【2017年整理】无机材料物理性能二-1o0913.ppt

无机材料物理性能;Chapter 2 无机材料的受力形变 §2.1 无机材料的应力、应变;几种典型材料在室温下的应力-应变曲线; 一、应力 ;外力方向与作用面方向平行时的应力为剪应力。; 围绕材料内部一点P取一体积单元，体积单元的六个面均垂直于坐标轴x,y,z。在这六个面上的作用力可分解为法向力;二、应变 应变是用来描述物体内部各质点之间的相对位移的。 ;;在o点处沿x方向的正应变是;同理，B与B’之间在x方向的距离为; ;2.2 材料的弹性变形;长方体在x轴向的相对伸长可表示为： ;设横向变形系数;;3．E、G和;相应的体积变化率为： ;对于各向异性材料，各种弹性常数随方向而不同，即： ;如果同时受有三个方向的正应力的作用，则在x、y、z方向的应变分别为：; 对于同时受有三向复杂应力的各向异性材料，除正应力对应变有上述关系以外，剪应力也会对正应变有影响。而且，正应力也会对剪应变有影响。因此，对各向异性体在微小变形时，其广义虎克定律写成三向通式为：;（2-18）式我们可以写成以下矩阵形式： ;柔顺系数具有倒顺关系，即 ;比较上两式，可有： ;比较（2-16）式： ;（2-18′） ;S的数目有36个减至21个。 ;二、弹性模量 弹性模量E是一个重要的材料常数，反映的是原子间距的微小变化所需外力的大小，因此，它也是原子间结合强度的一个标志。 1。弹性模量的影响因素 固体中两个原子间的引力和斥力与原子间距的关系可以写成： ;2。复合材料的弹性模量 （1）两相应变相同; ;2.3 粘弹性与滞弹性;对滞弹性形变，弹性模量有两个范围： 如果测量时间很短，与时间有关的形变还没有发生，测得的 应力和应变之比叫未弛豫模量。 如果测量时间足够长，则应力与长时间形变后的总应变量之比，称弛豫模量。 长时间的应变大于瞬时应变，因此，弛豫模量小于未弛豫模 量。;2.4 无机材料的塑性变形及超塑性;LiF晶体的应力-挠度曲线 ;一、 晶格的滑移;1．晶格滑移的条件 ;举例 ;该式为施密特定律。;3．金属与非金属滑移难易的比较 ;二、塑性形变机理 1.位错的概念 位错又可称为差排（英文：dislocation），在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。“位错”这一概念最早由意大利数学家和物理学家维托·伏尔特拉（Vito Volterra）于1905年提出。 理想位错主要有两种形式：刃位错（edge dislocations）和 螺位错（screw dislocations）。;若假设有一原子平面在晶体内部中断，那么这个原子面中断处的边缘就是一个刃型位错，它好似一把刀刃插入晶体中。位错在外力的作用下会产生运动、堆积和缠结，位错附近区域产生晶格畸变，导致材料的强度升高。位错的存在和运动对塑性变形，起着至关重要的作用。;补充： 　　柏氏矢量（Burgers vector）是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。 　　通常将柏氏矢量称为位错强度，位错的许多性质如位错的能量，所受的力，应力场，位错反应等均与其有关。它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。 　　柏氏矢量具有守恒性，一根不分叉的任何形状的位错只有一个柏氏矢量。;柏氏矢量的确定方法: 　　 柏氏矢量可通过柏氏回路（Burgers circuit）来确定。在含有位错的实际晶体中作一个包含位错发生畸变的回路，然后将这同样大小的回路置于理想晶体中，此时回路将不能封闭，需引一个额外的矢量b连接回路，才能使回路闭合，这个矢量b就是实际晶体中位错的柏氏矢量。它的方向表示滑移方向，其大小一般是一个原子间距。 　　 ;塑性变形的位错运动理论 ; (1)位错的运动速度 ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.; 设在时间t内，长度为l的试件的形变量为Δl，应变为;位错形成能： ;Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client P