金属和陶瓷的力学性能 (2)优秀课件
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金属和陶瓷的力学性能
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一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移
系。(以下以体心立方晶格为例)
滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑 性也越好,其中滑移方向对塑性的贡献比滑移
面更大。
因而金属的塑性,面心立方晶格好于体心立方
晶格, 体心立方晶格好于密排六方晶格。
面 心 立 方
密 排 六 方
Байду номын сангаас
⑶滑移时,晶体两部分 的相对位移量是原子间 距的整数倍. 滑移的结果在晶体表面 形成台阶,称滑移线, 若干条滑移线组成一个 滑移带。
同样方法可得晶向OB、OC的晶向指数分别 为[110]、[111]。 晶向指数的一般标记为[uvw]。 [uvw]实际表示一组原子排列相同的平行晶 向。 晶向指数也可能出现负数。(若两组晶向的 全部指数数值相同而符号相反, 如[110]与 [ ], 则它们相互平行或为同一原子列, 但 方向相反。) 若只研究该原子列的原子排列情况, 则晶向 [110]与[ ]可用一指数[110]表示。
第二章
材料力学性能
第一节
金属和陶瓷的力学性能
一、金属中的应力与应变:
1、轴向拉伸时的应 力与应变:
(表达方式及单位)
2、应力与应变之间 的关系(在弹性范围 内)
3、剪切变形时的应 力与应变:
(表达方式及单位)
4、应力与应变之间 的关系(在弹性范围 内)
二、拉伸试验和应 力-应变图:
2、孪生:
孪生是指晶体的一部分 沿一定晶面和晶向相对 于另一部分所发生的切 变。
发生切变的部分称孪生
带或孪晶,沿其发生孪 生的晶面称孪生面。
陶瓷材料的力学性能PPT 60页PPT文档62页PPT
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活要有意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
END
陶瓷材料的力学性能PPT 60页PPT文 档
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里,没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多,公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿;只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
END
陶瓷材料的力学性能PPT 60页PPT文 档
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里,没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多,公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿;只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
金属材料的力学性能 ppt课件
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用成品和薄片,归于无损检测一类;布式硬度压痕较大,测量值
准,不适用成品和薄片,一般不归于无损检测一类。
洛式硬度的硬度值是一无名数,没有单位。(因此习惯称洛式
硬度为多少度是不正确的。) 布式硬度的硬度值有单位,且和
抗拉强度有一定的近似关系。
洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示,操作方便,快
捷直观,适用于大量生产中。布式硬度需要用显微镜测量压痕直
Z S0 - Su 100 % S0
2. 伸长率(A)
是指试样拉断后的标距伸长量 与原始标距 之比。
用A表示,即 A Lu - L0 100 %
L0ppt课件
25
1. 1. 3 硬 度
硬度的含义
是指材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力。即表 示金属材料抵抗局部变形的能力。
硬度的表示方法
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拉伸试验
(金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定)
GB/T228.1-2010
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12
拉伸试样 (低碳钢)
d0 L0
长试样:L0 =10d0 短试样:L0 =5d0
ppt课件
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拉伸试验机 液压式万能电子材料试验机
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拉伸试验(应力—应变)曲线
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
研究表明,材料的ak值随试验温度的降低而降低。
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42
2. 断裂韧性
低应力脆断 工程零(构)件有时在应力低于许用应力的情况
下也会发生突然断裂,称为低应力脆断。
低应力脆断的原因 由于实际应用的材料中常常存在一些裂纹和本身
缺陷,如夹杂物、气孔等或加工和使用过程中产生 的缺陷,裂纹在应力的作用下失稳而扩展,最终导 致零(构)件断裂。
【大学课件】陶瓷材料的力学性能PPT
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系.
12
3 弹性模量与材料致密度的关系
陶瓷材料的致密度对弹性模量影响很大, 弹性模量E与气孔率p之间满足下面关系式
E E0 (1 f1 p f2 p2 )(11-2)
式中,E0为气孔率为0时的弹性模量,f1及f2 为由气孔形状决定的常数。Mackenzie求出当气 孔A论l为2计O球算3陶形 的瓷时 比的, 较弹f。1性=模1.量9,随f2气=孔0.9率。的图变13化-及4给某出些理
➢ 11.1 陶瓷材料的弹性性能
➢ 11.2 陶瓷材料的强度及其影响因素
➢ 11.3 陶瓷材料的断裂韧性与热抗震性
.
