材料性能學(xué)復(fù)習(xí).doc

材料性能學(xué)復(fù)習(xí)第一章 材料單向靜拉伸的力學(xué)性能一、力伸長曲線（拉伸圖）1、曲線上變形三階段（1）、彈性變形（2）、塑性變形 （屈服現(xiàn)象）（3）、不均勻變形（頸縮階段）及斷裂階段（會(huì)畫）2、拉伸圖的種類曲線1 為淬火、高溫回火后的高碳鋼曲線2 為低合金結(jié)構(gòu)鋼曲線3 為黃銅曲線4 為陶瓷、玻璃曲線5 為橡膠類（會(huì)畫）二、應(yīng)力一應(yīng)變曲線（曲線）1、 （條件）應(yīng)力與（條件）應(yīng)變定義及定義式應(yīng)力： 應(yīng)變：2、 應(yīng)力應(yīng)變曲線（工程應(yīng)力應(yīng)變曲線）、各種性能指標(biāo)（1）、強(qiáng)度指標(biāo)彈性極限：eFe / S0比例極限：pFp / S0屈服極限：sFs / S0 ；屈服強(qiáng)度 0.2F0.2 / S0強(qiáng)度極限：bFb / S0斷裂強(qiáng)度： SkFk / Sk（2）、塑性指標(biāo)延伸率： (k-L0) / L0 X 100 % 斷面收縮率： k（ S0 Sk）/ S0 X 100 %、真應(yīng)力真應(yīng)變曲線（Se曲線） 真應(yīng)力： 其中， F 瞬時(shí)載荷， A瞬時(shí)面積 真應(yīng)變： 則：兩曲線比較三、 彈性變形及其實(shí)質(zhì)（一）、彈性變形的特點(diǎn) 1、可逆性 ； 2、單值線性關(guān)系； 3、彈性變形量較?。?.51）引力（二）、雙原子模型解釋彈性變形四、 彈性的不完整性與內(nèi)耗（一）、滯彈性（彈性后效）1正彈性后效 2反彈性后效3產(chǎn)生原因、危害（二）、包申格效應(yīng)包申格（Bauschinger）效應(yīng)： 是指金屬材料經(jīng)預(yù)先加載產(chǎn)生少量塑性變形（殘余應(yīng)變小于4），而后再同向加載規(guī)定殘余伸長應(yīng)力（或彈性極限）增加，反向加載，規(guī)定 殘余伸長應(yīng)力（或彈性極限）降低的現(xiàn)象原因 ： 包申格（Bauschinger）效應(yīng) 可能與第二類內(nèi)應(yīng)力有關(guān)；危害： 包申格（Bauschinger）效應(yīng)可弱化材料，因而應(yīng)予以消除；消除辦法五、 斷 裂1、斷裂概念2、斷裂的類型及斷口特征3、韌性斷裂與脆性斷裂概念韌性斷裂的特點(diǎn)；脆性斷裂的特點(diǎn)4、穿晶斷裂與沿晶斷裂剪切斷裂；解理斷裂；準(zhǔn)解理斷裂5、斷裂強(qiáng)度（1）理論斷裂強(qiáng)度（會(huì)推導(dǎo)）理論斷裂強(qiáng)度和實(shí)際強(qiáng)度說（2）斷裂強(qiáng)度的裂紋理論（ Griffith強(qiáng)度理論）Griffith強(qiáng)度理論此公式說明的問題金屬材料 sepGriffith強(qiáng)度理論第二章 材料在其他靜載下的力學(xué)性能主要講了硬度試驗(yàn)一、 布氏硬度（HB）（1） 測定原理 （2）、 優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 壓痕面積較大，其硬度值能反映材料在較大區(qū)域內(nèi)各組成相的平均性能，試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)。 缺點(diǎn)：因壓痕直徑較大，一般不宜在成品件上直接進(jìn)行檢驗(yàn)；對(duì)硬度不同的材料需要更換壓頭直徑D和載荷F，同時(shí)壓痕直徑的測量也比較麻煩，需查表計(jì)算。