工程材料力学性能91
材料力学性能
材料力学性能材料力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括强度、韧性、硬度、塑性等。
这些性能参数对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。
在工程实践中，我们需要对材料的力学性能进行全面的了解和评估，以确保材料能够满足工程要求并具有良好的可靠性和安全性。
首先，强度是材料力学性能的重要指标之一。
材料的强度表现了其抵抗外部载荷的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等参数来描述。
强度高的材料在承受外部载荷时不易发生变形和破坏，因此在工程结构和设备中得到广泛应用。
此外，韧性是衡量材料抗破坏能力的重要指标，它反映了材料在受到冲击或挤压时的变形和吸能能力。
韧性高的材料能够在受到冲击载荷时发生一定程度的塑性变形而不破坏，因此在制造高应力、高载荷的零部件和结构中具有重要意义。
此外，材料的硬度也是其力学性能的重要指标之一。
硬度反映了材料抵抗划痕和穿刺的能力，通常通过洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等参数来描述。
硬度高的材料具有较高的耐磨性和耐划痕性，适用于制造刀具、轴承、齿轮等零部件。
此外，材料的塑性也是其力学性能的重要指标之一。
塑性反映了材料在受到外部载荷作用下发生变形的能力，通常通过延伸率、收缩率、冷弯性等参数来描述。
塑性好的材料能够在受到外部载荷时发生较大的变形而不破坏，适用于制造成形性零部件和结构。
总之，材料力学性能是材料工程中的重要内容，对于材料的选择、设计和应用具有重要的指导意义。
在工程实践中，我们需要全面了解和评估材料的强度、韧性、硬度、塑性等性能参数，以确保材料能够满足工程要求并具有良好的可靠性和安全性。
希望本文能够对材料力学性能的研究和应用提供一定的参考和帮助。
T91／P91钢介绍
一、概述T91／P91 钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广的应用。
虽然说T91／P91钢在我国使用和研究已有十多年的历史，一些单位在掌握该钢焊接工艺方面积累了一些经验，并且由国家电力公司电源建设部下发了《T91／P9l钢焊接工艺导则》指导性文件，但在施工现场施焊时，该钢的焊接质量问题仍时有发生。
这表明，一方面是对该钢焊接性的理解不够深人；另一方面对配套焊接工艺关键技术的控制尚不到位。
换言之，对引进钢种及其焊接工艺的消化、吸收以及国产化工作仍须继续进行。
关于T91／P91钢焊接的研究文献逐年增多，电厂机组成功应用的范例无一不与其采用的焊接工艺密切相关。
由于接头的组合类型、管子的规格尺寸(直径和壁厚)不同，焊接所匹配的工艺各异，因而继续开展T9l／P91钢焊接性及其配套工艺的研究，对探寻工艺控制接头性能机理，以及创新工艺核心技术很有必要。
为此，本文特意将典型焊接工艺与该钢焊接性问题相联系，综合评述该钢焊接工艺的特点及其应用。
该项工作对推动T91／P91钢焊接工艺的进一步完善，提高锅炉使用寿命，具有积极的意义和参考价值。
二、T91／P91钢简介随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀等性：能提出更高要求。
为此，世界主要的工业发达国家进行了大量研究，先后开发出系列新型铁索体型耐热钢，并成功地用于大容量火力发电机组，其中高CT型9Cr1 MoVNbN耐热钢即为T91／P91钢。
20 世纪70年代美国在试验室改进原有的9Cr1 Mo钢，80年代初确定改良型钢为T91／P 91钢，接着1983年T91／P91钢获美国ASME认可。
80年代末德国从F12钢转向使用T9l／P91钢，90年代初日本大力推广T91／P91钢。
目前世界主要生产锅炉管和大直径厚罐管的钢厂，均已完成了T91／P91钢工业化生产研究，其中日本、德国、法国等国家的铡厂已向全世界供应T91／P9l钢管。
工程材料力学性能
工程材料力学性能1. 引言工程材料力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能特征。
能够准确评估材料的力学性能对于工程设计和材料选择具有重要意义。
本文将介绍一些常见的工程材料力学性能参数及其测试方法。
2. 抗拉强度抗拉强度是衡量材料抗拉能力的指标，通常用Mpa（兆帕）表示。
该值表示材料能够承受的最大拉伸力。
一般情况下，抗拉强度越高，材料的抗拉性能越好。
抗拉强度的测试可以通过拉伸试验来完成。
在拉伸试验中，标准试样会受到均匀的拉力，直到发生材料破裂。
通过测量试样的最大载荷和横截面积，可以计算出抗拉强度。
3. 弹性模量弹性模量是衡量材料刚性和变形能力的指标，通常用Gpa （千兆帕）表示。
弹性模量越大，材料的刚性越好，变形能力越小，即材料在外力作用下不容易发生变形。
弹性模量的测试可以通过弹性试验来完成。
在弹性试验中，标准试样会受到一定的载荷，然后释放。
通过测量载荷-变形关系的斜率，即应力-应变的比值，可以计算出弹性模量。
4. 屈服强度屈服强度是材料在拉伸过程中突破弹性极限后的抗拉能力，通常用Mpa表示。
屈服强度代表了材料的韧性和延展性。
材料的屈服强度越高，其抗变形性能越好。
屈服强度的测试可以通过拉伸试验或压缩试验来完成。
在拉伸试验中，标准试样会受到逐渐增加的拉力，直到发生塑性变形。
通过测量试样的屈服点和横截面积，可以计算出屈服强度。
5. 硬度硬度是衡量材料抗外界划痕和压痕能力的指标。
常见的硬度测试方法包括布氏硬度（HB）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRC）等。
硬度测试方法根据材料的硬度特性进行选择。
例如，布氏硬度适用于较软的金属材料，而维氏硬度适用于硬度较高的金属材料。
硬度的测试结果通常以单位压力下形成的压痕直径或者硬度值表示。
6. 断裂韧性断裂韧性是衡量材料抵抗破裂扩展的能力以及吸收塑性能力的指标。
常用的断裂韧性测试包括冲击试验和拉伸试验。
冲击试验通常用于低温下材料的断裂韧性测试。
在冲击试验中，冲击试样受到快速施加的冲击载荷，通过测量试样的断裂能量和断口形貌，可以评估材料的断裂韧性。
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。
这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。
首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。
强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。
例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。
韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。
例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。
再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。
硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。
例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。
最后，塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。
具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。
