浙大16 材料力学性能复习-130109
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• 材料的超塑性
– 现象： – 机理：？
• 与位错运动不同的变形机理 • 纳米材料的超塑性？
材料的其他力学性能试验
• 弯曲 • 压缩 • 扭转 • 不同试验方法的特点及选择---为什么？
– 塑性材料 – 脆性材料 – 扭转试验
第四章：材料的硬度
• 何谓材料的硬度？ • 定性 • 半定量 • 定量：压入法、回跳法
• 掌握内容
– 有哪些力学性能？ – 含义是什么？如何测定？ – 力学性能与什么因素有关？ – 如何获得所需力学性能？ – 什么情况下需要什么力学性能？
基本概念 基本理论 理论及应用 研究内容 实用意义
第一章：材料的拉伸性能
• 拉伸试验：最重要的力学性能试验
– 拉伸曲线： – 定义材料：脆性材料、塑性材料 – 拉伸性能：强度、弹性、塑性 – 何谓强度？
– 裂纹尖端应力分布、应力强度因子、断裂韧性
• 陶瓷的增韧（机理及方法）
第六章：材料的疲劳
• 现象
– 低于屈服强度的交变应力作用，断裂
• 断口特征
– 疲劳条纹
• 机理
ac
– 疲劳裂纹的起源及特殊的扩展方式
• 性能检测
– -N曲线
• 性能指标
– 疲劳极限
– 疲劳寿命
• 影响因素：表面非常重要
lg a 有限寿命区
– 多孔材料的描述 – 压缩曲线：材料内部发生的变化 – 应用？吸震 – 为什么？
压缩应力
致密化区
线弹性区 应力平台
压缩应变
• 非晶材料的力学性能
– 力学性能的特点
• 高强度、高硬度、大的弹性变形量、高断裂韧性
– 原因？
• 纳米材料的力学性能
– 有哪些特殊的力学现象？
• 超塑性、反Hall-Petch关系
Cu-Al合金变形行为的 原位透射电镜研究
指导教师：孟 亮 教授 刘嘉斌 讲师
报 告 人：陈陈旭 3090103046 材料0903班
研究现状
Cu-Al合金
0.2～2wt.% 4～6wt.%
符合 hall-petch
关系
额外硬化 [7]
孪 晶
图一 不同Al含量的Cu-Al合金 准静态压缩应力－应变曲线[7]
– 原因？
• 生物材料的力学性能
– 牙、骨力学性能的测试 – 蜘蛛丝的力学性能特点，结构与力学性能关系 – 贝壳的力学性能特点，结构与力学性能关系
结束语
学习
书本------间接经验 生活------直接经验 生而知之、学而知之、困而知之 带着问题学、学是为了用
• 屈服强度 • 抗拉强度 • 断裂强度
– 何谓弹性变形？
• 弹性大小 • E 和e
– 何谓塑性变形？
• 塑性大小 • k与 k
– 何谓韧性？
• 断裂前吸收的功 • 面积
OE：弹性段 过E：塑性变形 A点：上屈服点 C点：下屈服点 CD：屈服 DB：形变强化 B点：抗拉强度 K点：断裂
第二章：弹性变形
引言
• 材料力学性能
– 材料在力作用下；会有哪些行为？为什么有此行为？
• 材料
– 金属、陶瓷、高分子、复合材料、先进材料（生物、纳米……）
•力
– 拉、压、扭、弯、交变的力…… – 力与其他因素的共同作用：交变的力、高温、腐蚀环境、固体环境…
• 力学性能
– 变形与断裂 – 弹性、塑性、韧性、脆性、硬度、断裂、疲劳、蠕变、应力腐蚀开裂、磨损… – 先进材料的力学性能（结构特点、性能特点等）
– 布氏、洛氏、维氏、努氏、肖氏、里氏 – HB、HRC、HRA、HRB、HV、HK、HS、HL
• 硬度检测方法的选择
– 不同材料：陶瓷、珠宝 – 不同硬度：软、硬 – 不同形状尺寸：大件、小件 – 不同部位：表面层、微观组织 – 不同环境：现场检测
第五章：材料的断裂
• 裂纹的形成与扩展 • 脆性断裂
短寿命区 长寿命区
无限寿命区 lgNf
第七章：材料在不同环境下的力学性能
• 高温力学性能
– 蠕变现象：与时间有关 – 蠕变变形机理 – 蠕变断裂特征与机理 – 蠕变指标
• 蠕变极限（蠕变速率、蠕变伸长率） • 持久强度
– 抗蠕变方法？
• 应力腐蚀开裂与氢脆
– 现象：特定材料与特定的腐蚀环境 – 断口特征： – 机理： – 氢脆
– 宏观：无塑性变形，断口平直，放射状或结晶状形貌 – 微观：河流花样、舌形花样 – 脆性断裂机理及理论断裂强度：Griffith理论
• 韧性断裂
– 宏观：塑性变形，纤维状断口；微观：韧窝 – 韧性断裂机理？
• 韧-脆转变
– 为什么会转变？影响因素有哪些？举例说明
