材料物理课程总结 PPT课件

滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动。 ➢滑移是在剪应力作用下在一定滑移系统上进行的。 ➢不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。
1.滑移条件
产生滑移条件：
面间距大； 移动距离短； 相对滑移面上的电荷相反。
滑移总是在密排面
（滑移面）上密排方向 （滑移方向）进行。
一个滑移面与其面上的一个滑移方向组成一个滑移系。
1、说明图中三种应力-应变曲线的特点，并举例说明对应的材料。 材料Ⅰ脆性材料（陶瓷）：如上图曲线（a），即在弹性变 形后没有塑性变形（或塑性变形很小）接着就是断裂，总弹性 应变能非常小。
材料Ⅱ塑性材料（金属）：如上图曲线（b） 开始为弹性形 变，接着有一段弹塑性形变，然 后才断裂，总变形能很大。
高温: 金属：T (0.3 ~ 0.4)Tm
陶瓷：T (0.4 ~ 0.5)Tm 高分子： T Tg
Tm : 熔点， K
所谓高温蠕变是指材料在低于屈服强度的应力作用下， 随加载时间的延长缓慢地产生塑性变形的现象。
1、典型的蠕变曲线
当外力和温度不同时， 蠕变各阶段的曲线倾斜 程度将有所变化。

是应力从原始值 0 松弛到
1 e

0
所需时间
➢材料的塑性形变
0
塑性指标
断后伸长率（延伸率）: 断面收缩率：
l1 l0 100 %
l0
A0 A1 100 %
A0
δ和ψ都是材料的塑性指标，表示金属的塑性变形能力。
弹屈性服极强限度es、:产 生0.2弹: 金性属变开形始而塑不性产变生形塑的性最变小形应的力最；大应力； 抗拉强度 b : 材料抵抗大塑性变形的能力，反映极限承载能力。
１）oa 在外力作用下发生瞬时弹性形变
２）ab 蠕变减速阶段。特点是应变速率随时间递减。
d Atn
dt
低温时， n 1， Aln t
高温时，
滑移系在一定程度上决定了金属塑性的好坏。如面心 立方和体心立方金属的塑性好于密排六方金属。
但在相同条件下，金属塑性好坏还取决于滑移面原子 密排程度及滑移方向的数目等因素。
一个滑移系就是滑移时的一种空间取向或一种可能性。因此， 滑移系越多，金属变形能力越大。常见金属的滑移系如下：
滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方金属 比体心立方金属的塑性更好。
E0—材料无气孔时的弹性模量 ，P —为气 孔率.
7、两相复合材料的弹性横量
在两相系统中，总弹性模量在高弹性模量成分与低弹性模 量成分的数值之间。
并联模型
串联模型
上限模量
E EAvA EBvB
下限模量
1 vA vB E EA EB
➢滞弹性

0
加载
1
卸 载
1 1 0
E1E2
E1E2
E2
定义：
(E1 E2 ) E1E2
应变蠕变时间。



E1E2




应力弛豫时间。

E2
t
蠕变方程
a


a
(1

e

)
应变蠕变时间：在恒定应力作用下，应变
达到


(e 1)总 0 e
所需时间
t
应力松弛方程 0e
金属：主要由一种原子组成，结构简单，金属键无方向性， 滑移系统多，塑性好。 无机材料：组成复杂、结构复杂。共价键有方向性，同号 离子相遇，斥力极大。只有个别滑移系统才能满足几何条 件与静电作用条件。滑移系统很少，塑性差。
4、塑性变形机理
实验证明，滑移是位错在切应力作用下运动的结果。
➢材料的高温蠕变
材料Ⅲ弹性材料（橡胶）：如上图曲线（c），没有残余形 变。
➢弹性形变
1、弹性的特点
（1）可逆性 （2）单值线性（线弹性）
G
E
（3）变形量较小
一般：金属、陶瓷、结晶态高聚物小于1%
x
例外：橡胶态高聚物：1000%、非线性
x
2、弹性变形的本质
弹性变形本质：构成材料的 原子（离子）或分子从平衡 位置产生可逆位移的反映。
滞弹性：应变滞后于应力
对于实际固体相应于最大应力 的弹性应变滞后于引起这个应变 的最大负荷。因此测得的弹性模 量随时间而变化。弹性模量依赖 于时间的现象称为滞弹性。
应力松弛 应变松弛（蠕变）
力学模型
1.虎克固体模型
2.牛顿流体模型
E G

t
d

dt
t
二、组合模型
1.麦克斯韦模型
3、弹性模量
物理意义：
E
微观上：表征了原子间结合能的大小。
x

x
E
宏观上：表征了材料抵抗弹性变形的能力。
拉伸模量
E
，剪切模量 G
，体积模量
KP
G

E
21

K

E
31 2
：泊松比
4、弹性模量的影响因素
弹性模量，
量
E E0 11.9P 0.9P2
材料物理
2020年3月3日星期二
课程总结
• 一、力学性能 • 二、热学性能 • 三、电学性能 • 四、磁学性能
一、力学性能
➢应力与应变
0

F S0
L L0
单向拉伸应变 剪切应变 压缩应变（体积应变）
应力与应变曲线
1、说明图中三种应力-应变曲线的特ຫໍສະໝຸດ Baidu，并举例说明对应的材料。
2、如图有三种材料的应力-应变曲线，回答下列问题。 （1）哪种材料的弹性模量最高？ （2）哪种材料的延伸率（伸长率）最大？ （3）哪种材料的韧性最高？ （4）哪种材料断裂前没有明显的塑性变形？ （5）材料Ⅰ、材料Ⅱ、材料Ⅲ 分别代表什么材料？
d
dt
G
应用：应力松弛
2.开尔文固体模型 应用：蠕变（应变松弛）
1 E11 3 3


2 E2 2
1 3
1 2 3 2
1 3 2
3、标准线性固体
(E1 E2 )
2.滑移的临界分切应力
滑移面上沿滑移方向的分切应力（）


F cos
A

F cos cos cos cos
A
cos
滑移的临界分切应力（c）：在滑移面上沿滑移 方面开始滑移的最小分切应力。
c s cos cos
3、金属与非金属晶体滑移难易的比较
如果晶体只有一个滑移系统，产生滑移的机会就很少。 如果有多个滑移系统，达到临界切应力的机会就多。