（3）測試范圍二、洛氏硬度（HR）（1）測試原理 （2）洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)（3）測試范圍三、維氏硬度（HV）與顯微硬度（HM）（1）測試原理 （2）洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)（3）測試范圍第三章 材料的沖擊韌性及低溫脆性一、一次沖擊彎曲試驗(yàn)測試原理AkGH1GH2 （J） 沖擊功Akak= Ak/FN （J/cm2） FN-缺口處試樣的面積 二、沖擊韌性及其工程意義（1） 它能反映出原始材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品的質(zhì)量（2） 測定材料的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度三、小能量多次沖擊試驗(yàn)O材料2N材料1AAkAk1N1N2N3N4A 當(dāng)沖擊功A高時(shí)（O點(diǎn)左側(cè)），材料的多沖抗力N主要取決于材料的B 當(dāng)沖擊功A低時(shí)，材料的多沖抗力N主要取決于材料的強(qiáng)度（如下圖） 材料1塑性 材料2塑性第四章 材料的斷裂韌性一、裂紋擴(kuò)展的基本方式1、張開型（型）裂紋擴(kuò)展2滑開型（型）裂紋擴(kuò)展3撕開型（型）裂紋擴(kuò)展二、斷裂韌性概念一般把平面應(yīng)變的應(yīng)力條件下，裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度因子的臨界值叫做斷裂韌性。三、K1c和ak的區(qū)別（1）研究的出發(fā)點(diǎn)不同 ak 是缺口試樣一次沖擊斷裂前吸收的能量， 是以能量的角度來研究 K1c 是具有裂紋試樣裂紋尖端應(yīng)力場強(qiáng)度因子 的臨界值，是以力學(xué)的角度來研究的（2）裂紋擴(kuò)展途徑不同 ak是人為制造外部缺口導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展 K1c是材料內(nèi)部已有的微觀裂紋導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展（3）兩者都是材料的內(nèi)在屬性，和材料的本性有關(guān)四、影響材料斷裂韌度的因素五、斷裂韌性K1c的應(yīng)用確定構(gòu)件的安全性 確定構(gòu)件的承載能力，即計(jì)算構(gòu)件的斷裂強(qiáng)度確定裂紋允許存在的最大尺寸（ac）第五章 材料的疲勞性能一、交變載荷：是指大小、方向或大小和方向都隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變化的一類載荷二疲勞概念：疲勞過程是指材料在小于屈服強(qiáng)度的變動(dòng)載荷作用下，經(jīng)過長期運(yùn)轉(zhuǎn)而逐漸發(fā)生損傷累積和開裂，當(dāng)裂紋擴(kuò)展達(dá)到一定程度后發(fā)生突然斷裂的過程。疲勞破壞的特點(diǎn)（1） 該破壞是一種潛藏的突發(fā)性破壞（2） 疲勞破壞屬低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂（）、疲勞對(duì)缺陷（缺口、裂紋及組織）十分敏感三、 疲勞抗力指標(biāo)1、疲勞曲線2、疲勞極限的測定方法四、過載（負(fù)荷）持久值及過載（負(fù)荷）損傷界過負(fù)荷持久值五、 影響材料及機(jī)件疲勞強(qiáng)度的因素1、 工作條件的影響次載鍛煉：材料特別是金屬在低于疲勞強(qiáng)度的應(yīng)力先運(yùn)轉(zhuǎn)一定周次，即經(jīng)過次載鍛煉，可以提高材料的疲勞強(qiáng)度， 2、表面狀態(tài)及尺寸因素的影響3、表面強(qiáng)化及殘余應(yīng)力的影響4、材料成分及組織的影響第六章 材料的磨損性能 一、磨損三階段二、磨損的基本類型磨損：（）、連續(xù)磨損；（5）、氧化磨損 （）、粘著磨損；（6）、腐蝕磨損； （）、疲勞磨損（7）、微動(dòng)磨損 （）、磨粒磨損；三、粘著磨損（又稱咬合磨損）、粘著磨損概念、粘著磨損機(jī)理（）、外部粘著磨損（）、內(nèi)部粘著磨損四、磨粒磨損（磨料磨損或研磨磨損、磨粒磨損、磨粒磨損破壞機(jī)理五、接觸疲勞接觸疲勞的分類 根據(jù)剝落裂紋起始位置及形態(tài)的差異，接觸疲勞破壞分為3類： 麻點(diǎn)剝落（點(diǎn)蝕）（深0.10.2mm的痘狀或倒型針狀) 淺層剝落（深0.20.4mm處，切應(yīng)力最大）剝塊底部 大致與表面平行 深層剝落一般指硬化層的剝落（04 mm）六、 提高材料耐磨性的途徑1、減輕粘著磨損的主要措施2、減輕磨粒磨損的主要措施3、提高接觸疲勞抗力的措施第七章 材料的高溫力學(xué)性能一、溫度對(duì)材料的力學(xué)性能影響、金屬材料隨著溫度的升高，強(qiáng)度極限逐漸降低；、斷裂方式由穿晶斷裂逐漸向沿晶斷裂過渡；、常溫下可以用來強(qiáng)化鋼鐵材料的手段，如加工硬化、固溶強(qiáng) 化及沉淀強(qiáng)化等，隨著溫度的升高強(qiáng)化效果逐漸消失；4、對(duì)常溫下跪性斷裂的陶瓷材料，到了高溫，借助于外力和熱激 活的作用，形變的一些障礙得以克服，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)發(fā)生了不 可逆的微觀位移，陶瓷也變?yōu)榘胨苄圆牧希?、高分子材料的粘彈性又使其具有不同于其他材料的高溫性能特 點(diǎn)6、在常溫下，時(shí)間對(duì)材料的力學(xué)性能幾乎沒有影響，而在高溫時(shí)性能就表現(xiàn)出了時(shí)間效應(yīng)，如金屬材料的強(qiáng)度極限隨承載時(shí)間的延長而降低二、約比溫度（TTm）當(dāng)TTm0405時(shí)為高溫，反之則為低溫三、高溫蠕變性能1蠕變變形機(jī)理位錯(cuò)滑移 原子擴(kuò)散材料的蠕變變形機(jī)理 晶界滑動(dòng) 子鏈段沿外力的舒展蠕變性能指標(biāo)2蠕變極限第一種：在給定溫度下，使試樣在蠕變第二階段產(chǎn)生規(guī)定穩(wěn)態(tài)蠕變速率 的最大應(yīng)力定義為蠕變極限，記作T MPa，其中T表示溫度（），是表示第二階段的穩(wěn)態(tài)蠕變速率（h）第二種：在給定溫度和時(shí)間的條件下，使試樣產(chǎn)生規(guī)定的蠕變應(yīng)變的最大應(yīng)力，定義為蠕變極限，記作忒T/t（MPa）， 表示測試溫度為T（），在t小時(shí)產(chǎn)生蠕變應(yīng)變?yōu)闀r(shí)的蠕變極限例如5001/10000100 MPa，即表示材料在500時(shí)，10000 h產(chǎn)生1的蠕 變應(yīng)變的蠕變極限為 100 MPa5001/10000100 MPa5001100 MPa50010000100 MPa0.2100MPa3、持久強(qiáng)度：是材料在一定的溫度下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂的最大應(yīng)力，記作Tt（MPa） 四、影響蠕變性能的主要因素1內(nèi)在因素2外部因素第八章: 材料的熱學(xué)性能（不要求）第九章 材料的磁學(xué)性能一、抗磁性與順磁性抗磁性材料：使磁場減弱的物質(zhì)，被磁化后，磁化矢量與外加 磁場方向相反 的稱為抗磁性，磁化率 0；順磁性材料：使磁場略有增強(qiáng)的物質(zhì)，被磁化后，磁化矢量與 外加磁場方向相同的稱為順磁性，磁化率0；鐵磁性材料：使磁場強(qiáng)烈增加的物質(zhì)， 