材料、纳米… 第一章 绪 论 材料是用来制造器件的物质 促进社会进步: 钢铁材料——工业社会 半导体材料——信息社会 高温、高比强材料——空天社会？ 现代文明的重要标志: 21世纪——信息、生物、能源、空间、材料 性能 工艺 产品 应用 设计 工程体系 结构 组成 科学体系 金属、非金属、高分子、复合 原子、电子、宏观、微观、介观 定义：给定外界条件下的行为 力 热/电/磁/光/声/生物 关系：基础 一、课程地位 材料科学与工程体系 二、研究对象、内容 材料受外力作用后的 力学行为规律及其物理本质和评价方法。 1、? 基本力学性能： 弹性、塑性、粘性，变形、断裂 2、? 环境介质条件下力学性能： 高温、腐蚀 、氧化、渗入、疲劳、蠕变 金属（基础）、陶瓷（偏重）、高分子（涉及） 力学：学科基础；工程力学：设计基础；力学性能：应用基础 √ 三、作用（目的） 1）正确选材、评价 ： 索道、刀刃 延塑-金属/脆硬-陶瓷/柔弹-高分子 2）创新新材料 ： 高铁（减震）、大飞机（复合）、大火箭（防腐）、空天（高温） 3）零构件失效分析： 1912-Titanic；2003-Colu