应力作用下的相变
工程材料-第3章-C曲线
路基是道路的重要组成部分，C曲线用于确定路基的填筑材料、压 实度和排水设施等，以确保路基的稳定性和耐久性。
边坡支护
在道路边坡支护设计中，C曲线用于评估边坡的稳定性，为边坡加 固和防护提供依据和建议。
05
C曲线的研究进展与展望
C曲线研究的新方法与新技术
01
实验研究
02
计算模拟
通过实验手段，对C曲线进行精确测 量和表征，包括拉伸、压缩、弯曲等 实验，以及热处理、时效等实验条件 下的C曲线变化。
C曲线的物理意义
要点一
总结词
C曲线揭示了材料的弹性、塑性和屈服等力学行为，是评估 材料性能的重要依据。
要点二
详细描述
C曲线可以反映材料在不同应力水平下的变形行为。在曲 线的弹性阶段，材料表现出弹性变形，应力与应变呈线性 关系；在塑性阶段，材料发生塑性变形，应力与应变的关 系不再是线性；当应力达到材料的屈服点时，材料开始发 生屈服，即应力不再随应变的增加而增加。这些特征对于 评估材料的力学性能和安全性具有重要意义。
比较不同材料的C曲线， 评估其相变行为和性能特 点。
分析C曲线的特征点，确 定相变温度和相变速率。
根据实验结果，探讨工程 应用中材料选择和工艺优 化的可行性。
04
C曲线的工程应用实例
桥梁工程中的应用
桥梁设计
维修加固
C曲线在桥梁设计中用于确定桥墩、 桥跨和桥面等结构的形状和尺寸，以 满足强度、刚度和稳定性等要求。
功能材料
C曲线在功能材料中也有广泛的应用，如形状记忆合金、压电陶瓷等，通过对C 曲线的控制和调节，可以实现材料的功能性转变。
C曲线未来的发展趋势与展望
01
多尺度研究
未来C曲线的研究将更加注重多尺度研究，从微观结构出发，探究C曲
材料科学基础12章相变(推荐完整)
（二）相变过程的推动力
相变过程的推动力是相变前后系统自由能变化为负值， 其负值↑，推动力↑。 1．相变过程的温度条件（P确定，其它条件都不变）。 1）在平衡条件下的相变：G=0 G=H–ToS=0，S=H/To, To 为相变的平衡温度， H 是相变热。 2）在非平衡条件下的相变： G≠0
/
T
P
(∂μ1/∂P)T≠(∂μ2/∂P)T，
由于(∂μ/∂T)P=-S，(∂μ/∂P)T=V，也即 一级相变时 S1≠S2， V1≠V2 。
因此在一级相变时熵（S）和体积
（V）有不连续变化。即相变时有相变
潜热，并伴随有体积改变。
晶体的熔化、升华；液体的凝固、气
化；气体的凝聚以及晶体中大多数晶型
一种是由程度大、但范围小的浓度起伏开始发生相变， 并形成新相核心称为成核–长大型相变；另一种却由程 度小、范围广的浓度起伏连续地长大形成新相，称为 连续型相变，如 Spinodal分解。 三、按质点迁移特征分类
根据相变过程中质点的迁移情况，可将相变分为： 扩散型和无扩散型两大类。
扩散型相变的特点是相变依靠原子（或离子）的 扩散来进行的。如晶型转变、熔体中析晶、气–固、液 –固相变和有序–无序转变。
CP1 CP2 热容量、热膨胀系数和压缩系数的不连相变温
度T0时趋于无穷大，因此可根据Cp–T曲线具有λ 形状而称二级相变为λ相变，其相变点可称λ点
或居里点。一般合金的有序–无序转变、铁磁性–
顺磁性转变、超导态转变等均属于二级相变。
二、按相变方式分类 Gibbs（吉布斯）将相变过程分为两种不同方式：
未来潜力材料之形状记忆合金
形状记忆合金（shape memory alloys，SMA）是一种由两种以上金属元素构成、能够在温度和应力作用下发生相变的新型功能材料，通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有独特的形状记忆效应、相变伪弹性等特性，广泛应用于航空航天、生物医疗、机械电子、汽车工业、建筑工程等领域。
形状记忆合金按合金种类主要分为镍钛基形状记忆合金（Ni-Ti SMA）、铜基形状记忆合金（Cu SMA）、铁基形状记忆合金（Fe SMA）3类。
其中，镍钛基形状记忆合金包括Ni-Ti-Cu、Ni-Ti-Co、Ni-Ti-Fe、Ni-Ti-Nb等具有较高实用价值的记忆合金；铜基形状记忆合金主要有Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Sn、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Ga、Cu-Sn等种类；铁基形状记忆合金主要有Fe-Pt、Fe-Mn-Si、Fe-Ni-Co-Ti、Fe-Mn-Al-Ni、Fe-C-Mn-Si-Cr-Ni等种类。
1/形状记忆合金的研究现状形状记忆合金因其独特的形状记忆效应一直是各主要国家的研究热点。
近年来，美国、欧洲、日本等国家和地区针对形状记忆合金制备工艺、成分配比、与先进制造技术结合的研究已取得显著的进展，尤其以4D打印技术为代表的先进制造技术使用形状记忆合金作为原材料，扩展了其在软体机器人、医疗器械、航空航天等领域的应用范围。