磁化率0；二、鐵磁體1、鐵磁材料的原子組態(tài)和原子磁矩鐵磁性材料（鐵、鉆、鎳）：在外加磁場的作用下，可以產(chǎn)生很強(qiáng)的磁化，其磁化矢量與外加磁場的方向一致，它與順磁金屬的磁化特性有顯著的不同，自然界中的鐵磁性材料都是金屬，它們的鐵磁性來源于原子未被抵消的自旋磁矩和自發(fā)磁化2、磁各向異性與磁致伸縮磁致伸縮效應(yīng)：鐵磁物質(zhì)磁化時(shí)，沿磁化方向發(fā)生長度的伸長或縮短的現(xiàn) 象稱為磁致伸縮效應(yīng)三、磁化曲線與磁滯回線軟磁材料和硬磁材料四、影響鐵磁性參數(shù)的因素第十章 材料的電學(xué)性能一、超導(dǎo)電性1、超導(dǎo)電性：這種在一定的低溫條件下材料突然失 去電阻的現(xiàn)象稱為超導(dǎo)電性。2、條件3、超導(dǎo)體的基本特性（1）完全導(dǎo)電性（2）完全抗磁性二、影響材料導(dǎo)電性的因素1溫度的影響2冷塑性變形和應(yīng)力的影響3合金化對(duì)導(dǎo)電性的影響第十一章 材料的壓電性能與鐵電性能一、材料的壓電性能與鐵電性能1、壓電效應(yīng)：這種沒有電場作用，由機(jī)械應(yīng)力的作用而使電介質(zhì)晶體產(chǎn)生極化并形成晶體表面電荷的現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)2、正壓電效應(yīng)：這種由機(jī)械應(yīng)力的作用而使電介質(zhì)晶體產(chǎn)生極化并形成晶體表面電荷的現(xiàn)象也稱為正壓電效應(yīng)3、逆壓電效應(yīng)： 與上述情況相反，將具有壓電效應(yīng)的電介質(zhì)晶體置于電場中，電場的作用會(huì)引起晶體內(nèi)部正負(fù)電荷重心的位移這一極化位移又導(dǎo)致晶體發(fā)生形變，這個(gè)效應(yīng)就稱為逆壓電效應(yīng)二、壓電材料的應(yīng)用1、熱釋電與鐵電性能（1）熱釋電效應(yīng)： 晶體因溫度均勻變化而發(fā)生極化強(qiáng)度改變的現(xiàn)象稱為晶體的熱釋電效應(yīng)熱釋電效應(yīng)研究表明，具有熱釋電效應(yīng)的晶體一定是具有自發(fā)極化（固有極化）的晶體。（2）逆熱釋電效 對(duì)熱釋電晶體絕熱施加電場時(shí)，其溫度將發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為逆熱釋電效應(yīng)或電生熱效應(yīng)。三、晶體的鐵電性 1鐵電體的特性（1）鐵電性：在熱釋電晶體中，有若干種點(diǎn)群的晶體不但在某溫度范圍內(nèi)具有自發(fā)極化，且自發(fā)極化有兩個(gè)或多個(gè)可能的取向，在不超過晶體擊穿電場強(qiáng)度的電場作用下，其取向可以隨電場改變，這種特性稱為鐵電性，（2）鐵電體：具有鐵電性性質(zhì)的晶體稱為鐵電體，（3）電滯回線：描述極化強(qiáng)度 P與外電場E之間的滯后關(guān)系曲線就是電滯回線，類似于鐵磁體的磁滯回線。鐵電體與鐵磁體在許多其他物理性質(zhì)上也具有一一相對(duì)應(yīng)的類似關(guān)系，如電疇對(duì)應(yīng)磁疇，順電鐵電相變對(duì)應(yīng)于順磁鐵磁相變，電矩對(duì)應(yīng)磁矩，所以將這類具有電滯回線的晶體稱為鐵電體四、鐵電體的電致伸縮效應(yīng)五、影響材料壓電性及鐵電性的因素1、化學(xué)成分的影響2、晶粒間界的影響3、預(yù)極化條件第十二章 材料的老化與穩(wěn)定性能1、高分子老化: 高分子材料在加工、貯存和使用過程中，要經(jīng)受熱、光照、潮濕等各種環(huán)境因素的影響，使性能下降，最后喪失使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱為老化2、高分子材料的老化有下列4種情況： 外觀的變化，如出現(xiàn)污漬、斑點(diǎn)、銀紋、裂紋、噴霜、粉化及光澤 和顏色的變化； 物理性能的變化，如溶解性、溶漲性、流變性能，以及耐寒、耐熱、 透水、透氣等性能的變化； 力