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

金属和陶瓷的力学性能

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
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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 %
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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
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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

力F ,
中碳钢


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

金属和陶瓷的力学性能材料科学基础  ppt课件

Cu-Ni合金成分与性能关系
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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。
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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:
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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]。
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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

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。


























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。


























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。
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