例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。
综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。
强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。
因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。
材料力学性能
材料力学性能材料力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等。
这些性能直接影响着材料在工程领域的应用，因此对材料力学性能的研究和评价显得尤为重要。
首先，强度是材料力学性能中的重要指标之一。
材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等来表示。
不同材料的强度差异很大，例如金属材料的强度通常较高，而塑料和橡胶等材料的强度相对较低。
材料的强度直接影响着材料在工程中的承载能力和使用寿命。
其次，韧性是衡量材料抵抗断裂的能力。
韧性高的材料在受到外力作用时能够延展变形而不易断裂，这对于一些需要承受冲击或振动载荷的工程结构来说尤为重要。
例如，航空航天领域对材料的韧性要求较高，以确保飞行器在受到外部冲击时能够保持结构完整。
此外，硬度是材料力学性能中的重要参数之一。
材料的硬度是指材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等来表示。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于一些对材料表面要求较高的工程领域，例如汽车制造、船舶建造等。
最后，塑性是材料力学性能中的重要特性之一。
材料的塑性是指材料在受到外力作用时能够发生塑性变形而不断裂，这对于一些需要进行成形加工的工程材料来说尤为重要。
例如，金属材料的塑性使其能够通过锻造、轧制等工艺进行成形，从而制备出各种复杂的零部件。
综上所述，材料力学性能是材料工程领域中的重要研究内容，不同的材料力学性能对材料的应用具有重要的影响。
因此，对材料力学性能的研究和评价具有重要的意义，可以为工程领域的材料选择和设计提供重要的参考依据。
材料力学性能的计算模拟研究
材料力学性能的计算模拟研究材料力学性能的计算模拟在近年来得到了越来越多的关注。
从材料的设计到工程的实施，计算模拟技术为我们提供了非常强大的支持。
本文旨在探讨材料力学性能的计算模拟研究，着重介绍一些常用的模拟方法和工具，以及它们的一些应用案例。
一、材料力学性能的计算模拟方法材料力学性能的计算模拟方法涵盖的范围非常广泛，这里只介绍一些常用的方法，包括原子分子动力学模拟、有限元分析、计算流体力学等。
1. 原子分子动力学模拟原子分子动力学模拟是一种基于牛顿运动定律的模拟方法。
该方法以原子或分子为研究对象，通过计算不同的参数（如能量、温度、压力等）来推测材料的力学性能。
原子分子动力学模拟的主要优点在于其可以精确地计算材料中原子或分子的运动，从而揭示出材料中微观结构与力学性能的关联。
2. 有限元分析有限元分析是一种将连续体划分为有限数量的元素，并通过数值方法计算这些元素之间的相互作用以描述整个材料行为的方法。
该方法广泛应用于弹性力学、流体力学、热力学等领域。
有限元分析的主要优点在于它能够准确地描述复杂的材料结构，并预测材料的力学性能。
3. 计算流体力学计算流体力学是一种基于数学模型和数值方法对流体流动进行计算与分析的技术。
与有限元分析类似，计算流体力学可以通过计算流体的方程式来分析材料的力学行为。
在材料科学领域中，计算流体力学的应用主要涉及到材料的流变学和表面润湿性等方面的研究。
二、常用的材料力学性能计算模拟工具除了计算模拟方法，还有一些常用的工具可以辅助材料力学性能的计算模拟。
这些工具包括LAMMPS、ANSYS、ABAQUS等。
1. LAMMPSLAMMPS是一套基于分子动力学模拟的开源软件，旨在模拟大规模、复杂的分子系统。
LAMMPS支持多种力场模型，并具有高度可扩展性和可配置性。
它主要应用于材料科学领域的分子模拟、金属熔体、粘弹力学等方面的研究。
2. ANSYSANSYS是一套商用的有限元分析软件，可用于建模和分析材料力学、流体力学、热力学等领域的问题。
03-材料的力学性能
其它塑性材料拉伸时的力学性能
σ /MPa
900 700 500 300 100 0 10 20 30 40 50 60
σ 锰钢
b a σ 0.2
镍钢
青铜 ε（%） 0.2 ε （%）
断裂破坏前产生很大塑性变形； 没有明显的屈服阶段。
名义屈服 极限σ 0.2
脆性材料拉伸时的力学性能
σ /MPa
500 400 300 200 100 0 0.2 0.6 1.0 1.4
ε（%）
铸铁压缩时的σ ~ ε 曲线
反映材料力学性能的主要指标
强度性能 反映材料抵抗破坏的能力，塑性材料： σs 和 σb ，脆性材料：σb ； 弹性性能 反映材料抵抗弹性变形的能力：E； 塑性性能 反映材料具有的塑性变形能力： δ和ψ 。
塑性材料在断裂时有明显的塑性变形；而脆性材料 在断裂时变形很小。 塑性材料在拉伸和压缩时的弹性极限、屈服极限和 弹性模量都相同，它的抗拉和抗压强度相同。而脆性 材料的抗压强度远高于抗拉强度。
b a
拉伸试验结果分析(低碳钢)
虎克定律： 虎克定律：当σ ≤ σp （ σe ） 时，应力与应变成直 线关系，即
σ = Eε σ E = = tgϑ ε
E称为材料的弹性模量， 单位：N/m2, Pa, MPa
拉伸试验结果分析(低碳钢)
E的物理意义 的物理意义 P ∆l σ= ε= 将 A0 l0 代入
现象：试件某个部位突然变细，出现局部收缩——颈缩。 现象
特点： 特点 a、df曲线开始下降，产生变形所需拉力P逐渐减小； b、实际应力继续增大，但σ 为名义应力，A变小没 有考虑，所以d点后σ ~ ε曲线向下弯曲； c、到达f点时，试件断裂。
拉伸试验结果分析(低碳钢)
正火温度对T91成品管组织与性能的影响
时后空冷 最后取出试样分别对试样进行拉伸与硬度实验并观察对应正火温度下的显微组织 Ｔ９１ 钢的显微组织切样 镶样 磨光 抛光 侵蚀制备 最后在 ＮＥＯＰＨＯＴ（Ｒ）２１ 光学显微镜上观察照相
BAO Shanqin NI Minggui Zhao Yuejian
(Sichuan Changcheng & Concord Stainless Tube Co., Ltd 621701) abstract Firstly continuous cooling transformation CCT curve of T91 steel is determined. The temperature lines of Ac3, Ac1, Ms and Mf are concluded for T91 steel, which are 905 , 840 , 420 and 240 in turn. When cooling rate is lower than 0.1 /s, the precipitated microstructure after cooling are ferrite and perlite. Otherwise the microstructure is martensite. At last Effect of normalizing temperature on microstructure and property of T91 tube is studied on focus. The best normalizing temperature of T91 tube is about 1040 .
