材料物理性能复习总结

1、

⏹拉伸曲线：

⏹拉伸力F－绝对伸长△L的关系曲线。

⏹在拉伸力的作用下，退火低碳钢的变形过程四个阶段：

⏹1）弹性变形：O～e

⏹2）不均匀屈服塑性变形：A～C

⏹3）均匀塑性变形：C～B

⏹4）不均匀集中塑性变形：B～k

⏹5）最后发生断裂。k～

2、弹性变形定义：

⏹当外力去除后，能恢复到原形状或尺寸的变形－弹性变形。

⏹弹性变形的可逆性特点：

⏹金属、陶瓷或结晶态的高分子聚合物：在弹性变形内，应力－应变间具有单值线性

关系，且弹性变形量都较小。

⏹橡胶态高分子聚合物：在弹性变形内，应力－应变间不呈线性关系，且变形量较大。

⏹无论变形量大小和应力－应变是否呈线性关系，凡弹性形变都是可逆变形。

3、弹性比功：（弹性比能、应变比能），用a e 表示，

⏹表示材料在弹性变形过程中吸收弹性变形功的能力。

⏹一般用材料开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。

⏹物理意义：吸收弹性变形功的能力。

⏹几何意义：应力σ-应变ε曲线上弹性阶段下的面积。

4、理想弹性材料：在外载荷作用下，应力-应变服从虎克定律，即σ＝Eε，并同时满足3个条件，即：

⏹①应变对于应力的响应是线性的；

⏹②应力和应变同相位；

⏹③应变是应力的单值函数。

⏹材料的非理想弹性行为：

⏹可分为滞弹性、伪弹性及包申格效应等几种类型

5、滞弹性(弹性后效)

⏹滞弹性：是指材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹

性应变的现象。

6、实际金属材料具有滞弹性。

⏹1）单向加载弹性滞后环

⏹在弹性区内单向快速加载、卸载时，加载线与卸载线会不重合（应力和应变不同步），

形成一封闭回线，称为弹性滞后环。

⏹2）交变加载弹性滞后环

⏹交变载荷时，若最大应力＜宏观弹性极限，加载速率比较大，则也得到弹性滞后环(图

b)。

⏹3）交变加载塑性滞后环

⏹交变载荷时，若最大应力＞宏观弹性极限，则得到塑性滞后环（图c）。

7、材料存在弹性滞后环的现象说明：材料加载时吸收的变形功> 卸载时释放的变形功，有一部分加载变形功被材料所吸收。

⏹这部分在变形过程中被吸收的功，称为材料的内耗。

⏹内耗的大小：可用滞后环面积度量。

8、金属材料在交变载荷(振动)下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫金属的“内耗”。

⏹严格说，循环韧性与内耗是有区别的，但有时常混用。

⏹循环韧性：

⏹指材料在塑性区内加载时吸收不可逆变形功的能力。

⏹内耗：

⏹指材料在弹性区内加载时吸收不可逆变形功的能力

9、循环韧性：也是金属材料的力学性能，因它表示在交变载荷(振动)下吸收不可逆变形功的能力，故又称为消振性。

⏹材料循环韧性越高，则自身的消振能力就越好。

⏹高的循环韧性可减振：如汽轮机叶片（1Cr13），机床材料、发动机缸体、底座等选

用灰铸铁制造。

⏹低循环韧性可提高其灵敏度：如仪表和精密机械、重要的传感元件。

⏹乐器所用材料的循环韧性越低，则音质越好。

10、伪弹性有些合金如（Au金-Cd镉，In铟-Tl铊等）在受一定应力时会诱发形成马氏体，相应地产生应变，应力去除后马氏体立即逆变为母相，应变回复

11、当材料所受应力超过弹性极限后，开始发生不可逆的永久变形，又称塑性变形。

12、单晶体受力后，外力在任何晶面上都可分解为正应力和切应力。

⏹正应力：只能引起弹性变形及解理断裂。

⏹只有在切应力的作用下，金属晶体才能产生塑性变形。

13、金属材料常见的塑性变形方式：滑移和孪生两种。

14、滑移现象：

⏹表面经抛光的金属单晶体在拉伸时，当应力超过屈服强度时，在表面会出现一些与

应力轴成一定角度的平行细线。

⏹在显微镜下，此平行细线是一些较大的台阶（滑移带）。

⏹滑移带：又是由许多小台阶组成，此小台阶称为滑移线

⏹滑移：指晶体的一部分沿一定的晶面（滑移面）和晶向（滑移方向）相对于另一部

分发生滑动的现象。

⏹滑移面：面间距最大原子最密排晶面。

⏹滑移方向：原子最密排的方向。

⏹一个滑移面与其上的一个滑移方向组成一个滑移系。

15、滑移的同时伴随着晶体的转动

⏹晶体发生塑变时，常伴随取向改变。

⏹若无夹头约束，滑移面无转动，拉力轴取向须不断变化。

⏹若夹头不动，即拉力轴方向不变，晶体须不断发生转动

16、单滑移：对有多组滑移系的晶体，当其与外力轴取向不同时，处于软位向的一组滑

移系首先开动，这便是单滑移。

⏹多滑移：若两组或几组滑移系处在同等有利的位向，在滑移时，各滑移系同时开动，

或因滑移中晶体的转动使两个或多个滑移系交替滑移称为多滑移。

⏹交滑移：是指两个或多个滑移面沿同一个滑移方向滑移。

⏹交滑移实质：是螺位错在不改变滑移方向的情况下，从一个滑移面滑到交线处，转

到另一个滑移面的过程。

⏹交滑移：表面滑移线是弯曲的折线，而不再是平直的

17、金属晶体在发生滑移时，

⏹1）单滑移：金属晶体首先发生单滑移，因只有一个滑移系起作用，加工硬化效果很

小。

⏹2）多滑移：随着晶体发生转动，会使数个滑移系同时处于有利的位向，从而发生多

滑移，这时因不同滑移系间的位错相互交割，加工硬化效果上升。

⏹3）交滑移：随后又可能转变为交滑移，这时加工硬化效果下降，

⏹在表面出现曲折或波纹状的滑移带。

18、孪生变形：

⏹发生切变的部分称孪生带或孪晶，

⏹均匀切变区与未切变区的分界面称为孪晶界。

⏹发生均匀切变的那组晶面称为孪晶面；

⏹孪生面的移动方向称为孪生方向。

19、孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对于另一部分所发生的均匀切变。此切变并未使晶体点阵发生变化，但却使切变区晶体取向与未切变区晶体呈镜面对称。

⏹孪生是冷塑性变形的另一种重要形式。

⏹常作为滑移不易进行时的补充。

20、孪生对塑变的直接贡献比滑移小很多，但孪生改变局部晶体位向，使新滑移系开动，间接对塑性变形做贡献；而滑移是直接产生塑性变形。

21、多晶体的塑性变形：

1）相同之处：多晶体金属中，每个晶粒变形规律与单晶体金属大致相似。也以滑移、孪生为基本变形方式。

2）不同之处：因多晶体存在晶界，各晶粒的取向不同，故既需克服晶界的阻碍，又要求各晶粒的变形相互协调与配合，使多晶体的变形更为复杂。

22、晶界的影响

⏹双晶在室温下拉伸变形后，呈现竹节状。

⏹即晶界处晶体变形较小，而晶内变形量则大得多，整个晶粒的变形不均匀。