（一）中美欧等国开发出多种形状记忆合金制备新工艺，扩大了材料应用范围形状记忆合金/聚合物的制备方法主要有熔炼法、粉末冶金法、喷射沉积工艺、4D打印技术等，再根据应用需求配置后续的锻造、热挤压、轧制、拉拔、冷加工等成型工艺。
其中，熔炼法是传统金属冶金工艺，在真空下将金属原材料通过电子束、电弧、等离子体、高频感应等方式加热后进行熔炼，易产生杂质污染、成分不均匀、能耗高等问题，且需要经过切割加工形成合金产品。
而粉末冶金法则是利用金属或合金粉末进行热等静压和烧结，制备出最终形状的合金产品。
金属材料热处理变形的影响因素与控制策略
金属材料热处理变形的影响因素与控制策略摘要：热处理是金属材料加工的重要环节，其处理的好坏直接关系到金属材料的加工质量。
目前，金属材料在多种因素的作用下会产生形变，从而对其性能产生一定的影响。
所以，对金属材料的变形进行有效的控制就显得尤为重要。
本文重点讨论了金属材料热处理过程中的各种影响因素及控制方法，以期为今后的发展提供一定的借鉴。
关键词：热处理；金属材料；变形因素；控制策略引言采用热处理工艺进行金属材料的加工和制造，可以从根本上改变其化学性质和物理形态，使其性能得到进一步的提高，满足了经济和社会的需要。
由于对热处理工艺和工作环境的要求很高，因此，在实际应用中，金属材料在热处理过程中往往会出现一些变形，为了降低发生变形的可能性，提高产品的质量和水平，必须从当前的发展现状出发，深入研究影响到金属材料的变形原因及其控制策略。
一、金属材料热处理变形的影响因素（一）热应力引起的变形热应力作用下的变形主要出现在热应力形成的早期，此时工件的内部处于高强度的塑性状态。
由此，在初始热应力（表面是拉应力，心部是压应力）超出了钢材的屈服强度，从而产生了塑性变形。
1、加热时产生的热应力引起的变形在入炉时，工件的表面会受到热量的影响而发生膨胀，随着加热温度的升高，材料的线性膨胀系数也随之增大。
对于热处理变形量小的工件，应首先进行预热，然后逐步升温至更高的温度，以减少加热过程中的热应力。
在低温度和低变形的氮化过程中，缓慢的加热往往是降低变形的一种有效途径。
2、冷却时产生的热应力引起的变形工件在冷却过程中所引起的热应力大于在加热过程中所引起的热应力。
尤其是在盐水中冷却的碳钢件，由于温度和温度的变化，会产生较大的热应力。
（二）组织应力引起的变形1、组织应力引起的变形组织应力导致的变形，是导致材料体积发生改变的重要原因。
由于不同组织的比容，在淬火和冷却时，体积的改变是不可避免的。
该变形特征是，工件的各个部件的大小以相同的速度膨胀或缩小，而不会对工件的外观产生影响。
材料科学基础2-概念部分
固态相变：固态金属及合金在温度、压力改变时，内部相结构发生相互转变的现象，称为金属的固态相变。
多型性转变:固溶体的同素异构转变称为多型性转变。
共析转变：冷却时，固溶体同时分解为两个不同成分和结构的相的固态相变称为共析转变。
包析转变：冷却时由两个固相合并转变为一个固相的固态相变过程称为包析转变。
平衡脱溶:在高温相中固溶了一定量合金元素，当温度降低时溶解度下降，在缓慢冷却的条件下，过饱和固溶体将析出新相，此过程称为平衡脱溶。
调幅分解：某些合金在高温时形成单相的均匀的固溶体，缓慢冷却到某一温度范围内时，通过上坡扩散，分解为两个固相，其结构与原固溶体相同，但成分不同，是成分不均匀的固溶体，这种转变称为调幅分解。
非平衡转变：在非平衡加热或冷却条件下，平衡转变受到抑制，将发生平衡图上不能反映的转变类型，获得不平衡组织或亚稳状态的组织。
不平衡脱溶：合金经高温固溶处理后，在室温或加热到某一温度等温，过饱和固溶体中脱溶析出新相的过程，称为不平衡脱溶。
一级相变：在相变温度下，两相的自由焓及化学位均相等，即：Gα= Gβ，μα=μβ。
如果，相变时的化学位的一阶偏导数不等，则称为一级相变。
均匀形核:当缺陷能为零时，即无缺陷时，晶核将均匀形成，称均匀形核。
不均匀形核:当缺陷能不为零时，晶核将在具有缺陷能△Gd的晶体缺陷处形成，此称不均匀形核。
形核率：是单位时间、单位体积母相中形成的新相晶核的数目。
滑移：在切应力作用下，晶体的两部分沿一定的晶面和晶向发生相对的滑动。
通过滑移产生的变形叫滑移变形。
滑移的特点：不改变晶体的取向； 改变晶体的点阵类型；在晶体表面产生台阶。
滑移带：光学显微镜观察到的塑变后单晶试样表面形成的滑移条纹。
滑移线：组成滑移带的平行线条。
滑移面：能够发生滑移的晶面（原子密度最大或次大的晶面）。
滑移系：晶体中一个滑移面和其上的一个滑移方向的组合，称为一个滑移系。
滑移方向：在滑移面上能够进行滑移的方向（原子密度最大的方向）。
高分子物理—聚合物的应力应变行为
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College of Materials Science and Engineering Liaocheng University
