材料力学性能ppt课件

❖ 位错的攀移
在热缺陷作用下,位错在 垂直滑移方向的运动，刃位 错除了滑移外,还可攀移运动.
实质是多余半原子面的伸 长或缩短. 螺位错无多余半原 子面,无攀移运动.
5.6 位错的观察
Dislocations in Nickel (TEM )
6 学习方法
❖ 理论联系实际: 实用性强; 某些力学性能指标根据理论定义,更多
2 课程意义
工程设计 理论力学、材料力学
机器零部件设计依据：许用应力[]= s/ns 强度校核=N/A []
新材料研发 强度、韧性、经济性、工艺性、实用性等
失效分析 原因分析：力学性能、组织结构、成分等
“泰坦尼克”号
美国国家技术监督局： ➢ 遭遇冰山； ➢ 救生小船不足; ➢ 连接船体部分的固定
c) 材料力学性能的主要影响因素, 提高性能的措施; d) 材料力学性能的测试技术
3.2 课程要点
a) 金属静力学性能. b) 不同加载方式下的力学性能. c) 环境对力学性能及其性能指标的影响. d) 不同种类材料的力学性能.
重视基本概念 重视基本计算问题
4 晶体结构基础知识
4.1 晶体与非晶体 4.1.1、晶体 凡原子按一定规律排列的固态物质，称晶体.
5 位错理论基础知识
5.1 位错的基本概念 ❖ 定义:晶体中某处若干列原子有规律的错排. ❖ 意义:对材料的力学行为如塑性变形、强度、断裂
等起决定性作用. 5.2 位错的类型
根据原子滑移方向和位错线取向的几何特征不同: 位错分为刃型位错、螺型位错、混合位错.
5.3 刃型位错模型
滑移面/半原子面/位错线 （位错线┻晶体滑移方向, 位错 线┻位错运动方向, 晶体滑移方向//位错运动方向.
(如:金刚石、石墨和金属) 1）原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列. 2）固定熔点如铁熔点1538℃. 3）晶体性能随原子排列方位而改变，即单晶体具有各向异性. 4.1.2、非晶体及其特性
(如:塑料、玻璃、沥青) 1) 内部质点无规则的堆积在一起的物质称为非晶体; 2) 无固定熔点；各向同性
晶体 金刚石、金属 等
第一章* 金属在单向静拉伸载荷下的力学性能
1.1 引言 1.2 应力-应变曲线 1.3 弹性变形 1.4 塑性变形 1.5 金属的断裂
1.1 引言
单向静拉伸试验特点
最广泛使用的力学性能检测手段; 试验应力状态、加载速率、温度、试样等严格规定 (方法:GB/T228-2002; 试样: GB/T6397-1986); 最基本的力学行为 (弹性、塑性、断裂等); 可测力学性能指标：强度()、塑性(、)等.
指标则按工程实用要求定义.
❖ 重视实验: 掌握力学性能的测试原理、测试技术,了解测试设备, 理解力学性能指标的物理意义与实用意义.
❖多做练习; 加深理解――巩固所学的知识.
考试
基本概念、基本原理、基本技能—计算分析 考试 70-80% 实验10% 平时10-20% 学位课、考试课 （30理论+2实验）
5.4 螺型位错模型
位错线//晶体滑移方向，位错线┻位错运动方向，晶 体滑移方向┻位错运动方向
5.5 位错的运动
位错运动的本质是塑性变形. 主要有滑移、攀移. 位错的滑移：位错在外力作用下在滑移面上的运动，导致永 久形变.滑移面应是晶面间距最大的密排面，滑移方向应是原 子密排方向.
螺型位错的滑移
非晶体 ： 蜂蜡、玻璃 等
4.2 晶格、晶胞、晶格常数
a)晶格: 假设原子刚性球, 利用几何线条连接构成空间格架
b)
抽象描述
c) 晶格中的点称结点. 不同方位的原子面称晶面.
b)晶胞: 晶格的最基本几何单元.
c)晶格常数
晶胞的棱边长为a、b、c和棱边夹角α、β、γ
Z
c
b
a

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X
晶格常数 a，b，c
1.2 材料的性能 力学性能:强度、塑性、韧性等 、δ、HB、KIC； 物理性能:声、光、电、磁ρ、Tm、Cp、磁导等； 化学性能:可燃性、反应性、抗氧化性等；
工艺性能:热加工(铸锻焊)、冷加工性能(车铣磨)；
生物性能:生物反应性、生物相容性等。
1.3 材料的力学性能
定义
材料的力学行为： 材料在外加载荷作用下, 或在载荷、加载速
铆钉,竟然用掺有矿渣 的劣质金属制成.
08年初南方暴雪、高铁
实际尺寸各异，一般不能实验 设备 成本 限制
模拟实际工况 受力状态 类比 试样；比例、规范、标准 实验方法 结果分析
3 课程内容与要点
3.1 内容
a) 材料的弹性、塑性、屈服与硬化、断裂、硬度、疲 劳、蠕变 等性能;
b) 各项力学性能指标的本质、物理含义、微观机理(结 构与状态);
率和环境因素的联合作用下表现出的行为. 材料的力学性能：
材料在力作用下,所显示出的与弹性和非弹 性反应相关或涉及应力应变关系的性能.
影响材料力学性能的主要因素
内因：晶体学特性;化学成分;显微组织;内部缺陷; 残余应力等.
外因：温度;周围介质；加载方式;加载速率等. 不同外因(即服役工况)时,材料的力学性能将改变.
7 参考文献
1. 束德林. 金属力学性能. 机械工业出版社. 2. 刘瑞堂等. 工程材料力学性能. 哈尔滨工业大学
出版社. 3. 郑修麟. 材料的力学性能. 西北工业大学出版社. 4. 何肇基. 金属力学性能实验. 冶金工业出版社. 5. 侯旭明. 金属力学性能. 机械工业出版社. 6. 王丛曾. 材料性能学. 北京工业大学出版社.
材料力学性能
教师
❖ 姓 名：李永华 ❖ 电 话： ❖ 办公室： CLA 323
绪论
1. 材料分类与材料性能 2. 课程意义 3. 课程内容与要点 4. 晶体结构基础知识 5. 位错理论基础知识 6. 学习方法 7. 参考文献
1材料分类与材料性能
1.1 材料的种类 类型：金属；无机非金属；高分子材料；复合材料 用途：结构材料；功能材料
4.3 常见金属晶格类型
体心立方晶格 bcc -Fe、W、V、Mo 等
晶格常数：a=b=c； ===90
面心立方晶格 fcc -Fe、Cu、Ni、Al、Au、Ag 等
晶格常数：a=b=c； ===90
密排六方晶格 hcp Mg、Zn 等
晶格常数
底面边长a 底面间距c 侧面间角120 侧面与底面夹角90