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材料力学性能 哈尔滨工业大学材料学院 朱景川 布氏硬度的标注 TMB4（TM=Re、Mo、Ta、Os、Tc）? 超硬材料 常见金属材料的弹性常数 注：1.维氏硬度试验可使用大于980.7N的试验力；  2.显微维氏试验力为推荐值。 0.9807 HV0.1 29.42 HV3 980.7 HV100 0.4903 HV0.05 19.61 HV2 490.3 HV50 0.2452 HV0.025 9.807 HV1 294.2 HV30 0.1961 HV0.02 4.903 HV0.5 196.1 HV20 0.1471 HV0.015 2.942 HV0.3 98.07 HV10 0.09807 HV0.01 1.961 HV0.2 49.03 HV5 试验力/N 硬度符号 试验力/N 硬度符号 试验力/N 硬度符号 显微维氏硬度试验 小负荷维氏试验试验 维氏硬度试验 (1)压痕几何形状总是相似的，载荷可任选； (2)角锥压痕轮廓清晰，测量精度高； (3)金刚石压头适用范围广,可为各种材料提供 连续一致的硬度标度; (4)压痕测量效率较低，不适于现场成批检验； (5)压痕较小，不适于组织粗大或非均匀材料； 但若制成金相试样可测量各种相的硬度或 硬度分布。 维氏硬度特点及应用 ①应力状态很软(?2), 适用面广； 高碳钢 氮化层截面硬度压痕分布 碳化钨陶瓷 5.硬度与强度关系及试验方法的改进 (1)硬度试验特点 一些材料的硬度 材料本征硬度的计算 单质共价晶体 极性共价键化合物晶体 ②方法简便，基本“无损”，适于现场检验； ③物理意义不明确，难以定量设计。 WB4晶体本征硬度 ~40 301 0.487 6.332 5.195 Expt. 42.2 324.3 0.465 6.346 5.309 LDA 41.1 292.7 0.447 6.457 5.370 GGA Hv(GPa) B0(GPa) ρ(electrons/?3) c0(?) a0(?) WB4的超硬机制 (a) xy平面 (b) z轴方向 WB4电荷密度差值图 很强的B-B三维网络共价成键 48.5 317.0 0.519 0.614 6.272 5.326 LDA 46.2 285.1 0.510 0.617 6.464 5.342 GGA OsB4 48.6 311.8 0.500 0.615 6.229 5.309 LDA 44.8 241.6 0.481 0.618 6.440 5.322 GGA TcB4 46.2 310.4 0.466 0.619 6.429 5.267 LDA 42.1 275.7 0.448 0.621 6.562 5.317 GGA MoB4 40.1 301.9 0.426 0.624 6.701 5.243 LDA 46.7 272.0 0.410 0.625 6.779 5.317 GGA TaB4 54.4 331.3 0.494 0.613 6.088 5.400 LDA 50.3 303.7 0.478 0.614 6.177 5.453 GGA ReB4 Hv(GPa) B0(GPa) ρ(ele./?3) z c0(?) a0(?) (2)硬度与强度之间关系 钢铁：K=0.33~0.36 铜合金、不锈钢等： K=0.4~0.55 退火金属的硬度与强度关系 注意：硬度的单位！ (3)纳米压痕试验 纳米压痕载荷-位移曲线 H —纳米硬度； S —接触刚度； A —接触面积； ? — 与压头几何形状相关的常数； Er—等效模量 纳米压痕试验原理 习题2：试比较各种硬度试验原理、特点及应用。 4.布氏硬度试验的关键注意事项？有何局限？ 硬度部分思考题： 3.洛氏硬度试验方法的设计思路？主要特点与用途？ 5.为何硬度值与抗拉强度之间有一定关系？ 6.纳米压痕与普通硬度试验的区别？ 7.如何预测材料的硬度？ 1.硬度的物理意义与工程意义？ 2.维氏硬度试验基本原理？与布氏硬度有何关系？ S2-1 弹性变形及其物理本质 第二章 材料变形行为 1.弹性变形特点 (1)可逆性； (2)一般为线弹性； (3)弹性应变较小。 2.弹性变形的宏观描述—胡克定律 σ ε O τ γ O 复杂应力状态各向同性线弹性体的广义胡克定律 3.弹性变形的微观本质 双原子模型 弹性变形物理本质：原子键合几何参数随外力的可逆变化。 弹性模量的物理本质：反映原子间结合能的大小。 引 力 斥 力 工程弹性常数 (1)杨氏模量E： (2)切变模量G： (3)泊松比?： (4)体模量K： 各向同性体只有两个独立的弹性常数： S2-2 材料的弹性常数 (E) (G) 1.弹性常数的工程意义