工程材料性能和应用简介(绪论)_36P.ppt

0 绪论 工程材料性能及应用简介 材料力学性能 材料 材料的性能 材料的分类 研究内容及目的 主要参考书 0.1 材料 经过人类劳动取得的劳动对象。一般把来自采掘工业和农业的劳动对象称为“原料”，把经过工业加工的原料成为“材料”。 材料是人类赖以生存与发展、征服及改造自然的物质基础,是人类活动不可缺少的东西。 材料是社会生产力发展的标志，生产中使用的材料性质反映了人类社会的文明水平。 现代国家的实力与水平主要取决于他的能源、材料、信息的发展。 什么是材料 材料 工程技术人员学习材料科学知识的意义 评价一个设备、部件、零件的优劣或质量：①必需保证使用的基本性能（力学、物理），具有一定的寿命（耐 疲劳、磨损、腐蚀）；②便于制造，即可以生产出来；③可接受的成本。 这几点要求是相互矛盾的，但是应利用各种专业知识，从中找到一个合理的配合，可见其中材料起到相当重要的决定性作用。 在机械产品的设计和维护中，不要单看材料仅仅是图纸标题栏中诸多内容中的一项，用的得当可以反映设计的先进性，达到价廉物美的效果；否则，可能是一个落后的设计，或者是闭门造车，根本上没法制造出来，甚至会隐藏祸根，导致使用中酿成事故和灾难。 0.2 材料的性能 材料的性能是指材料的性质和功能。 性质是本身所具有的特质或本性； 功能是人们对材料的某种期待与要求中可以承担功效，以及承担该功效下的表现或能力。 主要有 （1）力学性能 （2）物理性能 （3）化学性能 （4）工艺性能。 不同服役条件对材料性能的要求不同 力学性能 材料的力学性能是指材料处于特定环境因素(温度、介质等)时，在外力或能量的作用下表现出来的变形和破坏的特征。 材料的性能 通常把作用在材料上的外力或能量称为载荷或负荷。材料的主要力学性能有： 弹性 强度 塑性 硬度 冲击韧性 疲劳特性 耐磨性 拉伸试验 过程： 力学性能 外力增加，试样伸长。得到P－?l曲线，换算为?－?曲线。材料表现为弹性变形、均匀塑性变形、颈缩、断裂。 弹性与刚度 弹性变形： 力学性能 弹性模量与刚度： 在OA’段为直线，即应力与应变成正比，变化规律服从虎克定律。并且在外力卸载后试样恢复到原始长度。可以达到的最大应力成为弹性极限(或比例极限)。 强度与塑性 屈服强度：σs σ0.2 力学性能 塑性：断裂前可发生永久变形的能力。 抗拉强度：σb 材料开始发生塑性变形的最小应力。 材料发生断裂前能承受的最大应力。 硬度 硬度是衡量材料软硬程度的指标，反映材料抵抗局部塑性变形的能力。 力学性能 莫氏硬度： 材料名称 硬度级别 滑石 1 石膏 2 萤石 4 钠长石 6 黄玉 8 刚玉 9 金刚石 10 硬度 力学性能 冲击韧性 冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。常用一次弯曲冲击韧性试验ak值来表示。以带缺口标准试样快速冲断时，单位横截面积吸收的功来衡量。冲击韧性是材料强度和塑性综合作用的结果。 力学性能 断裂韧度 断裂韧性是材料中存在缺陷时，材料抵抗脆性断裂的能力。 力学性能 断裂韧度指标为KIC，有专门的测定方法。工程应用要求： 因为 大型构件不可避免存在各种缺陷，在缺陷前端有不同的应力作用，都存在应力集中，其中裂纹受张开应力作用为最危险。 Y裂纹形状系数，a裂纹长度的一半。 疲劳强度 零件在低于屈服应力的交变应力的反复作用下，而发生的断裂现象称为疲劳断裂。疲劳断裂是损伤积累的过程，包括疲劳裂纹的产生、扩展、瞬间断裂三个阶段。应力大小和循环次数有关。 力学性能 低周疲劳又称条件疲劳极限，参照零件工作周期可能作用的次数N下能承受的应力极限值σN。（可以有效发挥材料的作用） 高周疲劳对称应力作用趋于水平线的最大应力为σ-1 ,作为永久可用的疲劳强度极限。实际大多以107次未断裂的应力来测定。 耐磨性 一个零件相对另一零件有摩擦运动而造成接触面的尺寸变化、质量损失现象成为磨损。 力学性能 磨损的后果可能因零件尺寸变化，轻则降低传动质量，影响部件的使用性能；重则因尺寸变小造成零件断裂。 磨损主要有磨粒磨损(切削)、粘着磨损(分子作用力)；此外接触疲劳有人归类为磨损，也有人归为另一类损伤形式。 测定方法让两试样组成摩擦副，在设定条件(力、润滑剂)进行一定时间的摩擦运动后，测定试样的尺寸减小值/质量的损失值/摩擦表面外观形貌来比较不同材料的耐磨性。 物理性能 材料的物理性能是指材料本身的具有各种物理量(热、电、光、磁等)以及环境变化时它们的变化程度。 材料的性能 密度与比容 导热率? 热膨胀系数α 单位体积物质的质量 Kg/m3 单位质量的物质所占的