材料力学性能及名词解释
1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度（σb）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。
4.伸长率（δs）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比（σs/σb）钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
⑵洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。
它是用一个支持角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。
工程材料力学性能答案
11决定金属屈服强度的因素有哪些12内在因素：金属本性及晶格类型、晶粒大小和亚结构、溶质元素、第二相。
外在因素：温度、应变速率和应力状态。
试举出几种能显着强化金属而又不降低其塑性的方法。
固溶强化、形变硬化、细晶强化试述韧性断裂与脆性断裂的区别。
为什么脆性断裂最危险21韧性断裂是金属材料断裂前产生明显的宏观塑性变形的断裂，这种断裂有一个缓慢的撕裂过程，在裂纹扩展过程中不断地消耗能量；而脆性断裂是突然发生的断裂，断裂前基本上不发生塑性变形，没有明显征兆，因而危害性很大。
何谓拉伸断口三要素影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些答：宏观断口呈杯锥形，由纤维区、放射区和剪切唇三个区域组成，即所谓的断口特征三要素。
上述断口三区域的形态、大小和相对位置，因试样形状、尺寸和金属材料的性能以及试验温度、加载速率和受力状态不同而变化断裂强度与抗拉强度有何区别抗拉强度是试样断裂前所承受的最大工程应力，记为σb；拉伸断裂时的真应力称为断裂强度记为σf; 两者之间有经验关系：σf = σb (1+ψ)；脆性材料的抗拉强度就是断裂强度；对于塑性材料，由于出现颈缩两者并不相等。
裂纹扩展受哪些因素支配答:裂纹形核前均需有塑性变形；位错运动受阻，在一定条件下便会形成裂纹。
试综合比较单向拉伸、压缩、弯曲及扭转试验的特点和应用范围。
答：单向拉伸试验的特点及应用：单向拉伸的应力状态较硬，一般用于塑性变形抗力与切断强度较低得所谓塑性材料试验。
压缩试验的特点及应用：（1）单向压缩的应力状态软性系数a=2，因此，压缩试验主要用于脆性材料，以显示其在静拉伸时缩不能反映的材料在韧性状态下的力学行为。
（2）压缩与拉伸受力方向不仅相反，且两种试验所得的载荷变形曲线、塑性及断裂形态也存在较大的差别，特别是压缩不能使塑性材料断裂，故塑性材料一般不采用压缩方法试验。
（3）多向不等压缩试验的应力软性系数a＞2，故此方法适用于脆性更大的材料，它可以反映此类材料的微小塑性差异。
材料力学性能指标
材料力学性能指标材料力学性能指标是评价材料力学性能优劣的重要标准，它直接影响着材料的使用范围和性能表现。
在工程实践中，材料力学性能指标的选择和评价对于材料的选用、设计和应用起着至关重要的作用。
本文将从材料的强度、韧性、硬度、塑性和疲劳性能等方面，对材料力学性能指标进行介绍和分析。
首先，材料的强度是衡量材料抵抗外部力量破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
抗拉强度是材料在拉伸状态下的最大承载能力，抗压强度是材料在受压状态下的最大承载能力，而抗弯强度则是材料在受弯状态下的最大承载能力。
这些强度指标直接反映了材料在外部力作用下的抵抗能力，是评价材料质量的重要依据。
其次，材料的韧性是衡量材料抵抗断裂的能力。
韧性指标包括断裂韧性、冲击韧性等。
断裂韧性是材料在受拉伸或受压状态下的抗断裂能力，而冲击韧性则是材料在受冲击载荷作用下的抗破坏能力。
韧性指标反映了材料在受外部冲击或载荷作用下的抗破坏能力，是评价材料耐用性和安全性的重要指标。
此外，材料的硬度是衡量材料抵抗划痕或压痕的能力。
硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等。
这些硬度指标直接反映了材料表面的抗划痕和抗压痕能力，是评价材料表面耐磨性和耐磨损性的重要指标。
再次，材料的塑性是衡量材料抵抗变形的能力。
塑性指标包括屈服强度、延展率、收缩率等。
屈服强度是材料在受拉伸或受压状态下开始发生塑性变形的能力，延展率是材料在拉伸过程中的变形程度，而收缩率则是材料在冷却或凝固过程中的变形程度。
这些塑性指标反映了材料在受外部载荷作用下的塑性变形能力，是评价材料加工性和成形性的重要指标。
最后，材料的疲劳性能是衡量材料抵抗疲劳破坏的能力。
疲劳性能指标包括疲劳极限、疲劳寿命等。
疲劳极限是材料在循环载荷作用下的最大承载能力，疲劳寿命则是材料在循环载荷作用下的使用寿命。
这些疲劳性能指标反映了材料在循环载荷作用下的抗疲劳破坏能力，是评价材料使用寿命和安全性的重要指标。
T91钢
T91钢(SA213-T91)焊接工艺研究一、前言T91钢（SA213-T91）作为大型发电锅炉过热器、再热器的新型钢种，日趋成熟，目前被各国广泛采用。
近年来，我国随着国外机组的引进，带动了原有锅炉用钢的替代步伐。
为找出一个更适合现场应用的合理工艺，以指导焊工培训和规范现场施焊，我们进行了T91钢（SA213-T91）焊接工艺的研究。
我们通过十四套焊接工艺设计方案的试验对比，筛选出了以药芯焊丝作为打底材料，实芯焊丝作为填充及盖面材料的氩弧焊焊接工艺，表现了很强的实用性，较好的性能指标。
