高分子机械性能浅析.ppt

高分子材料机械性能的测试 一、弹性和刚度 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。 二、强度与塑性 强度：材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 屈服强度?s：材料开始产生屈服现象时所对应的外加应力，用σs 表示。 ----屈服是指材料在外应力不再增加的情况下，塑性变形继续显著增加的现象。 抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 ----屈强比σs /σb 的意 义：a、工程安全系数; b、材料的利用率。 塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为： 伸长率： 说明： ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ② 直径d0 相同时，l0?，??。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。 当l0=10d0 时，伸长率用? 10表示； 当l0=5d0 时，伸长率用?5 表示。显然?5 ?10 ③ ? ? 时，无颈缩，为脆性材料表征 ? ? 时，有颈缩，为塑性材料表征 三、冲击韧性 是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。用ak (J/cm2)表示。 四、疲劳强度 材料在低于?s的重复交变应力作用下发生突然断裂的现象称为疲劳断裂。 特点：交变应力通常低于材料的屈服强度，断裂时无明显的塑性变形，而是突然发生，在工程上具有极大的危险性。 材料在无数次应力循环的作用下而不断裂时的最大交变应力称为疲劳强度，用σ-1表示。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为有限疲劳极限。钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 疲劳断口 五、硬度 硬度：金属表面抵抗局部压入变形或刻划破坏的能力。 1.布氏硬度：用载荷为P的力，将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入金属表面并保持一段时间，然后去除载荷，测量金属表面圆形凹陷压痕的直径d,计算出压痕表面积A，每单位面积承受的力P/A被称为布氏硬度值，用符号HBS（当用淬火钢球时，适用于布氏硬度值在450以下的材料）或HBW （当用硬质合金球时，适用于布氏硬度在650以下的材料）来表示。 即：HB = P/A= P/πDh。 压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值（布氏硬度有单位，但不标）, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如 120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120，如果保载时间为10~15s（如黑色金属）则不标出。 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于测量退火、正火、调质钢，铸铁及有色金属的硬度。 2.洛氏硬度：将标准压头用规定压力压入金属表面并保持一段时间，然后去除载荷，测量压痕深度，从而确定金属的硬度值。金属越硬，压痕深度越浅，反之亦然。 为适应人们习惯上数字越大硬度越高的概念，人为规定一常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度值的指标，并规定每0.002mm作为一个洛氏硬度单位，用HR表示（洛氏硬度无单位）: HR=(K-h)/0.002 **洛氏硬度试验的压头有两种： 硬质压头---顶角为120度的金刚石圆锥体，适用于淬火钢等硬度值较高的材料。 软值压头---直径为1.588mm的淬火钢球，适用于退火钢、有色金属等硬度值较低的材料。 符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。 HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。 缺点：测量结果分散度大。 * 低碳钢的应力-应变曲线 拉伸试样 拉伸试验机 应力? = P/F0 应变? = (l-l0)/l0 ? e 弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化