第三组制作
聚合物的力学性能是其受力后的响应，如形变大小、形变的可 逆性及抗破损性能等
在不同条件下聚合物表现出的力学行为：
晶态聚合物“冷拉”的原因：
➢Tm以下，冷拉：拉伸成颈（球晶 应
中片晶的变形）
力
➢非晶态：Tg以下冷拉，只发生分 子链的取向
Y N
A
O
B D
应变
➢晶态：Tm以下，发生结晶的破坏， 取向，再结晶过程，与温度、应
变速率、结晶度、结晶形态有关
结晶聚合物的应力－应变曲线
晶态聚合物的“冷拉伸”
结晶聚合物也能产生强迫高弹变形，这种形变称“冷拉伸”。 结晶聚合物具有与非晶聚合物相似的拉伸应力－应变曲线，如 下图。
酚醛或环氧树脂 PS, PMMA PP, PE, PC Nature rubber, PIB
二、影响聚合物拉伸行为的因素
(1) 温度
T
a: T<<Tg
脆断
b: T<Tg
屈服后断
T c: T<Tg 几十度 韧断
d: Tg以上
无屈服
Example-PVC
总之，
温度升高，材料逐步变软变韧，断裂强度下降， 断裂伸长率增加；
图 球晶拉伸形变时内部晶 片变化示意图
图 片晶受拉伸形变时内部晶片发生位错、转向、定向排列、拉伸示意图
玻璃态聚合物与结晶聚合物的拉伸比较
相似之处：两种拉伸过程均经历弹性变形、屈服、发
展大形变以及应变硬化等阶段，其中大形变在室温时都 不能自发回复，而加热后则产生回复，故本质上两种拉 伸过程造成的大形变都是高弹形变。该现象通常称为 “冷拉”。
材料力学性能复习
材料⼒学性能复习第⼆章材料在静载荷下的⼒学性能1.连续塑性变形强化材料和⾮连续塑性形变强化材料曲线、变形过程、屈服强度。
2.指出以下应⼒应变曲线与哪些典型材料相对应，并对其经历的变形过程做出说明。
3.拉伸断裂前，发⽣少量塑性变形，⽆颈缩，在最⾼载荷点处断裂；4.断裂前先发⽣弹性变形，然后进⼊屈服阶段，之后发⽣形变强化+均匀塑性变形，有颈缩现象，再发⽣⾮均匀塑性变形直⾄断裂；5.应⼒状态软性系数的定义及其意义、应⼒状态图的应⽤。
6.画出低碳钢的应⼒应变曲线，并说明获得该材料的强度和塑性指标？⽐例极限弹性极限屈服极限强度极限断裂强度延伸率断⾯收缩率7.⼯程应⼒、⼯程应变、真应⼒和真应变之间有什么关系?8.为什么灰⼝铸铁的拉伸断⼝与拉伸轴垂直，⽽压缩断⼝却与压缩⼒轴成45o⾓？9.材料为灰铸铁，其试样直径d=30mm，原标距长度h。
=45mm。
在压缩试验时，当试样承受到485kN压⼒时发⽣破坏，试验后长度h=40mm。
试求其抗压强度和相对收缩率。
10.布⽒、洛⽒、维⽒硬度的试验原理、特点、应⽤。
11.现有如下⼯件需测定硬度，选⽤何种硬度试验⽅法为宜? (1) 渗碳层的硬度分布；(2)灰铸铁；(3)淬⽕钢件；(4)氮化层；(5)双相钢中的铁素体和马⽒体；(6)⾼速钢⼑具；(7)硬质合⾦；(8)退⽕态下的软钢。
第三章材料的变形12.⾦属的弹性模量主要取决于什么?材料的弹性模量可以通过材料热处理等⽅式进⾏有效改变的吗？为什么说它是⼀个对结构不敏感的⼒学性能？弹性也称之为刚度，都是表征材料变形的能⼒？特点：单值性，可逆性，变形量⼩；物理本质：克服原⼦间⼒（双原⼦模型）组织不敏感：E主要取决于材料的本性，与晶格类型和原⼦间距有关，合⾦中固溶原⼦、热处理⼯艺、冷塑性变形，温度、加载⽅式等都对弹性模量影响不⼤；刚度：弹性与刚度是不同的，弹性表征材料弹性变形的能⼒，刚度表征材料弹性变形的抗⼒。
13.弹性变形的不完整性？灰⼝铸铁可以⽤作机床机⾝，为什么？对理想弹性体，在应⼒作⽤下产⽣的应变，与应⼒间存在三个关系：线性、瞬时和唯⼀性。
氧化铝陶瓷增韧
1)应力诱导相变增韧：应力诱导相变增韧是利用应力诱导四方ZrO2马氏体相变来改变陶瓷材料的韧性，当部分稳定ZrO2增韧陶瓷烧结致密后，四方晶型ZrO2颗粒弥散分布与陶瓷基体中，冷却时亚稳态的四方晶型颗粒受到基体的抑制而处于压应力状态，这时基体中沿颗粒连线方向也处于压应力状态。
材料在外力作用下所产生的裂纹尖端附近由于应力集中的作用，存在张应力场，从而减轻了对四方相的束缚，在应力诱发作用下发生四方相(t-ZrO2) 转变成单斜相(m-ZrO2)的马氏体相变，将引起3%～5%的体积膨胀，而相变颗粒的剪切应力和体积膨胀对基体产生压应变，使裂纹停止延伸，以致需要更大的能量才使主裂纹扩展，即在裂纹尖端应力场的作用下，ZrO2粒子发生马氏体相变而吸收了能量，外力做了功，从而提高了断裂韧性。
2)微裂纹增韧：ZrO2在由四方相向单斜相转变时，因体积膨胀产生的微裂纹将起到分散基体中主裂纹尖端能量的作用，不论是陶瓷在冷却过程中产生的相变诱发微裂纹，还是裂纹在扩展过程中其尖端区域形成的应力诱发相变导致的微裂纹，都将起到分散主裂纹尖端能量的作用，并导致主裂纹扩展路径发生扭曲和分叉，从而提高断裂能，引起陶瓷断裂韧性的增加；3)弥散增韧：基体材料中加入ZrO2颗粒，对裂纹起钉扎作用，耗散裂纹前进的动力。
