01力学性能试验.pptxVIP

包雪鹏 2013.04.07;;（一） 晶体结构的基础知识;;——体心立方晶格： α-Fe ——面心立方晶格： Al、Cu、Pb、γ-Fe ——密排六方晶格： Mg、Zn;以色列科学家舍特曼获得2011年诺贝尔化学奖 舍特曼在1982年发现了准晶体，称这一发现从根本上改变了科学家看待固体物质的方式。 “与此前人们认为的原子在晶体内呈对称模式分布的理论不同，舍特曼揭示出原子在晶体内的堆积形态可以不重复（有规则但绝不重复）。”这一发现在当时极具争议，然而，他的发现最终迫使科学家们重新审视他们对物质本质的观念。 根据舍特曼的发现，科学家们随后创造了其他种类的准晶体，并在俄罗斯一条河流内的矿物样品中发现了自然生成的准晶体。一家瑞典公司也在一种钢材中发现了准晶体，晶体使得这一材料像盔甲般坚硬。目前，科学家正在试验将准晶体应用于煎锅和柴油发动机等多项产品中。 ;（二） 金属实际的晶体结构; 金属中缺陷的种类很多，根据晶体缺陷的几何特征，可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 (1) 点缺陷： 缺陷呈点状分布，常见的有 晶格空位、间隙原子等，使得周 围原子发生撑开或靠拢，晶格畸 变。 ; (2) 线缺陷： 缺陷呈线状，主要是位错，常见的是刃型位错。;透射电镜下钛合金中的位错线(黑线); 面缺陷： 缺陷呈面状分布，通常是晶界和亚晶界。;金属晶体缺陷对性能的影响 1 点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。 2 线缺陷形成位错对金属的机械性能影响很大，位错极少时，金属强度很高；位错密度越大，金属强度也会提高。 3 面缺陷晶界和亚晶界越多，晶粒越细，金属强度越高，金 属塑变的能力越大，塑性越好。（细晶强化）;（三） 金属的结晶;2 纯金属的结晶过程;实际金属结晶: ——主要以树枝状长大; 晶粒的大小与晶核数目和长大速度有关。形核率N愈高，晶核长大速度G愈小，晶粒愈细小，材料的力学性能愈好。 铸造生产中，常用以下方法细化液态金属结晶的晶粒。 (1) 增加过冷度??? (2) 变质处理??? (3) 附加振动 晶粒大小对金属力学性能的影响：在一般情况下，晶粒愈小，则金属的强度、塑性和韧性愈好。为了提高金属力学性能，需要细化晶粒。;（四）合金的结构和结晶;;(3) 机械混合物 是由两种单相固溶体或固溶体与化合物组成的一种复相物，两相各自保持独立的晶格结构，不互溶，不化合，作为一种金相组织出现在合金中。（珠光体） 机械混合物的性能取决于两相的相对含量及组成相的大小和形状。 ;二、金属热处理简介;（二）热处理工艺;——退火：将工件加热至适当温度保温，再缓慢冷却（一般随炉冷却），获得的组织接近平衡组织。 目的：调整硬度，便于切削加工；消除内应力，减少变形；细化晶粒，为最终热处理做准备。;——正火：将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却。 目的：改善切削性能，要求不高零件的最终热处理。 ——淬火：将工件加热到临界点以上，保温后快速冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。 为了获得较快的冷却速度，冷却介质通常有：水、油、有机水溶液等。 目的：获得马氏体组织，提高强度、硬度。 ——回火：将淬火的钢加热到A1以下的温度，保温后冷却的热处理工艺。（高温回火、中温回火、低温回火） 目的：降低脆性，减少或消除淬火应力，防止变形和开裂，获得所需要的力学性能。;→ 时效处理：对于某些合金，如铝合金，在其淬火过程中形成过饱和固溶体后（固溶处理），在室温或稍高的温度下保持较长的时间，就可以太高合金的硬度和强度。;第二节 结构材料对力学性能的要求;一、强度： 强度是结构材料，尤其是结构钢最基本的性能要求。结构钢一般按屈服强度或抗拉强度来划分等级。零件用材料的屈服强度作为衡量材料承载和安全的主要判据，并以屈服强度进行强度设计。 通常，材料是不允许在超过其屈服强度的载荷下工作的，因为这会引起零件或构件的永久变形。 从某种意义上讲，材料的屈服强度高，可以减重，使其不易产生塑性变形而失效；但另一方面，材料的屈服强度高，屈强比大，不利于某些应力集中部位应力的重新分布，易引起脆性断裂。 二、塑性： 钢一般要求具有一定的延展能力，即塑性，以保证加工的需要和结构的安全使用。塑性良好的材料有利于成形。良好的塑性可使零件在使用时万一超载，