材料机械性能与检测.ppt

高分子材料在玻璃化温度以上处于高弹性态，弹性变形最高可达1000%，一般金属材料的弹性变形不超过1%。 普弹形变：变形小于5%,应力与应变符合胡克定律，变形由分子链内部键长和键角发生变化产生。 弹性模量 弹性模量是材料最稳定的力学性能参数，对成分和组织的变化不敏感。 弹性模量表明了材料对弹性变形的抗力，代表了材料的刚度。 材料弹性模量越大，材料的弹性变形越难进行，在相同应力作用下，弹性变形量也越小。 几种无机材料的块体纤维晶须的抗拉强度比较 这种热韧技术近年来也用于其他结构陶瓷材料。如将Al2O3在17000C下于硅油中淬冷，强度提高。在淬冷不仅在表面造成压应力，而且还可使晶粒细化。利用表面层与内部的热膨胀系数不同，也可达到预加应力的效果。 万能材料试验机 万能材料试验机原理图 金属单晶和半导体晶体典型的应力应变曲线 σ 正、退火、调质 碳素低合金结构钢 弯曲试验 远古时代，利用固体互相刻划来区分材料的软硬，据此来选用材料。 半定量测定方法：如摩氏硬度、铅笔硬度、标准锉刀等，表征了材料表面对切断破坏方式的抗力。 定量测定硬度方法： 压入法：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度，表征了材料表面抵抗外物压人时引起塑性变形的能力； 回跳法：肖氏硬度和里氏硬度，表征了材料弹性变形功的大小。 布氏硬度仪 （四）? 维氏硬度及努氏硬度 金刚石棱锥体、长菱形压头，维氏适用于表面硬化层和薄膜材料。努氏适用于极薄层或极薄零件，丝、带等细长件以及硬而脆的材料（如陶瓷、宝石等）的硬度，测量精度高。 显微硬度 实验演示 实验： 材料显微硬度的测定 万能材料试验机原理图 通过对拉伸试片以一定的速度施加应变，把拉伸应力作为应变的函数记录，这种函数关系成为“应力-应变”曲线。 σ B 屈服平台 屈服强度 屈服强度 抗拉强度 断裂强度 伸长率 塑性变形 形变强化 玻璃、陶瓷、 淬火高碳钢 有色金属、 冷变形钢 冷拔钢丝、强烈硬化材料 纯铜、纯铝 晶态高分子 高锰钢、铝青铜 锰青铜 ①软而弱拉伸强度低，弹性模量小，且伸长率也不大。如溶胀的凝胶等。 ②硬而脆拉伸强度和弹性模量较大，断裂伸长率小。如聚苯乙烯等。 ③硬而强拉伸强度和弹性模量大，且有适当的伸长率。如硬聚氯乙烯等。 ④软而韧断裂伸长率大，拉伸强度也较高，但弹性模量低。如天然橡胶、顺丁橡胶等。 ⑤硬而韧弹性模量大、拉伸强度和断裂伸长率也大。如聚对苯二甲酸乙二醇醋、尼龙等。 2．拉伸强度的测试 材料抵抗单轴拉伸破坏的最大能力，以拉断时的极限应力表示： R拉=P/A 式中：P——试件拉断前所能承受的最大载荷 A——试件的截面积 ? （二）材料的弯曲试验和抗折强度测试 1．弯曲试验 评定工程材料在弯曲载荷作用下的力学行为。试验时采用矩形或圆柱形试件。将试件放在有一定跨度的柱上，施加一集中载荷（三点弯曲，最大弯矩附近处断裂）或二等值载荷（四点弯曲，组织缺陷处断裂）。 Mmax= FL/4 Mmax= FK/2 冲击试验 2．抗折强度的测试 一定尺寸和形状的样品，在静弯曲负作用下折断时的强度。由бbh=Mb/W导出三点弯曲举行试件的抗折强度为： 式中，R折—试样抗折强度 P—试样折断时负荷 L—试样两支点间的距离 b—试样端面宽度 h—试样端面高度 （三）材料的压缩试验及抗压强度测定 1．压缩试验 常用于测定脆性材料，如铸铁、水泥、石材等力学性能。塑性材料压缩时只发生压缩变形而不断裂，压缩曲线一直上升，故塑性材料很少进行压缩试验。 压缩试件：圆柱体（立方体、棱柱体） 试样高度与直径之比：1.5～2.0 试件两端面必须平行，并与轴线垂直。 h0 d0 压缩试验 压缩试验时，材料的力学性能也可以用压力和变形的关系曲线表示，即压缩曲线。 通过试验可测得： 压缩强度极限： 相对压缩率： 截面扩展率： 式中：Pbc——压缩断裂载荷(N) A0,Ak——试件原始和破坏时的面积 h0,hk——试件原始和破坏时的高度(m) 测试步骤： （1）试样制备：采用圆柱体作为标准试件，d=5cm（允许变化范围4.8-5.2cm）,h=10cm(9.5-10.5cm)。天然大理石为立方体(100×100×100mm3)。试样的数量每次取三个。试样的上下两个承压面必须加工研磨成