1
陶瓷材料的化学键大都为离子键和共价键,键合 牢固并有明显的方向性,同一般的金属相比,其晶体 结构复杂而表面能小,因此,它的强度、硬度、弹性 模量、耐磨性、耐蚀性及耐热性比金属优越,但塑性、 韧性、可加工性、抗热震性及使用可靠性却不如金属。
区σf随温度升高变化不大;在中间温度B区,由于断裂 前产生塑性变形。因而强度对既存在缺陷的敏感性降
低,断裂受塑性变形控制,σf随温度的上升而有明显 的降低。此时的断裂应力受位错塞积机制控制,即σf =σ0+k d-1/2;
.
40
当温度进一步升高时(C区)。二维滑移系开 动,位错塞积群中的一部分位错产生的交叉滑移 随温度的升高而变得活跃,由此而产生的对位错 塞积群前端应力的松弛作用就越发明显。所以在 此区域内,断裂应力有随温度的升高而上升的趋 势。
成最好为均匀的等轴晶粒,这样承载时变形均匀而
不易引起应力集中,从而使强度得到充分发挥。
.
37
综上所述,高强度单相多晶陶瓷的显微 组织应符合如下要求:
①晶粒尺寸小,晶体缺陷少; ②晶粒尺寸均匀、等轴,不易在晶界处引起应 力集中; ③晶界相含量适当,并尽量减少脆性玻璃相含 量,应能阻止晶内裂纹过界扩展,并能松弛裂纹 尖端应力集中; ④减小气孔率,使其尽量接近理论密度。
金属的力学性能优秀课件
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❖ 注意屈强比的概念,σs/σb,比值越大,材料 的性能潜力越能发挥出来。过低与过高都不 好。合适的比值在0.65~0.75之间。
❖ 疲劳强度:把试样承受无限次应力循环或达 到规定的循环次数才断裂的最大应力,作为 材料的疲劳强度。
三、塑性
❖ 塑性是指金属材料在外力作用下断裂前发生 不可逆永久变形的能力,通常评定材料塑性 的指标是:伸长率和断面收缩率。
伸长率( δ )
lk-l0
δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距,mm; l0——试样的原始标距,mm。
❖ (一)伸长率δ 也叫延伸率,是试样在一定应力下 的标距增长量与原标距长度之比。可用下式表示
❖
δ=(Lk-L0)/ L0*100%
❖ 根据拉伸试棒的标距的不同,伸长率有δ5和δ10两 种符号,同一材料的这两种伸长率是不同的。要比
拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩现象
3. 脆性材料的拉伸曲线(与低碳钢试样相对比)
F
0
ΔL
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
高碳钢
外
力F ,
中碳钢
应
力
σ
低碳钢
变形量△l,应变ﻉ
二、强度
❖ 金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力称 为强度。 通常用符号:σ表示。
(四)屈服点
❖ 当载荷增加到超过Fe后,试棒发生塑性变形, 外力达到Fs时,拉伸曲线出现一个小平台 (低碳钢)。此时好象材料已失去抵抗外力 的能力而屈服了。
❖ 我们把试棒产生屈服时的应力称为材料的屈 服点,也称屈服强度或屈服极限σs,即 σs=Fs/ S0 有上下屈服点之分。
金属和陶瓷的力学性能材料科学基础 ppt课件
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Cu-Ni合金成分与性能关系
PPT课件
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2、多相合金的塑性变形与弥散强化
当合金的组织由多相(二相)混合物组成时,合 金的塑性变形除与合金基体的性质有关外,还 与第二相的性质、形态、大小、数量和分布有 关。第二相可以是纯金属、固溶体或化合物, 工业合金中第二相多数是化合物。
PPT课件
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复习:金属化合物
二、拉伸试验和应 力-应变图:
拉伸试验可获得的力 学性能指标:
1、弹性模量: 2、规定非比例伸
长应力:
是金属材料有明显 塑性变形时的强度
3、抗拉强度: 4、断后伸长率: 5、截面收缩率:
PPT课件
4
三、塑性变形材料学基础
(一)、金属单晶体的塑性变形 单晶体的塑性变形的基本方式有两种: 滑移 孪生。 金属常以滑移方式发生塑性变形。
若只研究该原子列的原子排列情况, 则晶向 [110]与[ ]可用一指数[110]表示。
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原子排列情况相同而在空间位向不同(即不 平行)的晶向统称为晶向族, 用尖括号表示, 即<uvw>。如:
<100> = [100] + [010] + [001]
在立方晶系中, 一个晶面指数与一个晶向指 数数值和符号相同时, 则该晶面与该晶向互 相垂直, 如(111) [111]。
PPT课件
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以图中的晶面ABB’A’为例, 晶面指数的标定过程如 下:
①设定一空间坐标系(原点在欲定晶面外, 并使晶面在
三条坐标轴上有截距或无穷大。)
②以晶格常数a为长度单位, 写出欲定晶面在三条坐标 轴上的截距:1∞∞
③截距取倒数:100
金属的力学性能PPT课件
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第二节 硬 度
四.硬度( hardness )
硬度是指材料抵抗其 他硬物体压入其表面的能 力。
常用测量硬度的方法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 锉刀法
1、布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
1)、布氏硬度计
布氏硬度计
1、布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
第一节 强度和塑性
一、拉伸实验与拉伸曲线
1.拉伸试样
GB6397-86规定《金属拉伸试样》有: 圆形、矩形、异型及全截面.
