材料性能

材料分类

材料类型

分类

1. 金属材料
2. 高分子材料
3. 陶瓷材料
4. 复合材料

原子结合键

金属键

1. 没有方向性
2. 良好导电性
3. 良好导热性

共价键

1. 键与键之间有固定方向关系
2. 硬而脆, 塑性差
3. 导电性能差

离子键

1. 结合性较强
2. 常温导电性差

范德瓦尔键

1. 弹性模量, 强度低
2. 熔点, 硬度低

拉伸试验 P12

符号表示

1. $R$ 或 $\sigma$ 应力 $R=F/S_o$
2. $S_o$ 原始截面面积
3. $e$ 或 $\varepsilon$ 拉伸率 $e=(l-l_o)/l_o$

拉伸实验的过程

1. 弹性变形
2. 弹塑性变形
   • 塑性变形的同时存在弹性变形, eg. 于 d 点撤去外力后, 将回到 d' 点, od' 为实际的塑性变形量
3. 断裂

弹性

1. 弹性变形阶段 $oa$ 段 , 应力与拉伸率成正比, 去除应力后回复
2. $E$ 弹性模量 $E=R/e$ 度量材料的刚度
3. $R_e$ 或 $\sigma_e$ 弹性极限 不产生永久形变的最大应力

强度

1. $ac$ 段 , 除弹性变形外还有塑性变形
2. $R_{eH}$ 上屈服应力, 材料发生屈服而应力首次下降前的最大应力(弹性后的第一个突起)
3. $R_{eL}$ 下屈服应力, 材料屈服期间最小应力
4. $R_{p0.2}$ 规定塑性延伸强度, 塑性延伸 0.2% 的应力
5. $\sigma_s$ 屈服强度, 通常采用下屈服应力 $R_{eL}$
6. $R_m$ 或 $\sigma_b$ 抗拉强度, 对应图上的 $e$ 点, 代表材料在发生破裂前承受的最大应力

塑性

1. 断裂前发生永久变形的能力, 下标 $u$ 表示断裂前的量
2. $A$ 伸长率 $A=(l_u-l_o)/l_o$
3. $Z$ 断面收缩率 $Z=(S_o-S_u)/S_o$

硬度

布氏硬度

1. 使用硬质合金钢球压入被测试式样
2. 测量压痕的平均直径
3. 压痕直径越大, 布氏硬度值越小
4. 符号 HBW(硬质合金压头)
5. 符号 HBS(淬火钢球压头, 已废止)

洛氏硬度

1. 使用一定形状的压头
2. 根据压痕深度来计算硬度值
3. 压痕越深, 硬度越小
4. 不同压头与载荷, 使用不同硬度标尺
5. 符号 HR(A,B,C,...) 第三个字母表示标尺

维氏硬度

1. 正方形金刚石压头
2. 根据压痕对角线长度计算硬度
3. 符号 HV

肖氏硬度

1. 金刚石冲头落到式样上, 测量回跳高度
2. 回跳高度越高, 硬度越大
3. 符号 HS

莫氏硬度

1. 是一种划痕硬度

冲击韧度

1. 材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力称为为冲击韧度, 用 $a_k$ 表示
2. 使用摆锤冲击带缺口的式样实验测量, 摆锤前后最大高度 $H_1$, $H_2$, 式样缺口横截面积 $S$
3. 冲击吸收能量 $K=GH_1-GH_2$
4. 冲击韧度 $a_k=K/S$

断裂 P21

由于裂纹存在, 其尖端存在应力集中, 裂纹尖端的应力超过断裂应力, 快速扩散, 导致断裂

裂纹类型

1. (I 型)张开型 受力垂直于裂纹, 平行于板材, 危害最大
2. (II 型)滑开型 受力平行于裂纹, 平行于板材
3. (III 型)撕裂型 受力平行于裂纹, 垂直于板材

断裂韧度

1. $K_{I}=Y\sigma\sqrt{a}$ 一个表示第一型裂纹的复合力学参量
2. $K_{IC}$ 断裂韧度 裂纹快速扩张时的临界 $K_{I}$

疲劳强度 P22

1. 疲劳断裂是一个损伤积累的过程
2. 疲劳极限指材料在无限次交变应力下而不发生疲劳断裂的最大应力
3. 疲劳曲线 $S-N$, 即金属在应力 $S$ 作用 $N$ 次后断裂
4. 曲线趋于水平, 即在次水平线对应的应力 $S_{-1}$ 下, 材料几乎不会断裂, 称为材料对称循环的疲劳极限或疲劳强度

物理化学性能

• 不属于力学性能

1. 热胀性
2. 导热性
3. 电性能
4. 耐蚀性

工艺性能

• 不属于力学性能 加工过程中表现出来的性能

辨析

1. 金属材料的机械性能包括工艺性能, 物理化学性能与力学性能多方面, 不能理解为材料的失效抗力
2. 材料的工艺性能是其物理化学性能与力学性能的综合体现