同时，颗粒在基体中受拉伸时阻止横向截面收缩，消耗更多的能量，达到增韧目的。
1)热膨胀失配增韧：热膨胀系数α失配，从而能在第二相颗粒及周基体内部产生残余应力场，假设第二相颗粒与基体之间不发生化学反应，果第二相颗粒与基体之间存在热膨胀系数的失配，即?α=αp―αm不等0(p，m分别表示颗粒和基体)，当?α>0时，第二相颗粒处于拉应力状态而基体径向处于拉伸状态；当?α<0时，第二相颗粒处于压应力状态，切受到拉应力，这时裂纹倾向于在颗粒处钉扎或穿过颗粒。
微裂纹的出现可吸收能量从而达到增韧的目的。
2)裂纹编转：裂纹编转是一种裂纹尖端效应，是指裂纹扩展过程中裂纹尖端遇上偏转剂(颗粒、纤维、晶须、界面等)所发生的倾斜和偏转。
二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用
二氧化锆陶瓷的相变增韧机理和应用一、本文概述本文旨在深入探讨二氧化锆陶瓷的相变增韧机理及其在多个领域的应用。
作为一种重要的工程材料，二氧化锆陶瓷因其出色的物理和化学性质，如高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性和生物相容性等，在航空航天、机械、电子、生物医疗等领域具有广泛的应用前景。
然而，其脆性大的特点限制了其在某些领域的应用。
为了解决这个问题，科研工作者们发现，通过控制二氧化锆陶瓷中的相变过程，可以有效地提高其韧性，这就是所谓的相变增韧机理。
本文将首先介绍二氧化锆陶瓷的基本性质，包括其晶体结构、物理和化学性质等。
然后，将重点阐述相变增韧机理，包括其原理、影响因素以及实现方法。
在此基础上，本文将进一步探讨二氧化锆陶瓷在航空航天、机械、电子、生物医疗等领域的应用，以及在这些应用中如何利用相变增韧机理来提高其性能。
本文还将对二氧化锆陶瓷的未来发展趋势进行展望，以期为其在更多领域的应用提供理论支持和实践指导。
二、二氧化锆陶瓷的基本性质二氧化锆（ZrO₂）陶瓷是一种具有独特物理和化学性质的先进陶瓷材料。
它的主要特点包括高强度、高硬度、高耐磨性、高化学稳定性以及优异的隔热性能。
二氧化锆陶瓷还具有一种特殊的性质，即其在一定条件下可以发生相变，这种性质为二氧化锆陶瓷的增韧提供了可能。
在常温下，二氧化锆陶瓷主要以单斜晶相（m-ZrO₂）存在，这种晶相具有较高的稳定性。
然而，当受到外部应力或温度升高的影响时，部分单斜晶相二氧化锆会转变为四方晶相（t-ZrO₂）。
这种相变过程中，二氧化锆的体积会发生变化，产生微小的应力场，这些应力场可以吸收并分散外部施加的应力，从而阻止裂纹的扩展，提高陶瓷的韧性。
除了相变增韧外，二氧化锆陶瓷还可以通过添加稳定剂（如氧化钇、氧化钙等）来稳定其四方晶相，使其在室温下就能保持较高的韧性。
这种稳定化处理不仅可以提高二氧化锆陶瓷的力学性能，还可以扩大其应用范围。
二氧化锆陶瓷的基本性质为其在增韧机制和实际应用中提供了重要的基础。
智能材料与结构力学特性解读
智能材料与结构力学特性解读智能材料是近年来材料科学领域的一个热门研究方向，它具有独特的响应能力和自适应性，可以根据外界环境改变形态和性能。
与传统材料相比，智能材料在结构力学特性上展现了别样的魅力。
本文将对智能材料的结构力学特性进行解读。
智能材料的结构力学特性主要包括力学性能和变形行为。
智能材料的力学性能可以通过应力-应变曲线来描述。
应力-应变曲线是一种反映材料在外力作用下应变变化的图形。
智能材料常见的力学性能指标有弹性模量、拉伸强度、屈服强度、韧性等。
这些指标可以反映智能材料在外力作用下的变形能力、承受能力以及抗断裂性能。
智能材料在变形行为方面表现出了与传统材料不同的特点。
智能材料可以通过外界刺激实现自愈合、自修复等特殊的修复能力。
例如，形状记忆合金可以在经历形变后回复成原始形状，可广泛应用于领域如医学、机械工程等。
此外，智能材料还可以实现自感知、自调节等自适应的功能。
通过内嵌传感器和控制器，智能材料能够感知周围环境的变化并自动调整其结构以适应新的环境状态。
在智能材料的力学性能中，弹性模量是一个重要的指标。
弹性模量描述了材料在受力后恢复到原始形状的能力。
与传统材料相比，智能材料的弹性模量通常表现为非线性的行为。
这是因为智能材料中常常存在着各种微观结构和相变现象，使其在应力作用下呈现出非线性的应变-应力关系。
这种非线性特性使得智能材料在应用时具有更大的可塑性和适应性。
智能材料中的多形态效应是其独特的力学特性之一。
多形态效应是指智能材料在不同温度、压力、电磁场等刺激下可以表现出不同的形态，如形状记忆效应和磁致伸缩效应等。
形状记忆效应是智能材料在经历形变后能够恢复成原始形状的能力。
这种记忆效应是由智能材料中的相变和位错等微观结构变化所导致的。
磁致伸缩效应是指智能材料在外加磁场作用下发生尺寸变化的能力。