常用标准圆截面试样有
长试样:L0=10d0; 短试样:L0=5d0
拉伸试样
第一节 强度和塑性
• 2.拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
3.拉伸曲线
F
b
es p
σe = A0
弹性极限载荷( N ) ( M pa )
试样原始横截面积( mm2)
4.强度: 材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。
种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯 强 度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。
(1) 屈服点 与屈服强度:
产生明显塑性变形的最低应力值.
σs
Fs
σs =
A0
试样屈服时的载荷( N ) ( M Pa )
• 解: 根据试验结果计算如下: • бs=Fs ÷A0=(19×1000) ÷(3.14×52 )=242>230MPa • бb =Fb ÷A0=(34.5×1000) ÷(3.14×52 )=439.5>410MPa • δ5 = [Δl÷l 0]×100% =[(63.1-50) ÷50]×100%=26.2%>23% • ψ = [ΔA÷A0]×100% =60.31% >50% • 材料的各项指标均合格,因此买回的材料合格。
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原子排列情况相同而在空间位向不同(即不 平行)的晶向统称为晶向族, 用尖括号表示, 即<uvw>。如:
<100> = [100] + [010] + [001]
在立方晶系中, 一个晶面指数与一个晶向指 数数值和符号相同时, 则该晶面与该晶向互 相垂直, 如(111) [111]。
以图中的晶面ABB’A’为例, 晶面指数的标定过程如 下:
2、孪生:
孪生是指晶体的一部分 沿一定晶面和晶向相对 于另一部分所发生的切 变。
晶面族
在立方晶系中, 由于原子的排列具有高度的 对称性, 往往存在有许多原子排列完全相同 但在空间位向不同(即不平行)的晶面, 这些 晶面的总称为晶面族, 用大括号表示, 即 {hkl}。
在立方晶胞中(111)、( )、( )、( ) 同 属{111}晶面族。
复习:
晶面原子密度: 是指其单位面积中的原子数 。 晶向原子密度:是指其单位长度上的原子数 。 不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子
从滑移带的结构可知, 金属即使进行了大量的 塑性变形,这些变形也 只是集中在一小部分的 滑移面,许多潜在的滑 移面上并没有进行滑移, 大多数原子对于其邻居 来讲并移动。
⑷ 滑移的同时伴随着晶体的转动
如图所示:当外力作 用于单晶体试样时, 它在某些相邻层晶面 上所分解的切应力使 晶体发生滑移,而正 应力则组成一力偶,
晶向指数的一般标记为[uvw]。
[uvw]实际表示一组原子排列相同的平行晶 向。
晶向指数也可能出现负数。(若两组晶向的 全部指数数值相同而符号相反, 如[110]与 [ ], 则它们相互平行或为同一原子列, 但 方向相反。)
若只研究该原子列的原子排列情况, 则晶向 [110]与[ ]可用一指数[110]表示。
因而金属的塑性,面心立方晶格好于体心立方 晶格, 体心立方晶格好于密排六方晶格。
面 心 立
密 排 六 方
方
⑶滑移时,晶体两部分 的相对位移量是原子间 距的整数倍.
