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1、第一节金属和陶瓷的力学性能一、金属中的应力与应变：1、轴向拉伸时的应力与应变：（表达方式及单位）2、应力与应变之间的关系（在弹性范围内）3、剪切变形时的应力与应变：（表达方式及单位）4、应力与应变之间的关系（在弹性范围内）二、拉伸试验和应力-应变图：拉伸试验可获得的力学性能指标：1、弹性模量：2、规定非比例伸长应力：是金属材料有明显塑性变形时的强度3、抗拉强度：4、断后伸长率：5、截面收缩率：三、塑性变形材料学基础（一）、金属单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形的基本方式有两种：滑移孪生。金属常以滑移方式发生塑性变形。1、滑移任何晶面上都
2、可分解为正应力和切应力。正应力只能引起晶格的弹性变形及将晶粒拉断。只有在切应力的作用下金属晶体的晶格在发生弹性扭曲后进一步造成滑移而产生塑性变形。外力在晶面上的分解切应力作用下的变形锌单晶的拉伸照片滑移是晶体在切应力的作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面(滑移面)和晶向发生滑动位移的现象。滑移变形的特点：⑵滑移常沿晶体中原子密度最大的晶面和晶向发生。因为原子密度最大的晶面和晶向之间原子间距最大，结合力最弱，产生滑移所需切应力最小。⑴滑移只能在切应力的作用下发生。产生滑移的最小切应力称临界切应力.沿其发生滑移的晶面和晶向分别叫
3、做滑移面和滑移方向。通常是晶体中的密排面和密排方向。晶面间距示意图复习：立方晶系的晶向表示方法以图中的晶向OA为例,说明晶向指数的标定过程。①设定一空间坐标系,原点在欲定晶向的一结点上。②写出该晶向上另一结点的空间坐标值:100③将坐标值按比例化为最小整数：100④将化好的整数记在方括号内:[100]得到晶向OA的晶向指数为[100]。同样方法可得晶向OB、OC的晶向指数分别为[110]、[111]。晶向指数的一般标记为[uvw]。[uvw]实际表示一组原子排列相同的平行晶向。晶向指数也可能出现负数。（若两组晶向的全部指数数值相同而符
4、号相反,如[110]与[],则它们相互平行或为同一原子列,但方向相反。）若只研究该原子列的原子排列情况,则晶向[110]与[]可用一指数[110]表示。原子排列情况相同而在空间位向不同(即不平行)的晶向统称为晶向族,用尖括号表示,即。如:<100>=[100]+[010]+[001]在立方晶系中,一个晶面指数与一个晶向指数数值和符号相同时,则该晶面与该晶向互相垂直,如(111)[111]。以图中的晶面ABB’A’为例,晶面指数的标定过程如下：①设定一空间坐标系（原点在欲定晶面外,并使晶面在三条坐标轴上有截距或无穷大。）②以
5、晶格常数a为长度单位,写出欲定晶面在三条坐标轴上的截距:1∞∞③截距取倒数：100④截距的倒数化为最小整数：100⑤将三整数写在园括号内：(100)晶面ABB’A’的晶面指数即为(100)。同样可得晶面ACC’A’和ACD’的晶面指数分别为(110)、(111)。晶面指数的一般标记为(hkl)。(hkl)实际表示一组原子排列相同的平行晶面。晶面的截距可以为负数,在指数上加负号。如()面。若某个晶面(hkl)的指数都乘以-1,则得到()晶面,则晶面(hkl)与(),属于一组平行晶面,如晶面ACD’(111)与晶面A’C’B(),这两个晶
6、面一般用一个晶面指数(111)来表示。晶面族在立方晶系中,由于原子的排列具有高度的对称性,往往存在有许多原子排列完全相同但在空间位向不同(即不平行)的晶面,这些晶面的总称为晶面族,用大括号表示,即{hkl}。在立方晶胞中(111)、()、()、()同属{111}晶面族。复习:晶面原子密度:是指其单位面积中的原子数。晶向原子密度：是指其单位长度上的原子数。不同晶体结构中不同晶面、不同晶向上原子排列方式和排列密度不一样。在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110},称为密排面;原子密度最大的晶向为<111>,称为密排方向。在面心立方晶
7、格中,密排面为{111},密排方向为<110>。一个滑移面和其上的一个滑移方向构成一个滑移系。(以下以体心立方晶格为例)滑移系越多，金属发生滑移的可能性越大，塑性也越好，其中滑移方向对塑性的贡献比滑移面更大。因而金属的塑性，面心立方晶格好于体心立方晶格,体心立方晶格好于密排六方晶格。面心立方密排六方⑶滑移时，晶体两部分的相对位移量是原子间距的整数倍.滑移的结果在晶体表面形成台阶，称滑移线，若干条滑移线组成一个滑移带。（在光学显微镜下无法分辨出滑移带内滑移台阶，因此，滑移带也常常称为滑移线）从滑移带的结构可知，金属即使进行了大量的塑性变
8、形，这些变形也只是集中在一小部分的滑移面，许多潜在的滑移面上并没有进行滑移，大多数原子对于其邻居来讲并移动。⑷滑移的同时伴随着晶体的转动如图所示：当外力作用于单晶体试样时，它在某些相邻层晶面上所分解的切应力使晶体发生滑移