这种效应常应用于控制和调节智能材料的尺寸和形态。
除了多形态效应，智能材料还可以表现出超弹性等特殊的机械性质。
相变动力学
相变动力学
相变动力学是一门多学科的综合性研究，用来研究物体从原有的
相变到另外一个相的过程。
它属于统计物理学的一个分支，涉及广泛
的科学领域，如应力学、热力学、数理计算、材料学、生物学等。
它
是探索不同物质互相混合的物理原理的关键，也是推动物质的变形进
而可以实现变形的一大科学手段。
相变动力学的主要理论归因于巴内特法则。
该定理表明，当参数
发生改变时，只有一种稳定态，也就是系统只有一个环境条件下保持
恒定。
在该定理的基础上，相变动力学为复杂系统的相互反馈和演变
变化提供了一个全面的框架。
相变动力学的研究与其他科学研究同样
重要，它们之间是相互影响、相互关联的，并存在着紧密联系。
除了巴内特定理外，还有其他常用方法用于研究相变。
它们可以
用来研究不同系统下表现出的特定过程，如物体变形、物质组成构成等。
此外，相变动力学也可用于模拟定量分析，以便研究和解决物质
组成结构的变形过程。
相变动力学不仅在研究物理变化的机理、物理规律发挥着重要的
作用，而且在应用科学领域也大有裨益，如复合材料研究、新型原料
研究、核反应流体研究、固态相变研究、热能机械装置研究等。
因此，相变动力学受到学术界和工业界的广泛关注。
无机材料科学基础答案
1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系（决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度）在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 和BaO 、PbO 等，随加入量增加，粘度显着下降。
在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Al2O3/Na2O ≤1时，用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用，从而提高粘度。
一般加入Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。
流动度为粘度的倒数，Φ＝粘度的理论解释：绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT)自由体积理论＝B exp ［ ］＝Ａexp( )过剩熵理论 ＝ Cexp ［ ］ ＝ Cexp （ ）2、非晶态物质的特点 ：近程有序，远程无序3、玻璃的通性(1)各向同性（若有应力，为各向异性） （2）介稳性（3）熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度和特点钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明：熔融温度范围内，粘度为50~500dPa·s 。
工作温度范围粘度较高，约103~107dPa·s 。
退火温度范围粘度更高，约~ dPa·s 。
Tg-脆性温度、退火温度，Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。
单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。
在250～335 kJ/mol 为——中间体，其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。
6、玻璃形成的热力学观点：熔体是物质在TM 以上存在的一种高能状态。
据随温度降低，熔体释放能量大小不同，冷却途径分为结晶化,玻璃化，分相ΔGv 越大析晶动力越大，越不容易形成玻璃。
ΔGv 越小析晶动力越小，越容易形成玻璃。
玻璃形成的动力学观点：)(00T T KV -α0T T B-)(0T T C D P -∆0T T B-η1过冷度增大，熔体质点动能降低，有利于质点相互吸引而聚结和吸附在晶核表面，有利于成核。
材料拉伸时位错密度和应力变化
材料拉伸时位错密度和应力变化1.引言概述部分的内容可以描述材料拉伸时位错密度和应力变化的重要性以及研究的必要性。
下面是一个示例：引言1.1 概述材料在受力作用下会发生形变，而位错密度和应力变化是材料拉伸过程中非常重要的参数。
位错密度是指单位体积内的位错数量，而应力则是单位面积上受到的外力。
研究材料拉伸时的位错密度和应力变化具有广泛的应用和意义。
首先，对于材料的力学性能来说，位错密度和应力变化是决定其力学性能的关键因素。
位错是材料晶格中的缺陷，存在位错的材料通常具有较高的可塑性和变形能力。
因此，通过控制位错密度和应力变化，我们可以有效地改变材料的力学性能，使其具备更好的强度和韧性。