二、试验研究的技术指标和标准T91钢基本化学成分如表1，性能基本要求如表2。
表1T91钢化学成分（%）(GB5310-95)C Si Mn P S Cr Mo Ni Nb V AL N0.08～0.12 0.20～0.50 0.30～0.60 ≤0.02≤0.01 8.0～9.50 0.85～1.05 ≤0.40 0.06～0.10 0.18～0.25 ≤0.04 0.03～0.07表2T91钢性能指标(来自T91/P91钢管焊接工艺暂行规定)抗拉强度（Mpa）屈服强度（Mpa）延伸率（%）弯曲角（°）冲击韧性（J/cm2）硬度HB≥585≥415≥20≥50≥68≤250三、设计方案本次试验研究，我们根据焊接材料、焊接方法、热处理方式、热处理时间的不同组合方式进行了14种组合试验见表3，焊接热处理规范曲线见图1。
表3焊材、焊接方法、热处理方式组合方案序号材料组合焊接方法焊接位置层次热处理方式热处理时间（h）内壁保护方式1 药芯焊丝打底药芯焊丝盖面 Ws 5G2 箱式炉 1 熔渣2 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 5G 2 箱式炉 1 熔渣3 药芯焊丝打底电焊条盖面 Ws/Ds 5G 2 箱式炉 1 熔渣4 实芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 5G 2 箱式炉 1 充氩5 实芯焊丝打底电焊条盖面 Ws/Ds 5G 2 箱式炉 1 充氩6 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 2G 3 火焰 0.5 熔渣7 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 5G 2 火焰 0.5 熔渣8 药芯焊丝打底实芯焊丝盖面 Ws 2G 2 火焰 0.5 熔渣9 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 火焰 0.5 熔渣10 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 1 熔渣11 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 2 熔渣12 药芯焊丝打底电焊条填充、盖面 Ws/Ds 5G 3 远红外 2 熔渣13 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 4 熔渣14 药芯焊丝打底实芯焊丝填充、盖面 Ws 5G 3 远红外 4 熔渣图1焊接热处理规范曲线四、焊前准备1. 试验所用T91钢材、药芯焊丝及实芯焊丝化学成分复验。
工程材料力学性能基准讨论
工程材料力学性能基准讨论宋锋涛董本正等《基于Matlab的碳纤维复合材料的B基准值算法》中说到，为了保证材料的结构的可靠性和安全性，需要用到一些高级的统计学方法来确定其合理的设计许用值，一般采用B基准值。
B基准值是建立在统计学上的衡量材料性能的参数，在95%的置信度下，90%性能数值群的值高于此值。
而马鑫《复合材料B 基准值计算程序》一文中给出了B基准的定义。
B 基准值的定义为：一个力学性能的限定值，在95%的置信度下，90%的性能数值群的值不低于其值。
王亮等在《复合材料破坏数据B基准值计算的程序设计》中表示B 基准值是指力学性能的一个限定值, 在95% 的置信度下, 数值母体中90% 的性能值不小于其值。
王翔等在《基于统计的复合材料B基准值计算方法研究》中对材料性能的A、B做了介绍。
A 基准值指力学性能的一个限定值, 在95% 的置信度下, 99% 的性能数值群的最小值。
B 基准值指力学性能的一个限定值, 在95% 的置信度下, 90%的性能数值群的最小值。
另外给出了M IL- HDBK- 17对B类和A 类基准值单一环境下最低采样要求。
DOT /FAA /AR- 03 /19要求在每个试验条件下至少3 批次, 每批次至少6个数据。
如表1所示。
冯振宇等在《复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法》中做A、B 基准的使用范围做了详细说明。
材料许用值是通过对试验数据进行统计分析得到的材料性能值( 例如模量、应变或应力等) 。
材料许用值通常用平均值( 用于模量) 、B 基准值( 用于超静定结构)和 A 基准值( 用于静定结构) 表征。
静强度设计许用值包括拉伸强度、压缩强度( 包括构件稳定性设计) 和剪切强度许用值。
总所周知工程材料力学性能有三个基准，即A/B/S。
那么S基准到底是什么含义呢？它的使用范围有包含那些东西呢？？在美国的金属材料性能研发与标准化手册(MMPDS)中S基准很常见，但是它没有对S基准进行解释。
材料力学性能
材料力学性能材料力学性能是指材料在受力作用下所表现出来的性能，包括强度、刚度、韧性等指标。
材料力学性能的好坏直接影响到材料在工程应用中的可靠性和安全性。
本文将介绍材料力学性能的相关概念和测试方法，并分析其对材料应用的影响。
一、强度强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
抗拉强度是指材料在拉伸力作用下，抗拉破坏的能力。
抗压强度是指材料在受压力作用下，抗压破坏的能力。
抗弯强度是指材料在受弯力作用下，抗弯曲破坏的能力。
强度的测试方法主要包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
材料的强度往往与其成分、结构和加工工艺有关。