滑移的结果在晶体表面 形成台阶,称滑移线, 若干条滑移线组成一个 滑移带。
(在光学显微镜下无法分辨 出滑移带内滑移台阶,因此, 滑移带也常常称为滑移线)
金属和陶瓷的力学性能 (2)优 秀课件
第一节 金属和陶瓷的力学性能
一、金属中的应力与应变:
1、轴向拉伸时的应 力与应变:
(表达方式及单位)
2、应力与应变之间 的关系(在弹性范围 内)
3、剪切变形时的应 力与应变:
(表达方式及单位)
4、应力与应变之间 的关系(在弹性范围 内)
二、拉伸试验和应 力-应变图:
①设定一空间坐标系(原点在欲定晶面外, 并使晶面在
三条坐标轴上有截距或无穷大。)
②以晶格常数a为长度单位, 写出欲定晶面在三条坐标 轴上的截距:1∞∞
③截距取倒数:100 ④截距的倒数化为最小整数:100 ⑤将三整数在园括号内:(100) 晶面ABB’A’的晶面指数即为(100)。 同样可得晶面ACC’A’和ACD’的晶面指数分别为
滑移变形的特点 :
⑴ 滑移只能在切应力 的作用下发生。产生 滑移的最小切应力称
临界切应力.
晶面间距示意图
沿其发生滑移的晶面和 晶向分别叫做滑移面和 滑移方向。通常是晶体 中的密排面和密排方向。
⑵ 滑移常沿晶体中 原子密度最大的晶面 和晶向发生。因为原 子密度最大的晶面和 晶向之间原子间距最 大,结合力最弱,产 生滑移所需切应力最 小。
拉伸试验可获得的力 学性能指标:
1、弹性模量: 2、规定非比例伸
长应力:
是金属材料有明显 塑性变形时的强度
3、抗拉强度: 4、断后伸长率: 5、截面收缩率:
三、塑性变形材料学基础
(一)、金属单晶体的塑性变形 单晶体的塑性变形的基本方式有两种: 滑移 孪生。 金属常以滑移方式发生塑性变形。
复习:立方晶系的晶向表示方法
以图中的晶向OA为例, 说明晶向指数的标 定过程。
①设定一空间坐标系, 原点在欲定晶向的一 结点上。
②写出该晶向上另一结点的空间坐标 值:100
③将坐标值按比例化为最小整数:100 ④将化好的整数记在方括号内:[100]得到晶
向OA的晶向指数为[100]。
同样方法可得晶向OB、OC的晶向指数分别 为[110]、[111]。
排列方式和排列密度不一样。 在体心立方晶格中,原子密度最大的晶面为
{110}, 称为密排面; 原子密度最大的晶向为<111>, 称为密排
方向。 在面心立方晶格中, 密排面为{111}, 密排
方向为<110>。
一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移 系。(以下以体心立方晶格为例)
滑移系越多,金属发生滑移的可能性越大,塑 性也越好,其中滑移方向对塑性的贡献比滑移 面更大。
使晶体在滑移的同时 向外力方向发生转动。
外
切
锌
力
应
单
在
力
晶
晶
作
的
面
用
拉
上
下
伸
的
的
照
分
变
片
解
形
滑移的机理: 把滑移看作是晶体的一部分相对于另一
部分的刚性滑移是不对的,大量研究表 明:滑移是通过滑移面上位错的运动来 实现的。(P188)
刃形位错在切应力作用下在滑 移面上的运动
晶体通过位错运动产生滑 移时,并不需要整个晶体 的上半部分原子相对于下 半部分原子一起位移,而 只有少数原子产生滑移, 因而所需临界切应力小,
1、 滑移
任何晶面上都可分解为 正应力和切应力。正应 力只能引起晶格的弹性 变形及将晶粒拉断。只 有在切应力的作用下金 属晶体的晶格在发生弹 性扭曲后进一步造成滑 移而产生塑性变形。
外
切
锌
力
应
单
在
力
晶
晶
作
的
面
用
拉
上
下
伸
的
的
照
分
变
片
解
形
滑移是晶体在切应力的作用 下, 晶体的一部分相对于另一 部分沿一定的晶面(滑移面) 和晶向发生滑动位移的现象。
(110)、(111)。
晶面指数的一般标记为(hkl)。(hkl)实际表 示一组原子排列相同的平行晶面。
晶面的截距可以为负数, 在指数上加负号。 如( )面。
若某个晶面(hkl)的指数都乘以-1, 则得到 ( )晶面, 则晶面(hkl)与( ), 属于一组 平行晶面,
如晶面ACD’(111)与晶面A’C’B( ), 这两 个晶面一般用一个晶面指数(111)来表示。