四材料性质和特性.doc

四、材料性質和特性 4.1工程材料性質： 4.1.1抗拉強度(Tensile strength) ˙Tension test 是最常用於決定材料機械性質的一種測試. 該試驗需要一測試試樣(test specimen)大都為實心且為圓形. Gage length l0＝50mm (usually) A?→D0＝12.5mm Engineering stress＝σ＝P/A0 Engineering strain＝e＝(l－l0)∕l2 Modulus of elastistic，E =σ/e (表示材料的剛性). 4.1.2材料可分類為： A.金屬：（非鐵：1.強度不高但抗蝕性好 2.貴） 1.鐵：灰鑄鐵、展性鑄鐵、steel、白鑄鐵、熟鐵。 2.非鐵：Al、Copper、Mn鎂、Ni、Ti、Zin鋅。 B.非金屬：（difference：有機通常可溶解於有機液中，ex：乙醇、四氯化碳、 But waker.無機則可溶於水） 1.有機：塑膠、石油產品、木材、紙、橡膠、皮革。 2.無機：礦物、水泥、陶瓷、玻璃、石墨。 ˙非鐵金屬強度大都不高，但抗蝕性較鐵材好，but大都較貴。 ˙當其他元素加入金屬中，以加強他的特性時，此種組合體稱為合金（Alloy） ex：黃銅＝純銅＋鋅，青銅＝純銅＋錫，鋼＝純鐵＋碳。 ˙純金屬會在恆溫下凝固，但合金則否。 ex：1.鐵→礦物在鼓風爐中產生。 2.鋁→鋁礬土礦→氧化物→電解法產生高熱→還原成鋁。 4.2 Structure of Alloy ˙不定形or非晶體(amorphous)：材料由液體固化，但沒有明確的原子晶格結 構，如液體一樣，以隨機排列。(ex：玻璃) ˙結晶性(crystalline)：即材料在凝固時，原子會自動排列成幾何模型，此原子 模型會順應材料的空晶格子(space lattice) ex:體心立方格子 (bcc)body centered cubic. 面心立方格子 (fcc)face centered cubic. （較佳延展性） have mast density 面密方格子 hexagonal close paclced. （延展性差） （鈹，鎘，鎂，鈦） →彎曲或加工時會變得更脆。 ˙若干固體金屬如鐵，當溫度達到臨界溫度，就會改變其晶子結構的型式， 這種改變稱為”同素異形”(allotropic)，（每種格子結構有不同的特性）。 ex: 鐵→體心立方→稱α鐵（鉻、鉬、釩、鎢，have the same structure） →室溫極高於1394℃(2541℉) 鐵→面心立方→γ鐵（鋁、銀、銅、金、鎳、鉛、鉑） →910℃～1394℃(1679℉) ˙純金屬的性質可藉由晶格型式來判斷，but合金的晶格結構則不易估定。 ˙Substitutional Solid Solution（置換型固溶體）： 任純金屬加入元素會改變其晶格大小，形成合金不同，晶格的型式亦不同， 所加入元素的原子可代替溶劑or金屬中的某些原子的原來位置，此合金則 called substitutional solid solution. Add solute to solvent→合金alloy ex: Zinc→Lattice of copper，改變Zinc的含量可改變黃銅合金的性質。 Principles for complete form the substitutional solid solution. 2 metals must have similar caystal structure difference in their atomic radii should be less than 15%. ˙Inserstitial solid s