例如，金属材料中添加合适的合金元素，可以提高其强度；陶瓷材料中控制晶粒尺寸和界面结合情况，可以提高其抗压强度；纤维增强复合材料中，纤维的分布和取向对抗弯强度有重要影响。
在工程设计中，需要根据具体应用情况选择合适的材料强度指标，并保证其符合设计要求，以确保结构的稳定性和安全性。
二、刚度刚度是指材料抵抗形变的能力，也可以理解为材料对外力作用下的变形程度。
常见的刚度指标包括弹性模量、切变模量等。
弹性模量是指材料在弹性变形范围内，单位应力下的应变，反映了材料的抗弹性变形能力。
刚度的测试方法主要包括拉伸试验、扭转试验等。
材料的刚度与其物理性质和结构密切相关。
高弹性模量的材料具有较高的刚度，其在受力下变形较小；而低弹性模量的材料具有较低的刚度，其在受力下变形较大。
在工程设计中，需要根据结构的刚度要求选择合适的材料，以确保结构的稳定性和正常运行。
三、韧性韧性是指材料抵抗断裂的能力，反映了材料在受力下的变形能力和吸能能力。
常见的韧性指标包括断裂韧性、冲击韧性等。
断裂韧性是指材料在断裂前所能吸收的能量。
冲击韧性是指材料在受冲击载荷下，能够抵抗破坏的能力。
韧性的测试方法主要包括冲击试验、拉伸试验等。
材料的韧性与其断裂机制和微观结构有关。
例如，金属材料中的晶界和位错可以有效地阻止裂纹扩展，提高韧性；聚合物材料中的交联结构和链段运动可以吸收能量，提高韧性。
材料的力学性能
材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括弹性模量、屈服强度、断裂强度等。
这些性能对于材料的工程应用具有重要意义，影响着材料的可靠性和安全性。
下面将从几个方面对材料的力学性能进行介绍。
首先，弹性模量是衡量材料刚度的重要指标。
弹性模量越大，材料的刚度越高，它能够反映材料在受力时的变形能力。
一般来说，金属材料的弹性模量较高，而塑料和橡胶等弹性体的弹性模量较低。
弹性模量的大小直接影响着材料的应力应变关系，对于材料的设计和选用具有重要的指导意义。
其次，屈服强度是材料在受力过程中发生塑性变形的临界点。
当材料受到外力作用时，首先会出现线性弹性变形，当达到一定应力值时，材料会发生塑性变形，这个应力值就是屈服强度。
屈服强度的大小决定了材料的抗塑性变形能力，也是衡量材料抗拉伸、抗压性能的重要参数。
另外，断裂强度是材料在受力过程中发生断裂的临界点。
当材料受到外力作用时，当应力达到一定值时，材料会发生断裂。
断裂强度是衡量材料抗断裂能力的重要参数，也是材料设计和选用的重要参考。
除了以上几个重要的力学性能参数外，材料的硬度、韧性、疲劳性能等也是影响材料力学性能的重要因素。
硬度是材料抵抗划痕和压痕的能力，韧性是材料抗冲击和断裂的能力，疲劳性能是材料在交变应力作用下的抗疲劳能力。
这些性能参数综合影响着材料在不同工程应用中的使用性能。
总的来说，材料的力学性能直接关系着材料的可靠性和安全性，对于材料的设计、选用和应用具有重要的指导意义。
因此，我们在工程实践中需要充分了解材料的力学性能参数，合理选择材料，确保工程的安全可靠。
同时，也需要不断开展材料力学性能的研究，提高材料的性能，推动工程材料的发展和应用。
T91材料焊接及热处理
T91材料焊接及热处理T91是一种高温合金钢，主要用于制造高温和高压工作条件下的锅炉和压力容器等设备。
在使用T91材料进行焊接和热处理过程中，需要注意一些关键问题，以确保焊接接头和热处理后的组织性能满足要求。
首先，T91材料的焊接材料选择非常重要。
常用的焊接材料包括AWSA5.5E9015-B9和AWSA5.5E9018-B9等。
这些焊接材料具有高碳化物沉淀强化效应，能够提高焊接接头的力学性能和耐热性能。
其次，焊接前需要进行材料预热。
T91材料的最佳预热温度在250℃至400℃之间，可以通过加热台车、炉内或电阻炉加热等方式进行预热。
在预热过程中，需要控制好加热速率和温度均匀性，以避免产生冷裂纹等缺陷。
然后，焊接过程中要注意控制焊接参数。
焊接电流、电压、焊丝的送丝速度等参数应根据焊接材料和焊接位置进行合理选择。
焊接应采用低热输入的方法，以减少热影响区的尺寸和应力。
同时，要进行合理的焊接顺序和间隔冷却，以避免产生过度残余应力和裂纹。
接下来，焊接结束后需要进行焊后热处理。
一般采用正火退火和回火处理。
正火退火是将焊接接头加热到约750℃的温度，保持一段时间后迅速冷却，以消除焊接接头中的残余应力。
回火处理是将焊接接头加热到450℃至700℃的温度下保温一段时间，然后缓慢冷却，以提高焊接接头的力学性能和耐热性能。
最后，焊后热处理完成后还需要进行组织检验和力学性能测试。
常用的组织检验方法有金相显微镜观察和扫描电子显微镜等技术。
通过组织检验可以评估焊接接头的晶粒尺寸、炭化物沉淀和相组成等情况。
力学性能测试包括拉伸试验、冲击试验和硬度测试等，可判断焊接接头的强度、韧性和硬度等性能。
总之，T91材料的焊接和热处理过程需要严格控制焊接和热处理参数，以确保焊接接头的质量和性能。
只有在正确操作下，才能获得满足工程要求的可靠焊接接头。
材料力学性能复习提纲（答案）
材料⼒学性能复习提纲（答案）⼀、名词解释弹性：指物体在外⼒作⽤下发⽣形变，当外⼒撤消后能恢复原来⼤⼩和形状的性质塑性：指⾦属材料断裂前发⽣塑性变形（不可逆永久变形）的能⼒。
弹性模量：单纯弹性变形过程中应⼒与应变的⽐值，表⽰材料对弹性变形的抗⼒。
（⼯程上弹性模量被称为材料的刚度，表征⾦属材料对弹性变形的抗⼒，其值越⼤，则在相同应⼒下产⽣的弹性变形就越⼩）包申格效应：⾦属材料经过预先加载产⽣少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余延伸强度（或屈服强度）增加；反向加载，规定残余延伸强度降低的现象。
