材料物理-总结ppt课件.ppt

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1、材料物理哈尔滨理工大学应用科学学院材料物理系姜越8/12/2021课程总结一、力学性能二、热学性能三、电学性能四、磁学性能应力与应变单向拉伸应变剪切应变压缩应变（体积应变）应力与应变曲线2、如图有三种材料的应力-应变曲线，回答下列问题。（1）哪种材料的弹性模量最高？（2）哪种材料的延伸率（伸长率）最大？（3）哪种材料的韧性最高？（4）哪种材料断裂前没有明显的塑性变形？（5）材料Ⅰ、材料Ⅱ、材料Ⅲ分别代表什么材料？1、说明图中三种应力-应变曲线的特点，并举例说明对应的材料。一、力学性能材料Ⅰ脆性材料（陶瓷）：如上图曲线（a），即在弹性变形后没有塑性变形（或塑性变形很小）接着就是

2、断裂，总弹性应变能非常小。材料Ⅱ塑性材料（金属）：如上图曲线（b）开始为弹性形变，接着有一段弹塑性形变，然后才断裂，总变形能很大。材料Ⅲ弹性材料（橡胶）：如上图曲线（c），没有残余形变。1、说明图中三种应力-应变曲线的特点，并举例说明对应的材料。弹性形变（1）可逆性（2）单值线性（线弹性）（3）变形量较小一般：金属、陶瓷、结晶态高聚物小于1%例外：橡胶态高聚物：1000%、非线性1、弹性的特点2、弹性变形的本质弹性变形本质：构成材料的原子（离子）或分子从平衡位置产生可逆位移的反映。3、弹性模量微观上：表征了原子间结合能的大小。宏观上：表征了材料抵抗弹性变形的能力。物理意义：拉

3、伸模量，剪切模量，体积模量：泊松比4、弹性模量的影响因素弹性模量，量E0—材料无气孔时的弹性模量，P—为气孔率.7、两相复合材料的弹性横量在两相系统中，总弹性模量在高弹性模量成分与低弹性模量成分的数值之间。并联模型串联模型上限模量下限模量滞弹性对于实际固体相应于最大应力的弹性应变滞后于引起这个应变的最大负荷。因此测得的弹性模量随时间而变化。弹性模量依赖于时间的现象称为滞弹性。加载卸载滞弹性：应变滞后于应力应力松弛应变松弛（蠕变）力学模型1.虎克固体模型2.牛顿流体模型二、组合模型1.麦克斯韦模型应用：应力松弛2.开尔文固体模型应用：蠕变（应变松弛）应变蠕变时间。应力弛豫时间。

4、3、标准线性固体是应力从原始值松弛到所需时间应力松弛方程应变蠕变时间：在恒定应力作用下，应变达到所需时间蠕变方程δ和ψ都是材料的塑性指标，表示金属的塑性变形能力。断面收缩率：断后伸长率（延伸率）:塑性指标材料的塑性形变弹性极限产生弹性变形而不产生塑性变形的最大应力；屈服强度、金属开始塑性变形的最小应力；抗拉强度材料抵抗大塑性变形的能力，反映极限承载能力。滑移：晶体受力时，晶体的一部分相对另一部分发生平移滑动。滑移是在剪应力作用下在一定滑移系统上进行的。不破坏晶体内部原子排列规律性的塑变方式。1.滑移条件产生滑移条件：面间距大；移动距离短；相对滑移面上的电荷相反。滑移总是在密排

5、面（滑移面）上密排方向（滑移方向）进行。一个滑移面与其面上的一个滑移方向组成一个滑移系。滑移系在一定程度上决定了金属塑性的好坏。如面心立方和体心立方金属的塑性好于密排六方金属。但在相同条件下，金属塑性好坏还取决于滑移面原子密排程度及滑移方向的数目等因素。滑移方向对滑移所起的作用比滑移面大，所以面心立方金属比体心立方金属的塑性更好。一个滑移系就是滑移时的一种空间取向或一种可能性。因此，滑移系越多，金属变形能力越大。常见金属的滑移系如下：滑移面上沿滑移方向的分切应力（）2.滑移的临界分切应力滑移的临界分切应力（c）：在滑移面上沿滑移方面开始滑移的最小分切应力。3、金属与非金属

6、晶体滑移难易的比较如果晶体只有一个滑移系统，产生滑移的机会就很少。如果有多个滑移系统，达到临界切应力的机会就多。金属：主要由一种原子组成，结构简单，金属键无方向性，滑移系统多，塑性好。无机材料：组成复杂、结构复杂。共价键有方向性，同号离子相遇，斥力极大。只有个别滑移系统才能满足几何条件与静电作用条件。滑移系统很少，塑性差。实验证明，滑移是位错在切应力作用下运动的结果。4、塑性变形机理材料的高温蠕变高温:所谓高温蠕变是指材料在低于屈服强度的应力作用下，随加载时间的延长缓慢地产生塑性变形的现象。１）在外力作用下发生瞬时弹性形变２）蠕变减速阶段。特点是应变速率随时间递减。高温时，1

7、、典型的蠕变曲线低温时，３）bc稳定蠕变阶段。特点是蠕变速率几乎保持不变。4）cd加速蠕变阶段。特点是应变率随时间增加t而增加，最后到d点断裂。形变速率最小当外力和温度不同时，蠕变各阶段的曲线倾斜程度将有所变化。1）在高温下原子热运动加剧。可以使位错从障碍中解放出来，并使位错运动加速。晶格机理2.高温蠕变机理2）位错运动除产生滑移外，位错攀移也能产生宏观上的形变。由于晶体中存在过饱和的空位,多余的半片原子可以向空位扩散，通过吸收空位，位错可攀移到滑移面以外，绕过障碍物，使滑移面移位。2）受拉晶界与受压晶