其次，位错密度和应力变化还与材料的微观结构以及相关的物理性质密切相关。
位错密度会影响材料的晶格缺陷分布以及晶界与相界的初始状态，从而对材料的导电性、热传导性等物理性质产生影响。
此外，通过研究位错密度和应力变化，我们可以更好地理解材料的塑性行为、断裂行为以及相变行为等复杂的物理现象。
最后，从工程应用的角度来看，了解材料在拉伸过程中位错密度和应力变化的变化规律对于材料的设计和加工具有重要意义。
通过合理地控制位错密度和应力分布，可以提高材料的耐蚀性、抗疲劳性等特性，从而满足各种工程应用的需求。
综上所述，研究材料拉伸时的位错密度和应力变化对于深入理解材料的力学性能、物理性质以及工程应用具有重要意义。
本文将系统地探讨位错密度的定义和影响因素，以及材料拉伸过程中位错密度的变化规律，并总结位错密度与应力变化之间的关系，为材料的设计和应用提供有益的启示。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将首先在引言部分概述研究的背景和意义，然后介绍文章的结构和内容安排。
主要部分分为两个章节：正文和结论。
在正文部分，将首先阐述位错密度的定义和影响因素。
我们将介绍位错密度的概念以及它对材料性能的影响因素，包括晶格缺陷、塑性变形、晶体缺陷等。
我们将进一步探讨这些因素如何影响材料的力学性能和应力变化。
热处理与应力应变曲线_概述说明以及解释
热处理与应力应变曲线概述说明以及解释1. 引言1.1 概述热处理是一种通过加热、保温和冷却的方法来改变金属材料的物理和机械性质的工艺过程。
而应力应变曲线是对材料在受力作用下产生的变形进行监测和分析的一种方法。
本文将讨论热处理与应力应变曲线之间的关系以及其重要性。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分来探讨热处理与应力应变曲线：引言、热处理与应力应变曲线、热处理的要点、应力应变曲线的要点以及结论。
1.3 目的本文旨在提供一个全面的概述，说明热处理与应力应变曲线之间的关系，并强调它们在金属材料工程中的重要性。
通过深入探讨两者之间的联系，读者可以更好地理解如何优化金属材料工艺，并提高产品质量和性能。
2. 热处理与应力应变曲线2.1 热处理概述:热处理是通过对材料进行控制的加热和冷却过程来改变其物理和机械性能的方法。
其主要目的是增强材料的硬度、强度和耐腐蚀性，同时改善材料的韧性和耐久性。
在热处理过程中，材料被加热到一定温度下，保持一段时间，并随后以适当的速率冷却。
不同的材料和工艺参数会导致不同的物理变化，从而使材料具有所需的性能。
2.2 应力应变曲线概述:应力-应变曲线是用来描述材料在受力作用下发生形变时所表现出来的特征曲线。
它可以说明材料在不同加载阶段的行为并提供关于其力学性质的信息。
在一般情况下，应力-应变曲线呈现出三个主要阶段：弹性阶段、屈服阶段和塑性流动阶段。
在弹性阶段内，材料发生形变但能够恢复原始形态；屈服阶段表示开始产生可见塑性变形；塑性流动阶段是指材料发生大量塑性变形。
2.3 热处理与应力应变曲线的关系:热处理能够显著地影响材料的应力-应变曲线。
通过合理选择和控制热处理过程中的温度、保持时间和冷却速率，可以调整材料内部的晶体结构和组织形态，进而对其力学性能产生重要影响。
不同类型的热处理会导致不同的效果。
例如，淬火处理能使材料产生高硬度和脆性，因为快速冷却导致了组织中的马氏体相生成。
相反，时效处理将通过固溶化和析出来提高材料的强度和韧性。
三轴岩体的蠕变本构关系
三轴岩体的蠕变本构关系1. 引言三轴岩体的蠕变本构关系是岩石力学中重要的研究内容之一。
岩石具有蠕变现象，即在长时间内受到固定应力条件下的变形，而不产生破坏。
了解岩石的蠕变本构关系，可以帮助工程师和地质学家更好地预测和评估岩体的稳定性，并制定相应的工程措施。
本文将就三轴岩体的蠕变本构关系进行详细的讨论。
首先介绍蠕变现象的基本概念和原因，接着分析三轴应力条件下岩石的蠕变本构模型，最后讨论与蠕变有关的实际工程应用。
2. 蠕变现象的基本概念和原因蠕变是指岩石在持续应力作用下，在一段时间内发生的不可逆的塑性变形。
岩石的蠕变是由于岩石中的微观结构、岩层应力和温度等因素的相互作用导致的。
蠕变的主要特点是时间依赖性、应力依赖性和温度依赖性。
蠕变现象的原因可以归结为以下几个方面：1.微观滑移：岩石中的矿物粒子在应力作用下沿着晶格面发生滑动，导致岩石的塑性变形。
2.变形机制的改变：随着应力的增大，在岩石中可能会发生相变或应力纵横比例的改变，使岩石的变形机制从弹性变形转变为塑性变形。
3.微观裂隙闭合：岩石中存在许多微观裂隙，应力的作用可以导致裂隙的闭合，从而使得岩石的整体体积减小。
4.岩石中的流变作用：一些岩石中含有流体，流体的粘滞性和岩石的变形有关，从而影响了岩石的蠕变行为。