滞弹性：在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产⽣附加弹性应变的现象。
河流花样：是判断是否为解理断裂的重要微观证据。
解理⾯：指⾦属材料在⼀定条件下（如低温），当外加正应⼒达到⼀定数值后，以极快速率沿⼀定晶体学平⾯产⽣的穿晶断裂；因与⼤理⽯的断裂相似，所以称这种晶体学平⾯为解理⾯。
断裂韧度：在弹塑性条件下，当应⼒场强度因⼦增⼤到某⼀临界值，裂纹便失稳扩展⽽导致材料断裂，这个临界或失稳扩展的应⼒场强度因⼦即断裂韧度。
韧脆转变：（体⼼⽴⽅合⾦随着温度的降低表现出从延性到脆性⾏为的转变。
该转变发⽣的温度范围可以通过摆锤式或悬臂梁式冲击实验来确定。
【材科定义】）当温度低于某⼀数值时，某些⾦属的塑性（特别是冲击韧性）会显著降低⽽呈现脆性的现象。
缺⼝敏感度：⾦属材料的缺⼝敏感性指标⽤缺⼝试样的抗拉强度σbn与等截⾯尺⼨光滑试样的抗拉强度σb的⽐值表⽰，称为缺⼝敏感度，记为NSR。
冲击韧性：指材料在冲击载荷作⽤下吸收塑性变形功和断裂功的能⼒，⽤标准试样的冲击吸收功A k表⽰。
应⼒松弛：在⾼温保证总应变不变的情况下，会发⽣应⼒随着时间延长逐渐降低的现象．该现象叫应⼒松弛。
疲劳贝纹线：贝纹线是疲劳区的最⼤特征，⼀般是由载荷变动引起的。
⾼周疲劳：指材料在低于其屈服强度的循环应⼒作⽤下，经10000-100000 以上循环次数⽽产⽣的疲劳。
缺口冲击韧性实验
材料力学性能实验报告姓名：刘玲班级：材料91 学号：09021004 成绩：实验名称缺口冲击韧性实验实验目的 1.掌握常温及低温下金属冲击试验方法2.学会用能量法确定金属冷脆能变温度tk3.了解冲击试验结构、工作原理及正确使用方法实验设备 1.JBW-300示波冲击试验机一台2.游标卡尺一把3.U型缺口40Cr、20#钢试样各九个试样示意图试样宏观断口示意图（韧断、脆断）试验结果根据裂纹形成能量、裂纹扩展能量以及总冲击能量，以及冲击记录的示波图，得到：裂纹萌生功= 裂纹形成能量；裂纹扩展功=裂纹扩展能量-裂纹形成能量；裂纹撕裂功=总冲击能量-裂纹扩展能量；本实验采用能量准则法测金属的韧脆转变温度，是对冲击吸收功—温度曲线上平台下平台区间规定百分数（η）所对应的温度定义为韧脆转变温度韧脆转变温度采用（AKUmax +AKUmin）/2计算将40Cr实验所得数据汇总如下表1表1温度（℃）裂纹萌生功（J）裂纹扩展功（J）总功（J）20 50.2343 51.6349 70.030842.0885 44.2498 70.775629.9055 32.7116 55.997239.1657 40.2443 46.27560 41.4050 42.8701 57.545633.6908 34.4371 60.299439.5793 40.7428 45.3348-30 52.5369 54.5625 66.101033.9825 35.2039 40.385826.9017 29.5676 58.604014.2706 15.2029 38.43567.1500 7.6639 10.4566-60 32.2844 33.7660 53.341422.0375 22.5524 66.894447.6899 48.0445 57.222227.2240 29.6517 66.2480-90 40.5959 42.9239 52.978821.5016 22.5200 42.5026将其试验数据求平均值后列于下表2表2温度（℃）裂纹萌生功（J）裂纹扩展功（J）裂纹撕裂功（J）总功（J）20 40.35 1.86 18.56 60.770 38.22 1.13 15.04 54.39-30 33.97 1.47 14.36 42.80-60 32.31 1.19 27.43 60.93-90 30.05 1.67 15.02 47.74根据以上数据可做出40Cr 的总功、萌生功、扩展功、撕裂功与温度的关系图线-100-80-60-40-2020262830323436384042W (J )T图1裂纹萌生功与温度关系曲线-100-80-60-40-20201.11.21.31.41.51.61.71.81.9W (J )T图2裂纹扩展功与温度关系曲线-100-80-60-40-20020141516171819W (J )T图3裂纹撕裂功功与温度关系曲线-100-80-60-40-200204045505560W (J )T图4总吸收功与温度关系曲线由图4总功与温度关系曲线可计算（A KUmax +A KUmin ）/2=（60.77+46.74）/2=53.76J 对应图4 可知40Cr 的韧脆转变温度约为-44℃将20#钢实验所得数据汇总如下表1 表1温度（℃） 裂纹萌生功（J ） 裂纹扩展功（J ） 总功（J ）2045.8112 46.2812 47.6182 44.0039 46.2121 66.3852 30.6656 32.4322 47.8142 038.8878 39.1750 40.2290 38.8078 39.0765 41.4736 37.4989 38.2328 40.7092 35.4670 35.8164 37.5830 -306.6485 6.9589 9.3590 6.79217.11599.9274将其试验数据求平均值后列于下表2 表2温度（℃） 裂纹萌生功（J ） 裂纹扩展功（J ） 裂纹撕裂功（J ）总功（J ） 20 40.16 1.48 12.3 53.94 0 37.66 0.42 1.92 40.00 -306.72 0.322.69.64根据以上数据可做出20#钢的总功、萌生功、扩展功、撕裂功与温度的关系图线-30-20-10102051015202530354045W (J )T图5裂纹萌生功与温度关系曲线-30-20-10010200.20.40.60.81.01.21.41.6W (J )T图6裂纹扩展功与温度关系曲线-30-20-1010202468101214W (J )T图7裂纹撕裂功功与温度关系曲线-30-20-101020102030405060W (J )T图8总吸收功与温度关系曲线由图8总功与温度关系曲线可知（A KUmax +A KUmin ）/2=（53.94+9.64）/2=31.79J 对应图8可知20#钢的脆韧转变温度为-12.5℃思考题：1.