第三課材料概論

第三課材料概論第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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)

高分子化學反應

焊接和黏結(jié)技術

熱處理技術材料的可加工性第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬鑄造第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月塑性加工第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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)

高分子化學反應

焊接和黏結(jié)技術

熱處理技術材料的可加工性第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的性質(zhì)物理性質(zhì)是指從物理學的觀點表征材料的熱學、電學、磁學和光學等性質(zhì)。

熱容、熱膨脹系數(shù)、熱導率、電阻率、介電常數(shù)、磁導率、矯頑力、光反射率、折射率…

化學性質(zhì)是指材料發(fā)生化學反應時所顯示的性質(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。

強度、硬度、彈性、塑性、韌性等：彈性模量、屈服強度、抗拉強度、伸長率、斷面收縮率、斷裂韌度、疲勞極限、蠕變極限…第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月力學性質(zhì)的表征和測量應力-應變拉伸試驗

測量彈性模量、抗拉強度、屈服強度、

斷裂強度、伸長率、斷面收縮率等

標準試樣的形狀和尺寸

橫截面：均勻，圓形或長方形

棒形材料：長度/直徑>4

測量載荷（load）和拉伸長度（elongation）>>應力-應變曲線

第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月力學性質(zhì)的表征和測量工程應力和工程應變

應力（stress）：

應變（strain）：Pascal=1N/m2第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月應力拉伸試驗第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月應力拉伸試驗第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月應力拉伸試驗第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月應力拉伸試驗第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月彈性模量彈性變形區(qū)

應力-應變遵循虎克定理（Hooke’slaw）

E：楊氏系數(shù)（Young’smodulus）第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月屈服強度（yieldstrength，σy或σ0.2

）第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月抗拉強度（tensilestrength）斷裂強度第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月延展性（ductility）延展性：斷裂時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，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月延展性（ductility）第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月典型金屬材料的力學性能第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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)品設計及加工融合在一起所決定的要素。

度量指標：壽命、能量效率、安全性及費用等

成分和結(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

金屬的良導電性和延展性

陶瓷的高熔點、高強度和化學惰性

材料科學家關心的問題

性質(zhì)測試與分析

性質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間的關系——核心問題第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月結(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，會逐漸損失原有的物理、化學或力學性能，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，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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，當外力去除后，變形消失而恢復原狀

特點：可逆

陶瓷材料

塑性變形——材料在外力作用下產(chǎn)生去除外力后不能恢復原狀的永久性變形

特點：不可逆

金屬材料、高分子材料衡量材料抗變形能力的力學性能指標：抗拉強度、彈性模量、屈服強度等等第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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性能指標：抗拉強度、疲勞強度、斷裂韌度等等斷裂過程：裂紋的萌生和擴展第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的斷裂第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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——正斷和切斷按照裂紋擴展的途徑——穿晶斷裂和沿晶斷裂按照裂紋斷裂機理——解理斷裂、微孔聚集型斷裂和純剪切斷裂第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的斷裂第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的斷裂第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的斷裂穿晶斷裂解理面第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月穿晶斷裂沿晶斷裂第28頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月材料的磨損在機件表面互相接觸并相對運動產(chǎn)生的摩擦過程中，會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，導致機件尺寸變化和質(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