3. 三轴条件下的蠕变本构模型三轴岩体的蠕变本构模型是研究岩石蠕变行为的基础。
常用的蠕变本构模型有路易斯、布钦斯基、本特耳和马尔钦科夫等模型。
以下将简要介绍本特耳模型。
本特耳模型是岩石蠕变本构模型中的一种经典模型，它基于弹塑性理论和线性粘弹性理论，并考虑了时间、应力和温度对岩石蠕变的影响。
本特耳模型可以用下面的方程表示：ϵ̇ij=σij−A ijσkk2η+B ijklσ̇kl在上述方程中，ϵ̇i j表示应变速率，σij表示应力，η表示粘性系数，A ij和B ijkl分别表示本特耳模型的参数。
本特耳模型考虑了岩石在不同应力状态下的不同时变特性，并且可以根据实际的蠕变试验数据来确定参数。
1应力状态和塑性变形简介
图1-4 加热不均引起的内力
1.3 内力和应力
2.产生内力的原因
(1)为了平衡外部的机械作用，在金属体内产生与外
力相平衡的内力。其值与外力大小相等，并随外力作 用而产生，随外力去除而消失。
（2）由于物理或物理-化学过程所产生的相 互平衡的内力。不均匀变形、不均匀加热或不均
匀冷却及金属的相变等，都可以促使金属内部产生 内力。
二、约束反力
工件在主动力的作用下，其整体运动和质点流动受到
工具的约束时所产生的力(阻碍金属质点运动的力 ) （1）正压力
沿工具和工件接触表面法线方向阻碍工件整体移动 或金属流动的力，它的方向和接触面垂直，并指向 工件，如图1-1中之N。
（2）摩擦力
沿工具和工件接触面切线方向阻碍金属流动的力， 它的方向和接触面平行，并与金属质点流动方向和 流动趋势相反。如图1-1中之T。
一、应力状态
1.定义
在外力作用下，物体内部原子被 迫偏离其平衡位置，此时在物体内 部就出现了内力和应力，即处于应 力状态。
1.4 应力状态及应力图示、变形图示
2.研究金属的应力状态的意义
（1） 金属内部的应力状态，决定了金属内部 各质点所处的状态是弹性状态、塑性状态还是 断裂状态。
（2）因此，了解各种压力加工中金属内部的 应力状态特点，对于确定物体开始产生塑性变 形所需的外力，以及采用什么样的工具与加工 制度，使力能的消耗最小等方面都具有重要的 实际意义。
把塑性加工设备可动工具部分对变形金属所作 用的力叫作用力或主动力。用实际例子加以说明
（a）镦粗
（c）拉拔
（b）挤压
图1-1 基本压力加工过程的受力图和应力状态图 锻压时锤头对工件的压力（图1-1a中之P）; 挤压加工时活塞对金属推挤的压力（图1-1b中之P）；
装甲钢温度-组织-应力耦合本构模型的建立及在焊接模拟中的应用
装甲钢温度-组织-应力耦合本构模型的建立及在焊接模拟中的应用孙玉杰;崔青春;韩璇璇;石春明【摘要】Solid-state phase transformation has significant effect on the evolution and magnitude of welding residual stress for armour steel during welding thermal cycle,while the current constitutive model can not take solid-state phase transformation into account.Based on heat transfer theory,solid-state phase transformation theory and continuum mechanics,a thermo-metallurgical-mechanical coupling constitutive model in which the effects of volumetric change,yield strength change and transformation induced plasticity(TRIP) on residual stresses due to solid-state phase transformation on welding residual stress are considered is established.The constitutive model is inserted into a general purpose implicit finite element program via user material subroutine UMAT.The change rules of temperature,microstructure and residual stresses are obtained for a butt welding of armour steel plates.The research results show that longitudinal residual stresses obtained from the