• 缺口冲击试验：冲击韧性ak • 断裂韧性KIc
电镜观察
“TEM动态拉伸原位观察”技术广 泛应用在观察金属材料的韧断过 程、应力诱发相变及塑性变形领 域
纳米孪晶群 位错运动 孪晶行为
变形机制
材料力学性能 复习
考试
• 闭卷 • 时间：1月18日上午；10:30~12:30 • 地点：玉泉教七-102、104 • 题型：三种
– 名词解释－3分/题---------基本概念 – 简 答 题－6分/题---------基本理论 – 综 合 题－10-15分/题---理论及应用
第八章：材料的磨损
• 现象
– 两固体表面、力、相互接触运动，材料损失
• 机理
– 粘着 – 磨粒 – 冲蚀 – 疲劳 – 腐蚀 – 微动磨损
• 指标：重量的损失 • 试验方法： • 实例？如何降低磨损？
第九章：先进材料的力学性能
• 复合材料的力学性能
– 基体及强化相 – 何谓“混合定则”？
• 多孔材料的力学性能
珍珠质单个文石板片的纳米结构
朱未帆 指导老师：王小祥
珍珠质结构
腹足类（红鲍鱼）—堆垛结构 双壳类（三角帆蚌、大珠母贝）—砖墙结构
文石板片纳米结构
• 单个文石板片内存在有机物 • 晶内有机物以何种组态存在？ • 对强韧性有何影响？
片状纳米结构单元
强韧化机制
• 裂纹偏转 • 纤维拔出增韧机制 • 有机物的多畴结构 • 珍珠质对力学缺陷不敏感 •来自百度文库文石板片的纳米结构
• 超弹性
– 现象：力作用下产生远大于其弹性极限时的应变量，力去除恢复 – 机理：马氏体相变 – 应用：
第三章：塑性变形
• 晶体塑性变形机理：位错运动
– 塑性变形难易：与位错运动的难易有关 – 滑移与孪生
• 高分子及非晶材料的塑性变形机理
• 金属材料的强化
– 机理：阻止位错运动、无位错 – 方法：固溶、相变、弥散、加工硬化、细晶、无缺陷 – 实例：???
• 两种弹性变形现象
– 应力与应变成正比、不成正比
• 为什么会有弹性？
– 弹性变形的机理
• 弹性大小
– E 和e：弹性比功We – E：最稳定的力学性能参数，组织不敏感 – We=e2/2E，要提高弹性可增大e – 如何提高e？
• 弹性不完整性？
– 现象：弹性后效、内耗、包申格效应 – 弹性后效与内耗机理及应用：组织不均匀，吸震材料 – 包申格效应机理及应用：位错运动受阻，冷加工
– 现象： – 机理：？
• 与位错运动不同的变形机理 • 纳米材料的超塑性？
材料的其他力学性能试验
• 弯曲 • 压缩 • 扭转 • 不同试验方法的特点及选择---为什么？
– 塑性材料 – 脆性材料 – 扭转试验
第四章：材料的硬度
• 何谓材料的硬度？ • 定性 • 半定量 • 定量：压入法、回跳法
• 掌握内容
– 有哪些力学性能？ – 含义是什么？如何测定？ – 力学性能与什么因素有关？ – 如何获得所需力学性能？ – 什么情况下需要什么力学性能？
基本概念 基本理论 理论及应用 研究内容 实用意义
第一章：材料的拉伸性能
• 拉伸试验：最重要的力学性能试验
– 拉伸曲线： – 定义材料：脆性材料、塑性材料 – 拉伸性能：强度、弹性、塑性 – 何谓强度？
– 裂纹尖端应力分布、应力强度因子、断裂韧性
• 陶瓷的增韧（机理及方法）
第六章：材料的疲劳
• 现象
– 低于屈服强度的交变应力作用，断裂
• 断口特征
– 疲劳条纹
• 机理
ac
– 疲劳裂纹的起源及特殊的扩展方式
• 性能检测
– -N曲线
• 性能指标
– 疲劳极限
– 疲劳寿命
• 影响因素：表面非常重要
lg a 有限寿命区
– 多孔材料的描述 – 压缩曲线：材料内部发生的变化 – 应用？吸震 – 为什么？
压缩应力
致密化区
线弹性区 应力平台
压缩应变
• 非晶材料的力学性能
– 力学性能的特点
• 高强度、高硬度、大的弹性变形量、高断裂韧性
– 原因？
• 纳米材料的力学性能
– 有哪些特殊的力学现象？
• 超塑性、反Hall-Petch关系
Cu-Al合金变形行为的 原位透射电镜研究
指导教师：孟 亮 教授 刘嘉斌 讲师
报 告 人：陈陈旭 3090103046 材料0903班
研究现状
Cu-Al合金
0.2～2wt.% 4～6wt.%
符合 hall-petch
关系
额外硬化 [7]
孪 晶
图一 不同Al含量的Cu-Al合金 准静态压缩应力－应变曲线[7]
– 原因？
• 生物材料的力学性能
– 牙、骨力学性能的测试 – 蜘蛛丝的力学性能特点，结构与力学性能关系 – 贝壳的力学性能特点，结构与力学性能关系
