第四章 弹性与内耗

《第四章 弹性与内耗》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章弹性与内耗弹性：在外力去除后，物体恢复到形变前的形状和尺寸的能力；表征弹性的参数：弹性模量（E）取决于原子间结合力的大小，为组织不敏感参量；内耗：材料内在的能量损耗；是滞弹性行为的反应，结构敏感参量，常用于研究金属内部的结构，溶质原子的浓度，特别是位错与溶质原子的交互作用。14.1金属的弹性模量一、弹性模量弹性范围内虎克定律（Hook）：σ=Eε广义虎克定律：σ由正应力σ11、σ22、σ33、切应力σ12、σ13、σ23组成；ε由正应变ε11、ε22、ε33、切应变ε12ε13ε23组成2σij=Cijklεijεij=SijklσijCijkl：刚性系数Sijkl

2、：柔性系数3二、弹性的表征弹性模量E：单向受力状态，E=σii/εii，反映材料抵抗正应变的能力切变模量G：纯剪切受力状态，G=τxy/γxy，反映材料抵抗切应变的能力泊松比μ：在单向受力状态下，μ=-ε22/ε11体积模量K：K=-P/（ΔV/V）=E/[3（1-2μ）]4三、弹性的物理本质原子间存在引力：斥力：原子间结合力：5模量E反映原子间结合力的大小6四、弹性模量与其它物理量的关系1、弹性模量与Debye温度的关系德拜温度与弹性波速成正比，弹性模量值越高，其德拜温度也越高。72、与熔点的关系原子间结合力越大、熔点越高，弹性模量越大：84.2弹性模量的影响因素1、原

3、子结构由于金属的弹性与原子间的结合力有关，弹性模量取决于金属元素的价电子数和原子半径的大小，即取决于原子结构：同一周期中的元素随原子序数增加，价电子数增多，弹性模量增高；同一族元素，如Be、Mg、Ca、Sr、Ba等，价电子数相等，由于原子半径随原子序数增加而增大，弹性模量减小；9过渡族金属有特殊规律性，具有较高的弹性模量，单晶体不同晶向原子排列不同，结合力不同，弹性模量呈各向异性，除与原子结构有关外，与点阵结构有关，同种金属点阵越致密，弹性模量越高。102、温度温度升高，原子热运动加剧，原子间距增大（膨胀），导致原子间结合力减弱，导致弹性模量随温度升高而降低；无相变且T<

4、0.5Tm，呈线性下降；0.5Tm

5、个方面：①造成点阵畸变，E下降；②阻碍位错运动与弯曲，使E增大；③溶质原子与溶剂原子间结合力大于溶剂间原子结合力，E增大，反之E减小；两种金属形成无限固溶体时（价电子数与原子半径相近）：弹性模量与溶质浓度间呈线性关系，若其中一组元为过渡族金属时，则呈凸形曲线变化，这与过渡族元素未填满的内电子层影响原子间的结合力有关；1516形成有限固溶体时，E与溶质原子浓度（在最大固溶度范围内）呈线性关系，变化程度取决于电子浓度、组元间的原子半径差；总体上：当弹性模量（熔点）比溶剂金属低的组元加入时，使固溶体E下降；反之则增加；合金的有序化或生成不均匀固溶体时，由于原子间结合力增强，从而

6、使E值增大。17合金元素18B：化合物、中间相与多相合金形成化合物相熔点越高，组织稳定性越高，则弹性模量越大；E为组织不敏感参量，与单相合金的晶粒大小、形状、相弥散程度、分布无关，与组成相各相的体积分数呈直线关系195、晶体结构（晶体对称性与缺陷）晶体对称性：单晶体由于各晶向原子排列致密度不同，导致各向异性；大变形：通过大变形形成织构（择优取向），导致各向异性，沿着拉拔方向的弹性模量将增大；再结晶织构：淬火使碳钢E下降，可能与碳的溶入减弱了铁原子间的结合力有关。20214.3铁磁性反常铁磁性反常（△E效应）：未磁化的铁磁材料，在居里点以下的弹性模量比磁化饱和状态的弹性模量

7、低；(明显偏离线性关系)原因：未经磁化的铁磁材料，在应力作用下发生弹性变形外，同时引起磁畴的磁矩转动，产生相应的附加伸长;拉伸时，具有正磁致伸缩的材料，其磁畴矢量趋向于转向平行于拉伸方向拉伸时，具有负磁致伸缩的材料，其磁畴矢量趋向于转向垂直于拉伸方向力致伸缩：由于力的作用引起铁磁体偏离HOOK定律出现附加形变的现象未经磁化的铁磁材料模量：磁化饱和后，磁矩不发生转动，无附加伸长：差值：22234.4弹性模量的测试方法静态法：加载频率低，测出应力应变曲线，根据虎克定律以弹性形变区的线性关系计算E；误差较大，受载荷大小、加载速度的影