coupling constitutive model are in good agreement with experimental results measured by X-ray diffraction perpendicular to weld centerline on the upper surface of the weldment.The correctness of developed computational method is confirmed,and TRIP has certain effects on the evolution of longitudinal residual stresses.For the magnitude of longitudinal residual stresses in the vicinity of weld zone,the fully-transformed region is less than partially-transformed region,and the partially-transformed region is less than untransformed region.%装甲钢焊接热循环过程中固态相变对焊接残余应力的演变及大小有着重要影响,而现有的有限元软件本构模型无法考虑固态相变的作用.在传热学、固态相变理论和连续介质力学的基础上,建立了温度-组织-应力耦合的本构模型,本构模型中综合考虑了固态相交引起的体积变化、力学性能变化和相变塑性对焊接残余应力的影响,采用ABAQUS子程序UMAT通过二次开发将该本构模型嵌入通用有限元软件中,对装甲钢平板对接焊进行研究,获得了装甲钢焊接热循环过程中温度、组织及残余应力变化规律.研究结果表明:装甲钢平板中断面表面宽度方向,在纵向残余应力表征上,耦合本构模型的模拟结果与X射线衍射测量结果具有较好的一致性,验证了耦合本构模型的正确性,并表明相变塑性对相变区的残余应力存在一定的松弛作用;对于装甲钢近缝区纵向残余应力大小:完全相变区＜部分相变区＜未发生相变区.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】9页(P540-548)【关键词】兵器科学与技术;装甲钢;耦合本构模型;有限元;焊接残余应力;组织【作者】孙玉杰;崔青春;韩璇璇;石春明【作者单位】西北机电工程研究所,陕西咸阳712099;西北机电工程研究所,陕西咸阳712099;西北机电工程研究所,陕西咸阳712099;西北机电工程研究所,陕西咸阳712099【正文语种】中文【中图分类】TG404装甲钢是一种用于作战装备的保护性合金材料，焊接是装甲钢结构的主要连接方式。
低碳板条马氏体相变过程中的自回火效应对
低碳板条马氏体相变过程中的自回火效应对引言低碳板条是一种常用于机械制造领域的材料，其具有良好的强度和韧性。
然而，在加工和使用过程中，低碳板条可能会发生马氏体相变，从而导致材料硬化和脆化。
为了解决这一问题，研究人员发现了一种自回火效应，即在马氏体相变过程中，材料会自动进行回火处理，以恢复其韧性和强度。
马氏体相变马氏体相变是指低碳板条在经历冷却过程中，由奥氏体转变为马氏体的过程。
在高温下，低碳板条是典型的奥氏体结构，具有良好的可塑性和韧性。
然而，当低碳板条快速冷却时，奥氏体会转变为脆性的马氏体，从而导致材料的硬化和脆化。
这种相变过程是不可逆的，一旦发生，材料的性能将无法恢复。
自回火效应的发现为了解决低碳板条在马氏体相变过程中的硬化和脆化问题，研究人员发现了自回火效应。
自回火效应是指在马氏体相变过程中，材料会自动进行回火处理，以恢复其韧性和强度。
这种效应的发现为解决低碳板条的性能问题提供了一种新的方法。
自回火效应的原理自回火效应的原理是基于马氏体相变时的残余奥氏体的存在。
在马氏体相变过程中，由于相变的快速性，一部分奥氏体无法转变为马氏体，而保留在材料中。
这些残余的奥氏体具有较高的韧性和可塑性，可以起到自动回火的作用。
当材料受到应力作用时，这些残余奥氏体会发生位错滑移，进而引发回火过程，使材料恢复一定程度的韧性和强度。
自回火效应的影响因素自回火效应的程度受到多种因素的影响。
首先，马氏体相变的温度越高，残余奥氏体的含量越多，自回火效应越明显。
其次，冷却速率越快，马氏体相变的程度越高，自回火效应越明显。
此外，材料的合金元素和热处理工艺也会影响自回火效应的程度。
应用前景自回火效应的发现为低碳板条的应用提供了新的可能性。
通过控制马氏体相变的温度和冷却速率，可以调节材料的硬化程度和韧性，从而满足不同应用的需求。
此外，自回火效应还可以用于提高低碳板条的加工性能和使用寿命，减少材料的能耗和环境污染。
结论低碳板条在马氏体相变过程中可能出现硬化和脆化的问题，而自回火效应可以在相变过程中自动进行回火处理，以恢复材料的韧性和强度。