结束语
学习
书本------间接经验 生活------直接经验 生而知之、学而知之、困而知之 带着问题学、学是为了用
• 屈服强度 • 抗拉强度 • 断裂强度
– 何谓弹性变形？
• 弹性大小 • E 和e
– 何谓塑性变形？
• 塑性大小 • k与 k
– 何谓韧性？
• 断裂前吸收的功 • 面积
OE：弹性段 过E：塑性变形 A点：上屈服点 C点：下屈服点 CD：屈服 DB：形变强化 B点：抗拉强度 K点：断裂
第二章：弹性变形
引言
• 材料力学性能
– 材料在力作用下；会有哪些行为？为什么有此行为？
• 材料
– 金属、陶瓷、高分子、复合材料、先进材料（生物、纳米……）
•力
– 拉、压、扭、弯、交变的力…… – 力与其他因素的共同作用：交变的力、高温、腐蚀环境、固体环境…
• 力学性能
– 变形与断裂 – 弹性、塑性、韧性、脆性、硬度、断裂、疲劳、蠕变、应力腐蚀开裂、磨损… – 先进材料的力学性能（结构特点、性能特点等）
– 布氏、洛氏、维氏、努氏、肖氏、里氏 – HB、HRC、HRA、HRB、HV、HK、HS、HL
• 硬度检测方法的选择
– 不同材料：陶瓷、珠宝 – 不同硬度：软、硬 – 不同形状尺寸：大件、小件 – 不同部位：表面层、微观组织 – 不同环境：现场检测
第五章：材料的断裂
• 裂纹的形成与扩展 • 脆性断裂
短寿命区 长寿命区
无限寿命区 lgNf
第七章：材料在不同环境下的力学性能
• 高温力学性能
– 蠕变现象：与时间有关 – 蠕变变形机理 – 蠕变断裂特征与机理 – 蠕变指标
• 蠕变极限（蠕变速率、蠕变伸长率） • 持久强度
– 抗蠕变方法？
• 应力腐蚀开裂与氢脆
– 现象：特定材料与特定的腐蚀环境 – 断口特征： – 机理： – 氢脆
– 宏观：无塑性变形，断口平直，放射状或结晶状形貌 – 微观：河流花样、舌形花样 – 脆性断裂机理及理论断裂强度：Griffith理论
• 韧性断裂
– 宏观：塑性变形，纤维状断口；微观：韧窝 – 韧性断裂机理？
• 韧-脆转变
– 为什么会转变？影响因素有哪些？举例说明
• 缺口冲击试验：冲击韧性ak • 断裂韧性KIc
电镜观察
“TEM动态拉伸原位观察”技术广 泛应用在观察金属材料的韧断过 程、应力诱发相变及塑性变形领 域
纳米孪晶群 位错运动 孪晶行为
变形机制
材料力学性能 复习
考试
• 闭卷 • 时间：1月18日上午；10:30~12:30 • 地点：玉泉教七-102、104 • 题型：三种
– 名词解释－3分/题---------基本概念 – 简 答 题－6分/题---------基本理论 – 综 合 题－10-15分/题---理论及应用
第八章：材料的磨损
• 现象
– 两固体表面、力、相互接触运动，材料损失
• 机理
– 粘着 – 磨粒 – 冲蚀 – 疲劳 – 腐蚀 – 微动磨损
• 指标：重量的损失 • 试验方法： • 实例？如何降低磨损？
第九章：先进材料的力学性能
• 复合材料的力学性能
– 基体及强化相 – 何谓“混合定则”？
• 多孔材料的力学性能
珍珠质单个文石板片的纳米结构
朱未帆 指导老师：王小祥
珍珠质结构
腹足类（红鲍鱼）—堆垛结构 双壳类（三角帆蚌、大珠母贝）—砖墙结构
文石板片纳米结构
• 单个文石板片内存在有机物 • 晶内有机物以何种组态存在？ • 对强韧性有何影响？
片状纳米结构单元
强韧化机制
• 裂纹偏转 • 纤维拔出增韧机制 • 有机物的多畴结构 • 珍珠质对力学缺陷不敏感 •来自百度文库文石板片的纳米结构
• 超弹性
– 现象：力作用下产生远大于其弹性极限时的应变量，力去除恢复 – 机理：马氏体相变 – 应用：
第三章：塑性变形
• 晶体塑性变形机理：位错运动
– 塑性变形难易：与位错运动的难易有关 – 滑移与孪生
• 高分子及非晶材料的塑性变形机理
• 金属材料的强化
– 机理：阻止位错运动、无位错 – 方法：固溶、相变、弥散、加工硬化、细晶、无缺陷 – 实例：???
• 两种弹性变形现象
– 应力与应变成正比、不成正比
• 为什么会有弹性？
– 弹性变形的机理
• 弹性大小
– E 和e：弹性比功We – E：最稳定的力学性能参数，组织不敏感 – We=e2/2E，要提高弹性可增大e – 如何提高e？
• 弹性不完整性？
– 现象：弹性后效、内耗、包申格效应 – 弹性后效与内耗机理及应用：组织不均匀，吸震材料 – 包申格效应机理及应用：位错运动受阻，冷加工