第三課材料概論

1、第三課材料概論第1頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的合成與加工合成和加工的區(qū)別越來越模糊材料的制備（processing）傳統(tǒng)材料的制備方法 金屬鑄造 塑性加工（擠壓、拉拔、軋制、鍛造等） 陶瓷燒結(jié) 高分子化學(xué)反應(yīng) 焊接和黏結(jié)技術(shù) 熱處理技術(shù)材料的可加工性第2頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日金屬鑄造第3頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日塑性加工第4頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的合成與加工合成和加工的區(qū)別越來越模糊材料的制備（processing）傳統(tǒng)材料的制備方法 金屬鑄造 塑性加

2、工（擠壓、拉拔、軋制、鍛造等） 陶瓷燒結(jié) 高分子化學(xué)反應(yīng) 焊接和黏結(jié)技術(shù) 熱處理技術(shù)材料的可加工性第5頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的性質(zhì)物理性質(zhì)是指從物理學(xué)的觀點(diǎn)表征材料的熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和光學(xué)等性質(zhì)。熱容、熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、電阻率、介電常數(shù)、磁導(dǎo)率、矯頑力、光反射率、折射率化學(xué)性質(zhì)是指材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)所顯示的性質(zhì)。耐蝕性、耐氧化性、抗高溫氧化性等：腐蝕速率、電極電位力學(xué)性質(zhì)是指材料在不同載荷和環(huán)境作用下表現(xiàn)的變形和斷裂行為的描述。強(qiáng)度、硬度、彈性、塑性、韌性等：彈性模量、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、斷面收縮率、斷裂韌度、疲勞極限、蠕變極限第6頁，共30頁

3、，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日力學(xué)性質(zhì)的表征和測(cè)量應(yīng)力-應(yīng)變拉伸試驗(yàn)測(cè)量彈性模量、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、伸長率、斷面收縮率等標(biāo)準(zhǔn)試樣的形狀和尺寸橫截面：均勻，圓形或長方形棒形材料：長度/直徑4測(cè)量載荷（load）和拉伸長度（elongation） 應(yīng)力-應(yīng)變曲線第7頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日力學(xué)性質(zhì)的表征和測(cè)量工程應(yīng)力和工程應(yīng)變應(yīng)力（stress）：應(yīng)變（strain）：Pascal = 1 N/m2第8頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日應(yīng)力拉伸試驗(yàn)第9頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日應(yīng)力

4、拉伸試驗(yàn)第10頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日應(yīng)力拉伸試驗(yàn)第11頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日應(yīng)力拉伸試驗(yàn)第12頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日彈性模量彈性變形區(qū)應(yīng)力-應(yīng)變遵循虎克定理（Hookes law）E：楊氏系數(shù)（Youngs modulus）第13頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日屈服強(qiáng)度（yield strength，y或0.2 ）第14頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日抗拉強(qiáng)度（tensile strength）斷裂強(qiáng)度第15頁，共30頁，2022年，5

5、月20日，13點(diǎn)44分，星期日延展性（ductility）延展性：斷裂時(shí)塑性變形的程度伸長量（elongation，EL）: EL=(lf-l0)/l0延展性好：材料的寬容度大脆性：伸長量5%第16頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日延展性（ductility）第17頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日典型金屬材料的力學(xué)性能第18頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的使用性能材料的使用性能使材料在服役條件下所表現(xiàn)的特性，它是材料性質(zhì)與服役條件、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工融合在一起所決定的要素。度量指標(biāo)：壽命、能量效率、安全性及費(fèi)用等成分

6、和結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定材料的使用金剛石的透明度和高硬度金屬的良導(dǎo)電性和延展性陶瓷的高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度和化學(xué)惰性材料科學(xué)家關(guān)心的問題性質(zhì)測(cè)試與分析性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系核心問題第19頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日結(jié)構(gòu)材料的失效失效材料在外加載荷和環(huán)境的作用下，會(huì)逐漸損失原有的物理、化學(xué)或力學(xué)性能，直至不能繼續(xù)服役，這一現(xiàn)象稱為材料的失效。材料的變形材料的斷裂材料的磨損材料的腐蝕第20頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的變形材料在載荷的作用下發(fā)生幾何尺寸變化稱為變形彈性變形在外力作用下，材料產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，變形消失而恢復(fù)原狀特點(diǎn)：可逆陶瓷

7、材料塑性變形材料在外力作用下產(chǎn)生去除外力后不能恢復(fù)原狀的永久性變形特點(diǎn)：不可逆金屬材料、高分子材料衡量材料抗變形能力的力學(xué)性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度、彈性模量、屈服強(qiáng)度等等第21頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的斷裂固體材料在力的作用下分裂為若干部分的現(xiàn)象稱為斷裂衡量材料抗斷裂能力的力學(xué)性能指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌度等等斷裂過程：裂紋的萌生和擴(kuò)展第22頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的斷裂第23頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的斷裂按照斷裂前宏觀塑性變形的程度脆性斷裂和韌性斷裂按照斷裂面的取向正斷和切斷按

8、照裂紋擴(kuò)展的途徑穿晶斷裂和沿晶斷裂按照裂紋斷裂機(jī)理解理斷裂、微孔聚集型斷裂和純剪切斷裂第24頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的斷裂第25頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的斷裂第26頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的斷裂穿晶斷裂解理面第27頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日穿晶斷裂沿晶斷裂第28頁，共30頁，2022年，5月20日，13點(diǎn)44分，星期日材料的磨損在機(jī)件表面互相接觸并相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦過程中，會(huì)有微小顆粒從表面不斷分離出來形成尺寸和形狀不同的磨屑，使材料逐漸損失，導(dǎo)致機(jī)件尺寸變化和質(zhì)量損失，這種表面損傷現(xiàn)象即為磨損。黏著磨損（咬合磨損）磨料磨損（磨粒磨損、研磨磨損）腐蝕磨損疲