浙大材料力学8-材料力学性能

aK (J/cm2)≥
/ / / / 45 78 44 / / 29 /
白色斑点 灰色区域 拉丝断口
位错及绕过机制
位错网络
常见晶体结构的滑移面和滑移方向
滑移面——原子最密排面；滑移方向——原子最密排方向 一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。 滑移系越多，位错作滑移运动越容易，材料塑性越好。
脆性材料消耗能量很低，塑性材料高
3、应用
韧脆转变温度测定 原材料冶金质量、热处理缺陷
低温冲击韧性
风电产品 核电产品 潜艇零部件
表 几种材料的强度、塑性和韧性指标
获得及 含义？
材料 Ag Al Cu Q235 45调质 20CrMnTi渗碳淬回 65Mn淬火回火 GCr15淬火回火 GCr15退火 3Cr13淬火回火 1Cr18Ni9Ti固溶
AgCdO电触头材料 AgSnO2电触头材料
难题：SnO2硬 难加工
日本SnO2
德国SnO2
国内SnO2
韧窝中的颗粒 没有颗粒的话，会如何？
高分子的断裂
第五章 材料的断裂
三、韧-脆转变
材料韧性、脆性除成分、组织结构外，还与外界条件有关
外因：应力状态、温度、加载速度
1、应力状态
切应力促进塑性变形，拉应力促进断裂
Griffith理论
第五章 材料的断裂
Griffith理论
“实际断裂强度与理论值之间存在巨大差异”的问题 假设材料内部存在裂纹，“裂纹理论”
临界裂纹半长： ac=2E/2
裂纹失稳扩展的临界应力为： c=(2E/a)1/2
裂纹如何形成？
适用脆性材料。 对韧性材料，裂纹尖端应力集中 导致材料塑性变形，释放部分能量；
屈服强度 抗拉强度 (MPa)≥ (MPa)≥
35
125
15~20 40~50
33.3
209
195
320
350
650
784
980
800
1000
1667
2157
353
588
540
735
206
539
伸长率 (%)≥ 50 50~70 60 22 17 10
8 / 10 12 40
断面收缩率 (%)≥ / / / 43 38 50 30 / 45 40 55
第五章 材料的断裂
四、缺口冲击试验：冲击韧性akv
判断材料塑性和韧性的简单试验方法
1、设备及试样
2、原理及指标
一定高度H1，冲断试样，回升高度H2
Ak=mg(H1-H2)
Ak单位：J
akv=Ak/AN
AN断口面积；akv单位：J/mm2
试样断裂：根部裂纹形成、纤维区、放射区
裂纹形成、扩展和断裂能
切应力是位错驱动力
2、温度
存在韧脆转变温度Tc 对k影响不大，但对s影响大 T高位错易运动
3、加载速度
爆炸断口 形变跟不上应力变化，塑性下降
实例？
第五章 材料的断裂
三、韧-脆转变
4、内因：结构、成分、晶粒大小 面心立方金属Cu、Al、奥氏体不锈钢Tc极低 C%含量增加， Tc高 细化晶粒可降低Tc
c E 2 WP a
Griffith-Orowan-Irwin公式
第五章 材料的断裂
二、韧性断裂
1、韧断现象与机理
明显的塑性变形
韧性断裂的宏观断口：三区
断口宏观形貌特征：暗，微小山峰。三区：纤维区、放射区、剪切唇
断口微观形貌特征：韧窝
正应力时等轴韧窝
扭转等力作用时拉长韧窝
注意：发现河流必然是脆性断裂；
→微孔形成
杯椎状断口形成示意图
微孔形成长大的位错模型
→新位错不断进入，孔长大 韧窝内颗粒
如第二相强度低，破碎成孔 →微孔联结，形成微裂纹 →为什么呈纤维状？
第五章 材料的断裂
二、韧性断裂
2、影响韧性断裂的因素
基体
第二相 种类：硬度与基体一致好 数量：少好 分布：均匀 形状： 球形 大小： ？
但发现韧窝不一定就是韧性断裂。
韧性断裂肯定有韧窝。
等轴韧窝
拉长韧窝
为什么会产生”韧窝”这样的形貌？韧窝中为什么常有颗粒？
韧性断裂机理
第五章 材料的断裂
二、韧性断裂 1、韧断现象与机理
杯椎状断口的形成
明显塑性变形 位错及其运动
颈缩处→局部三向拉应力
→塑变困难(形变强化结束)
微孔如何形成？
→位错在第二相质点堆积 →基体与第二相界面分离
第四章：材料的硬度
第五章：材料的断裂
断裂的危害
断裂的危害
为什么会断？如何断？
复习
变形很小 无塑性变形
第五章：材料的断裂
解 理
面
断裂：裂纹的形成与扩展
河 流
脆性断裂与韧性断裂
脆性断裂
孪 晶
解理：裂纹沿原子间扩展→晶面 面
沿晶：裂纹沿晶界扩展
舌 形
为什么裂纹沿晶面或晶界扩展？
理论断裂强度与实际Baidu Nhomakorabea度差异