材料科学和人类文明专业知识讲座.ppt

本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联 系本人或网站删除。 穿晶断裂， 可是韧性断裂，或脆性断裂 ( 低温下 ) 沿晶断裂， 多数是脆性断裂 冰糖状断口 沿晶断裂 ( 脆性 ) 放射状断口 穿晶断裂 ( 脆性 ) 微孔型断口 穿晶断裂 ( 韧性 ) 材料的力学性能 穿晶断裂、沿晶断裂 解理断裂： 沿特定界面 发生的脆性穿晶断裂 等轴韧窝 拉长韧窝 韧窝底部的颗粒 ，微孔往往在硬 质点处形核 微孔聚集型断裂 解理断裂、微孔聚集型断裂 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联 系本人或网站删除。 ? 疲劳断裂 交变应力作用下，应力 屈服点，零件经长时间工作而产生裂纹，导致断裂 ? 低应力脆性断裂 应力 屈服应力，材料固有裂纹扩展，发生无明显塑性变形的突然断裂 ? t t ? ? ? sin 0 ? ? ? -1 循环周次 N 疲劳曲线 材料的力学性能 疲劳断裂 是损伤累积过程 疲劳是局部永久结构变化的发展过程 某点或某些点承受足够多的循环扰动应力作用，形成裂纹或完全断裂 ? 静载破坏 ，取决于结构整体 ? 疲劳破坏，由应力或应变较高的局部开始，形成损伤并逐渐累积，发生破坏 局部性是疲劳的明显特点 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联 系本人或网站删除。 疲劳辉纹，疲劳断口光 亮区裂纹缓慢扩展 裂纹在表面形核，慢慢扩展，形成光亮 区，最后因 承载面积减少 而快速扩展 材料的力学性能 疲劳断裂 飞机轮毂疲劳断口 裂纹源 裂纹扩展区 海滩条带 最后 断裂区 ? 疲劳断口有裂纹源、裂纹扩展区、最后断裂区 ? 与静载破坏相比，即使是 延性材料，也不 发生明显的塑性变形 SEM TEM 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联 系本人或网站删除。 主要原因，缺陷或裂纹导致的断裂 ? 19 世纪 30~40 年代，英国，铁路车辆轮轴，轴肩多次发生破坏 ( 应力 =0.4 ? s ) ? 20 世纪 50 年代， 美国，北极星导弹固体燃料发动机壳体，发射时断裂 ( 应力 =0.64 ? s ) ? 材料为高强度钢， ? s =1.4GPa ，工作应力 ?? 0.9GPa ? 1954.01 ，英国， Comet 号喷气客机，机身舱门拐角处开裂，坠入地中海 ? 1965.01 ，英国，大型氨合成塔，水压试验 ( 应力 =0.48 ? s ) 时断裂为二段，碎块最重 2 吨， 源于焊缝裂纹 ? 1967.12 ，美国，西弗吉尼亚 Point Pleasant 桥倒塌， 46 人死亡 ? 1980.03 ，英国，北海油田 Kielland 号钻井平台倾复， 127 人落水，救起 89 人 材料的力学性能 疲劳断裂 断裂，使美国年损失 1190 亿美元 1982 ，美众院科学技术委员会委托商业部国家标准局 (NBS) ，调查断裂坏对美经济的影响 国际民航组织 (ICAO) 发表“涉及金属疲劳断裂的重大飞机失事调查” 上世纪 80 年代， 金属疲劳断裂引起的机毁人亡重大事故，年均 100 次 ( 不含中、苏 ) Int. J. Fatigue, 6(1), 1984 工程实际中， 疲劳断裂占全部力学破坏的 50~90% ，是机械、结构失效的最常见形式 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联 系本人或网站删除。 分压入法、刻划法两类 常用硬度，有布氏硬度 (HB) 、洛氏硬度 (HRA 、 HRB 、 HRC) 和维氏硬度 (HV) 材料的力学性能 硬度 衡量材料软硬程度的性能指标 钢材， b 3 . 4 5 H B ? ? 硬度测试的优点： ? 制样简单，设备便宜 ? 基本上是非破坏性 ? 可大致预测一些其它力学性能 硬度 ~ 抗拉强度关系 本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联 系本人或网站删除。 指标：冲击韧性 ( 冲击值 ) 冲击试验标准试样： ? U 型缺口（梅氏试样） ? V