第一章 材料的性能综述.ppt

材料的性能包括使用性能和工艺性能;;;;使用性能 包括力学性能，物理性能，化学性能等;零件类型;第一节 材料的力学性能;;测量不同变形下所需载荷;（一）弹性和刚度;?e;?e ----弹性极限 Elastic limit;几个例子： 比例极限：体重称 弹性极限：吸收能量的弹簧 屈服极限：确定许用应力;刚度(stiffness)：物体受力时抵抗弹性变形的能力。材料刚度指标为弹性模量E。 ;强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。;（二）强度与塑性;实际工程结构不容许发生塑性变形 工程设计中的许用应力 = ?y / n n（ 1 ) 称为安全系数;塑性 plasticity：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为：;ductile fracture;宏观径缩开始后,微观上开始出现孔洞;塑性指标与塑性加工特别是冷加工性能有关;二、硬度试验;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。 材料的?b与HB之间 有一定的经验关系： ;2. 洛氏硬度HR(Hardness Rockwell)：通过测量压痕深度，直接从仪器上读出。;洛氏硬度;; 符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。;3.维氏硬度HV（Vickers Hardness):;维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。 维氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的优点。 ;显微维氏硬度计;;三、冲击实验;实际构件如飞机起落架，枪管、炮管，锻锤等在服役过程中，常常受到冲击载荷的作用，在这种载荷作用下，会发生脆性断裂。用拉伸实验应力-应变曲线的面积不能反映这种脆性（加载速率慢）。;冲击韧性 impact toughness ?k;冲击断口形状与温度关系;韧脆转变温度ductile-brittle transition temperature;材料的使用温度应高于韧脆转变温度。;木村SCIENCE;?p ?e ?s ?0.2 ?b;疲劳fatigue----材料或构件在周期性应力（或应变）下发生的低应力失效;?-1----对称应力循环的疲劳极限;应力-循环次数曲线（S-N curve)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疲劳极限。用?-1表示。 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。;在常温下，大多数金属的变形是外加载荷的单值函数，即一定的应力对应一定的应变，当温度升高到一定温度时，这种一一对应关系会被打破，即使应力不发生变化，随时间的延长，金属的变形会逐渐增大。;1）温度T0.35Tm 2）非瞬时应变 3）应力远低于屈服强度;蠕变的三个阶段;第一阶段：减速蠕变阶段---对应应变硬化 第二阶段：恒定蠕变阶段---应变硬化与恢复相互交替，达到平衡 第三阶段：加速蠕变阶段---发生了晶界分离、形成内部裂纹等;松弛;使 用 性 能： 弹性极限?e，弹性模量E与刚度，屈服极限?s （强度），抗拉强度?b 延伸率?，断面收缩率? 硬度HB, HRC, HV 冲击韧性?k，疲劳极限? -1，断裂韧性KIC 密度与比强度;第二节 材料的腐蚀与氧化;金属材料的腐蚀;;;金属（合金）在电解质溶液中形成的微电池 ;金属材料的氧化;氧化膜不连续，氧原子可快速通过氧化膜与金属接触，氧化物膜线型生长； 氧化膜连续、致密，阻碍氧原子通过，可以形成保护而停止氧化；氧化物膜呈对数型生长 氧化膜虽连续但不够致密，氧原子能通过氧化物膜扩散，但是随氧化膜厚度增加，氧原子扩散困难，氧化物膜呈???物线型生长。;第三节 材料的物理性能;一、密度 density;钢铁材料的密度约为7.8 ;飞机多用铝合金作为结构材料, 对飞机等的选材常用比强度作为指标。;为了减轻重量，制备多孔材料;二、熔点melting point 从固态向液态转变时的平衡温度;三、热膨胀性thermal expansion;;五、导电性;六、磁性 magnetics 材料被外界磁场磁化或吸引的能力;第四节 材料的工艺性能;（一）铸造性 casting;铸造缺陷;（二）成型性 forming;锻造 Forging ;轧制 Rolling ;（三）可焊性 welding; Resistance Welding (spot welding);;Hardness for some steels;（五）切削加工性 cutting;二、高分子材料的工艺性能;三、陶瓷的工艺性能;In engineering design, parameters often used