炭素工艺学 炭素材料的机械力学性质 炭素材料导论-炭素材料的机械力学性质.pptxVIP

炭素材料导论; 力学是研究物体受力（碰撞、加压、弯曲、拉伸、扭转等）后，产生运动变形破裂等现象的科学。 力学性质：在一定条件下承受各种外力的能力（用各种有关物理性质来表示）。如抗压力，抗折力、抗拉等。 炭素材料因其结构，微晶界面及其聚集状态不同，表现出极其复杂的物理化学性质。力学性能也不例外，金刚石是最硬材料，各种成型炭素材料都是脆性材料。碳纤维是韧性材料。 机械强度 物体在外力（静载荷）作用下，抵抗变形或破裂的能力称为机械强度。指材料抗拉、抗压、抗弯、抗扭和抗冲击等强度的总称。 抵抗外力的能力越大，机械强度就越高，机械强度用符号δ来表示，单位是：Mpa或N/㎡。 ;炭和石墨制品的机械强度主要是指抗压、抗拉和抗折强度。 抗拉（压）强度表示外力是拉（压）力时，物体当被拉（压）断一瞬间的极限抵抗能力。 抗弯强度（或称抗折强度）表示外力与物体轴线垂直，并在作用后物体呈弯曲而后到折断时的极限抵抗能力。 ;炭和石墨制品在不同方向上表现的力学性质常常是各向异性的，即在不同方向测得的数值不同。 挤压产品沿平行于试块挤压方向测得的数值，总是比沿垂直于挤压方向所测得的数值要大一些。 模压产品加压方向测得的强度数值小于垂直于加压方向所测得的数值。 这是因为在挤压时，焦炭颗粒以其长轴平行于挤压方向排列，而在模压时，颗粒的长轴方向与加压方向相垂直所造成的。 炭和石墨制品不论是作导电材料或结构材料，都必须有一定的强度，才能经得住碰撞、加压或弯曲等外力作用。因此各种炭和石墨制品都规定了强度指标。一般要求测定它们的抗压强度，有时还要测定其抗弯强度或抗拉强度。;比强度 　　材料的抗拉强度与材料密度之比叫做比强度。 比强度的法定单位为牛/特，习惯上，有时将比强度也称为强度。材料在断裂点的强度（通用拉伸强度）与其密度之比。 　　优质的结构材料应具有较高的比强度，才能尽量以较小的截面满足强度要求，同时可以大幅度减小结构体本身的自重。 ;力学性质2——弹性变形与弹性模量 固体材料当受外力作用???产生变形，当去掉外力后仍能恢复到原来形状的性质称为弹性。这种变形称为弹性变形。 弹性模量： 材料抵抗外力作用而阻止形变的能力。 表示材料在弹性范围内应力对应变的比值。是衡量材料弹性形变能力的指标，物质固有本性的反映。 受外力作用时要伸长或压缩以形变来产生弹力来抵抗外力的作用，外力一旦消除，在形变力的作用下恢复到原来的的稳定的平衡位置。所以弹性模量也是原子间回弹力大小的反映。 ; 通过对炭素材料弹性模量测量，可判断它的高温性能。弹性变形越大（即弹性模量越小），制品热冲击性越好，越能缓冲由于热膨胀所造成的制品内应力。即炭素材料弹性模量越小，其抗热震性能越好。 炭素材料基本上属于脆性材料。 室温下因为较小的弹性变形就发生脆性断裂。 石墨晶体、石墨晶须、热解石墨和高模量炭纤维的弹性模量较高，而一般炭素材料的弹性模量比较低。 炭素材料的弹性模量也具有方向性， 对挤压产品平行于挤压方向的弹性模量 比垂直于挤压方向的大。 ;力学性质3——石墨材料摩擦性能 石墨既耐磨、又具有自润滑性。 由于石墨晶体易于沿晶体层面剥离，在摩擦面上形成极薄的石墨晶体膜，而使摩擦系数显著降低。 石墨层与层之间结合力弱，易于相对滑动，当石墨在金属表面形成石墨薄层后就成为石墨与石墨之间的摩擦。;