缺口冲击韧性试验能评定哪些材料的低温脆性？哪些材料不能用此方法检验和评定？这种试验方法本身在防止材料脆性断裂方面有什么局限？答：能评定冲击韧性对温度很敏感的低、中强度的体心立方金属如低碳钢或低合金高强度钢以及Be 、Zn ；不能评定不会发生冷脆的面心立方金属以及高强度钢、铝合金和钛合金等对温度不敏感的材料。
工程材料力学性能
工程材料力学性能工程材料力学性能是指材料在外部力作用下的表现和性质。
材料的力学性能直接影响着工程结构的安全性、稳定性和使用寿命。
因此，对工程材料力学性能的研究和了解至关重要。
首先，工程材料的力学性能包括抗拉强度、抗压强度、弹性模量、屈服强度等指标。
抗拉强度是指材料在拉伸状态下所能承受的最大拉力，抗压强度则是指材料在受到压缩力时所能承受的最大压力。
而弹性模量则是衡量材料在受力时的变形程度，屈服强度则是材料开始产生塑性变形的临界点。
这些指标直接反映了材料在外部力作用下的表现，是评价材料力学性能的重要依据。
其次，工程材料的力学性能还包括疲劳性能、冲击性能、塑性性能等。
疲劳性能是指材料在长期交变载荷下所表现出的抗疲劳能力，冲击性能则是材料在受到瞬间冲击载荷时的抗冲击能力。
而塑性性能则是衡量材料在受力时的塑性变形能力。
这些指标在工程实践中同样具有重要的意义，特别是在复杂的工程环境下，材料的疲劳性能和冲击性能往往是决定工程结构安全性的关键。
此外，工程材料的力学性能还受到温度、湿度、环境腐蚀等因素的影响。
在不同的环境条件下，材料的力学性能可能会发生变化，因此在工程设计和使用中需要考虑这些因素对材料性能的影响。
同时，对于一些特殊工程要求，如航空航天、核工程等，对材料力学性能的要求更加严格，需要材料具有更高的耐高温、耐腐蚀等特殊性能。
综上所述，工程材料力学性能是工程实践中不可忽视的重要内容。
通过对材料力学性能的研究和了解，可以更好地选择合适的材料，设计合理的工程结构，确保工程的安全可靠性。
因此，对于工程材料力学性能的研究和评价，需要全面、准确地了解材料的各项力学性能指标，以及其在不同环境条件下的表现，为工程实践提供可靠的材料支撑。
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指结构上无交联、聚集态无结晶的高分子材料。 这类聚合物的力学行为随温度不同而变化，可处于 玻璃态、高弹态和粘流态三种力学状态。
形变
E
D
A
B
C
O tb
tg
温度
tf
tb一脆化温度 tg一玻璃化温度 tf一粘流温度
玻璃态下的变形
＜tb 聚合物处于硬玻璃态。 只有弹性变形阶段，且伸长率很小。靠主键 键长的微量伸缩和微小的键角变化来实现弹 性变形。也为普弹性变形。
聚合物的物理、力学性能特点
1. 密度小 聚合物是密度最小的工程材料，其密度一般在 1.0~2.0g/cm3 之 间 。 是 钢 的 1/4 、 陶 瓷 的 1/2 。 重 量轻、比强度大是聚合物的突出优点。
2. 高弹性 高 弹 态 的 聚 合 物 其 弹 性 变 形 量 可 达 到 100 ％ ~1000%，一般金属材料只有0.1~1.0％。
1. 蠕变与应力松弛的特点
蠕变变形除不可回复的粘性变形外，还包含普
弹性变形和高弹性变形。在外力去除后，普弹性
变形迅速回复，而高弹性变形则缓慢
地部分
回复，与金属蠕变的明显区别。
2. 影响蠕变与应力松弛的因素 聚合物的抗蠕变能力对温度很敏感，在某
些情况下对湿度也敏感。温度每变化一度(K)或相对 湿度每变化1％，某些聚合物的蠕变模量能改变4％。
化，
称为动态粘弹性现象。
§9.4 聚合物的强度与断裂
一、强度比金属低得多，但比强度较金属高。
一般为20～80MPa，实际强度仅为其理论值的 1／200。此与其结构缺陷(如裂纹、杂质、气泡、 空洞和表面划痕等)和分子链断裂不同时性有关。
主要的结构因素有： （1）高分子链极性大或形成氢键能显著提高强 度。
银纹区仍有力学强度，但其密度较低，银纹具 有可逆性，在压应力作用下或经玻璃化温度以上 退火处理，银纹将会减少和消失。
银纹是非晶态聚合物塑性变形的一种特殊形式， 银纹的形成增加聚合物的韧性，因为它使聚合物 的应力得到松弛；同时，银纹中的微纤维表面积 大，可吸收能量，对增加韧性也有作用。聚合物 形成银纹类似于金属韧性断裂前产生的微孔。
聚合物的小分子化合物称为单体，组成聚合物 长链的基本结构单元则称为链节。
聚合物长链的重复链节数目，称为聚合度。 天然的聚合物有 木材、橡胶、棉花、丝、毛发 和角等。 人工合成聚合物有工程塑料、合成纤维、合成 橡胶等。
高分子材料
相对分子质量大于10000的有机化合物。
聚合物的三种典型结构
a) 线状非交联的纤维分子 b) 三维交联的分子链 c) 部分晶化非交联分子链的配置
在外力和能量作用下，比金属材料更 为强烈地受到温度和载荷作用时间等因 素的影响。因此，高分子材料的力学性 能变化幅度较大。本章主要论述高分子 材料的主要力学性能特点。
