材料強(qiáng)化ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-03 13:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 33 材料物理 斷裂韌性試樣中的裂紋示意圖 afK ???應(yīng)力場強(qiáng)度因子斷裂韌性與材料厚度的關(guān)系 34 材料物理 KIC常用來表示材料的斷裂性能 蠕變 35 材料物理 ?定義 如果在高溫下給材料施加一個(gè)應(yīng)力，即使這個(gè)應(yīng)力小于該溫度下的材料屈服強(qiáng)度，材料也可能會在一定時(shí)間后發(fā)生塑性變形，以至斷裂。這種現(xiàn)象就稱為 蠕變 。蠕變是高溫下金屬力學(xué)行為的一個(gè)重要特點(diǎn)。 ?發(fā)生原因 引起材料在較低溫度下發(fā)生塑性變形的主要原因是位錯的滑移，而引起材料在高溫下發(fā)生蠕變的主要原因則是位錯的攀移。 蠕變 36 材料物理 滑移是位錯沿著滑移面的方向運(yùn)動，而攀移是垂直于滑移面的方向運(yùn)動。 位錯可以依靠攀移擺脫雜質(zhì)等束縛，在較低的應(yīng)力下繼續(xù)滑移， 所以材料可以在較低的應(yīng)力下發(fā)生塑性形變。 蠕變曲線分析 37 材料物理 溫度和應(yīng)力均為常數(shù)。 蠕變曲線上任一點(diǎn)的斜率，表示該點(diǎn)的蠕變速率，按照蠕變速率的變化情況，可將蠕變分為三個(gè)階段。 減速蠕變階段 恒速蠕變階段 加速蠕變階段 通常所說的金屬的蠕變速率， 就是用這一階段的速率表示的。 蠕變曲線分析 38 材料物理 同一材料的蠕變曲線隨應(yīng)力的大小和溫度的高低而不同 ， 當(dāng)應(yīng)力較小或溫度較低時(shí)，蠕變第二階段持續(xù)時(shí)間較長， 甚至不產(chǎn)生第三階段，相反，如果應(yīng)力較大或溫度較高， 則第二階段很短，甚至完全消失，材料在很短時(shí)間內(nèi)斷裂。 疲勞 39 材料物理 ?定義 如果材料所受的應(yīng)力是重復(fù)出現(xiàn)的，那么即使這個(gè)應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度，材料也有可能發(fā)生破壞。這種現(xiàn)象稱為材料的疲勞。 ?發(fā)展過程 疲勞破壞的發(fā)生一般分為三個(gè)階段。首先，在材料的表面出現(xiàn)一個(gè)非常小的裂紋。這個(gè)小裂紋常常是在加載后不久就出現(xiàn)的。然后，隨著載荷周而復(fù)始的作用，這個(gè)小裂紋將慢慢地?cái)U(kuò)展。最后，當(dāng)材料所剩余截面積小到不足以承受載荷時(shí)，材料將發(fā)生斷裂。 疲勞 40 材料物理 旋轉(zhuǎn)式疲勞試驗(yàn)示意圖 疲勞試驗(yàn) SN曲線 41 材料物理 只要外加應(yīng)力小于一個(gè)極限應(yīng)力，試樣就可以經(jīng)得起無限次的外加應(yīng)力，這就是 疲勞極限 。 疲勞壽命 ：材料在某種特定應(yīng)力下發(fā)生疲勞斷裂所需的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 疲勞強(qiáng)度 ：在特定應(yīng)力循環(huán)次數(shù)時(shí)不發(fā)生疲勞斷裂的前提下，材料所能承受的最大應(yīng)力。 決定材料強(qiáng)度的關(guān)鍵因素 ?原子之間的結(jié)合力 難以去改變鍵合類型和結(jié)合力來強(qiáng)化材料。 ?位錯 有很多方法來影響材料中的位錯，通過影響位錯的運(yùn)動來達(dá)到強(qiáng)化材料的目的。近代金屬物理領(lǐng)域中的最大成果就是關(guān)于材料中的位錯的研究。 42 材料物理 Contents 力學(xué)實(shí)驗(yàn)與材料性能 4. 3 加工硬化 固溶強(qiáng)化 4. 5 彌散強(qiáng)化 固態(tài)相變強(qiáng)化 43 材料物理 應(yīng)變硬化 44 材料物理 當(dāng)材料發(fā)生塑性形變后會后有硬化現(xiàn)象出現(xiàn)，也就是當(dāng)外力超 過屈服強(qiáng)度后，塑性形變并不是像屈服平臺那樣繼續(xù)流變下去， 而是需要不斷增加外力才能繼續(xù)進(jìn)行，這說明材料有一種能阻止 繼續(xù)塑性變形的抗力，這就是 應(yīng)變硬化 。 ?應(yīng)變強(qiáng)化可以使金屬機(jī)件具有一定的抗偶然過載能力，保證機(jī)件安全。 ?應(yīng)變硬化和塑性變形適當(dāng)配合可以使金屬進(jìn)行均勻塑性變形。 ?應(yīng)變硬化是強(qiáng)化金屬的重要工藝手段之一，也稱為“加工硬化”。 加工硬化 45 材料物理 能夠產(chǎn)生加工硬化的材料必須是位錯能夠滑移的塑性材料。 加工硬化產(chǎn)生示意圖 加工硬化的原理 46 材料物理 經(jīng)過了冷加工的金屬材料中的位錯密度大大增加，位錯密度越大，位錯之間的相互作用也越大，對位錯進(jìn)行滑移的阻力也隨之增大。這就是 加工硬化的原理 。 位錯增殖示意圖（ FrankReed位錯源） 加工硬化的應(yīng)用 47 材料物理 ?利用加工硬化可以在獲得所需的金屬材料的形狀的同時(shí)提高材料的強(qiáng)度（例如：釘子）。尤其
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