分子质量大于1万以上的有机化合物称为高分 子材料。它是由许多小分子聚合而成，故又称为聚 合物或高聚物。
原子之间由共价键结合，称为主价键； 分子之间由范德瓦尔键连接，称为次价键。 分子间次价键力之和远超过分子中原子间主价键 的结合力。拉伸时常常先发生原子键的断裂。而不 是分子链之间的滑脱。
聚合物在粘流态下可具有部分弹性，其弹性变 形符合虎克定律，呈线性粘弹性行为。因为卷曲 的分子链在受载时可暂时伸长，卸载后又重新卷 曲。
§9.2 结晶聚合物的变形
结晶态聚合物由于晶区内的链段无法运动， 因此结晶度高的聚合物不存在高弹性，但具有 较高的强度和硬度，结晶态聚合物的力学状态 与相对分子质量和温度有关。Leabharlann §9.4 聚合物的强度与断裂
§9.5 聚合物的疲劳强度
特点：
➢ 聚合物的疲劳强度低于金属。 ➢ 其疲劳强度随相对分子量的增大而提高，随
结晶度的增加而降低。
§9.5 聚合物的疲劳强度
两种破坏方式：
➢ 热疲劳： 因大范围滞后能累加产生的热量使其软化，丧 失承载能力。
➢ 机械疲劳： 疲劳载荷作用下裂纹萌生、扩展、断裂。
塑性变形抗力增大，应力一应变曲线复又上升， 直至断裂。
聚合物在高弹态下的变形
tg＜t＜tf 高弹性 其弹性变形量可达1000％，而其弹性模量E值却只
有0.1～1GPa，约为钢的1／10。 链段的运动，引起分子构象的变化。 原卷曲的链沿拉力方向伸长，宏观上表现为很大
的弹性变形。去除外力后，接点及扭结的趋势使聚合 物链又回复至卷曲状态，宏观变形消失(回复过程需 要一定时间)。
聚氯乙烯塑料抗蠕变性能差，在架空时会因 蠕变而逐渐弯曲。
一、静态粘弹性－蠕变与应力松弛
粘弹性模型 麦克斯韦尔模型：
模拟了线形聚合物的应力松弛过程； 开尔文模型：
模拟交联聚合物的蠕变过程。
§9.3 聚合物的粘弹性
二、动态粘弹性－内耗
聚合物所受应力为时间的函数。且应
变随时间的变化始终落后于应力的变
tb<t<tg 聚合物处于软玻璃态。 a’点以下为普弹性变形； a’s段变形是由于外力作用迫使链段运动所引 起的，是为受迫高弹性变形。
玻璃态下的变形
去除外力后，温度在tg以下，受迫高弹性变形可保 留来，可达300％～1000 ％。在tg温度以上，这种变 形可以消除。
在s点屈服后，应力一般会有所下降。试样截面 积减小，分子链沿外力方向取向。
聚合物在高弹态下的变形
tg＜t＜tf 高弹性 如果聚合物链的交联接点过多，会使交联点 间的链段变短、降低链段的活动性(柔性)， 使弹性下降以至消失，此时，弹性模量和硬 度增加。
聚合物在粘流态下的变形
＞tf 粘流状态 分子链在外力作用下可进行整体相对滑动，呈
粘性流动，导致不可逆永久变形。聚合物处于粘 流状态。
材料力学性能
Mechanical Properties of Materials
南京航空航天大学 材料科学与技术学院
第九章 聚合物材料的力学性能
§9.1 线型非晶态聚合物的变形 §9.2 结晶聚合物的变形 §9.3 聚合物的粘弹性 §9.4 聚合物的强度与断裂 §9.5 聚合物的疲劳强度
高分子材料(聚合物或高聚物)具有大 分子链结构和特有的热运动，这就决定 了它具有与低分子材料不同的物理性态。 高分子材料的力学性能与低分子材料的 也有所不同，其最大特点是它具有高弹 性和粘弹性。
温度升高，应力松弛速度加快；反之，温 度降低，松弛速度减慢。
凡是能增加分子间作用力和链段运动阻力的结 构因素，均能提高聚合物抗蠕变和应力松弛能力。 如：主链刚性大；相对分子质量高；分子极性强， 分子间作用力大；聚合物交联等。
聚四氟乙烯分子链虽然刚性大，但分子间作用 力小，所以抗蠕变松弛能力弱。
聚氨脂橡胶由于分子极性强，分子间作用力 大，所以抗蠕变性能好。
（2）主链刚性大，强度高，但是链刚性太 大，会使材料变脆。
（3）分子链支化程度增加，降低抗拉强度。 （4）分子间适度进行交联，提高抗拉强度；但交 联过多，因影响分子链取向，反而降低强度。
二、银纹与断裂
银纹： 局部塑性变形的结果。由空洞和称为银纹质的聚合 物组成。 断裂： 银纹的形成、银纹质的断裂、微裂纹的形成，扩展 和最后断裂。
三、硬度与耐磨性：
硬度比金属低得多，由于聚合物具有较大的柔 性和弹性，故在不少场合下显示出较高的抗划 伤能力。
三、硬度与耐磨性：
聚合物的化学组成和结构与金属相差很 聚合物与金属之间的粘着倾向小；
大，
特有的高弹性，可使接触表面产生变形而 不是切削犁沟损伤，抗擦伤性磨粒磨损能力强；
在干摩擦条件下，聚合物－金属摩擦副的耐磨 性优于金属－金属组成的摩擦副。
结晶态聚合物的力学状态与相对分子量和温度的关系
＜tg ： 结晶态 tg＜t＜tm ： 结晶态聚合物形成强韧(晶区与非晶区复合作
用)的皮革态。 t＞tm ： 晶体相熔化，聚合物全部由非晶区组成，转
化成为高弹性的橡胶态。
§9.3 聚合物的粘弹性
聚合物在外力作用下，弹性和粘性两种变形 机制同时存在的力学行为称为粘弹性。
聚合物的普弹性变形是依靠主键键长的微量 伸缩和键角的微小变化来实现的，其余的变形 是通过巨分子链构象的变化实现的，这需要时 间。
一、静态粘弹性－蠕变与应力松弛
➢ 当应力或应变完全恒定，不是时间的函数时， 聚合物所表现的粘弹性称为静态粘弹性。
➢ 两种表现形式：蠕变与应力松弛。
一、静态粘弹性－蠕变与应力松弛
聚合物的物理、力学性能特点
3. 弹性模量小 聚 合 物 约 弹 性 模 量 约 为 0.4~4.0GPa ， 而 金 属 则 为30～300GPa。（刚度差），因此刚度差。
4. 粘弹性明显 聚合物的高弹性对时间有强烈的依赖性，室温 下即会产生明显的蠕变变形及应力松弛。
§9.1 线型非晶态聚合物的变形