【正文】 質(zhì)。抵抗這類破壞的性能稱為抗熱沖擊損傷性。 ?2．一種是材料發(fā)生瞬時(shí)斷裂，抵抗這類破壞的性能稱為抗熱沖擊斷裂性。 提高抗熱沖擊斷裂性能的措施： ? 1． 提高材料強(qiáng)度 ， 減小彈性模量 E， 使 提高 。 ? 2． 提高材料的熱導(dǎo)率 。 ? 3． 減小材料的熱膨脹系數(shù) 。 ? 4． 減小表面熱傳遞系數(shù) h。 ? 5．減小產(chǎn)品的有效厚度。 材料的 力學(xué) 性能 ? 力學(xué)性能：材料受外力作用時(shí)的變形行為及其抵抗破壞的能力 ? 力學(xué)性能包括：強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、斷裂韌性、彈性、剛性、疲勞 …… 影響材料力學(xué)性能的主要因素 內(nèi)因：晶體學(xué)特性、化學(xué)成分、顯微組織、內(nèi)部缺陷、殘余應(yīng)力等。 外因：溫度、周圍介質(zhì)、加載方式、加載速率等。 主要設(shè)備： 可變量程萬能材料 試驗(yàn)機(jī)、測(cè)量試件變形的儀器。 強(qiáng)度 ? 材料在載荷作用下抵抗塑性變形或破壞的最大能力 ? 拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度等 硬度 ? 材料抵抗其他物體壓入表面的能力 疲勞 ? 材料在受到外力作用時(shí)，應(yīng)力振幅超過一限度導(dǎo)致材料的斷裂稱為材料疲勞 應(yīng)力與應(yīng)變 ? 在材料上作用以拉伸、壓縮等外力時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，并產(chǎn)生應(yīng)變 不同材料的應(yīng)力 —應(yīng)變關(guān)系示意圖 彈 性 ? 材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形，而當(dāng)應(yīng)力除去后能恢復(fù)原狀的能力 ? 剛性：材料在應(yīng)力作用下抵抗彈性變形的能力 ? 彈性模量：描述應(yīng)力與應(yīng)變之間的比例關(guān)系 彈性模量（ E） ? E的大小表征物體變形的難易程度，原子間結(jié)合強(qiáng)度的標(biāo)志之一 ? 彈性模量實(shí)際與曲線上受力點(diǎn)的曲線斜率成正比 ? 對(duì)于理想的彈性材料，在應(yīng)力的作用下會(huì)發(fā)生彈性形變（ Elastic Deformation），其應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從虎克定律 ? 三種應(yīng)變類型的彈性模量 楊氏模量 E、剪切模量 G、體積模量 B 縱向彈性模量又稱楊氏模量 塑性 ? 材料在載荷作用下，應(yīng)力超過屈服點(diǎn)后能產(chǎn)生殘余變形而不即行短裂的性質(zhì) 韌性 ? 材料抵抗裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展的能力 ? 韌性與脆性相反 ? 韌性斷裂與脆性斷裂 脆性材料在 拉伸時(shí)的力學(xué)性能 O F ? L 0AFbb ??強(qiáng)度極限 ： Fb ① ?b—拉伸強(qiáng)度極限 ，脆性材料唯一拉伸力學(xué)性能指標(biāo)。 ② 應(yīng)力應(yīng)變不成比例，無屈服、頸縮現(xiàn)象，變形很小且 ?b很低。 目錄 ? e O ?b 灰鑄鐵的 拉伸曲線 ?bc 灰鑄鐵的 壓縮曲線 ?bc?b，鑄鐵抗壓性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于抗拉性能，斷裂面為與軸向大致成 45o～ 55o的滑移面破壞。 脆性材料在 壓縮時(shí)的力學(xué)性能 目錄 塑性材料的特點(diǎn)： 斷裂前變形大，塑性指標(biāo)高，抗拉能力強(qiáng)。常用指標(biāo) 屈服極限 (?S)，一般拉和壓時(shí)的 ?S相同 ，如低碳鋼 。 脆性材料的特點(diǎn)： 斷裂前變形小，塑性指標(biāo)低。常用指標(biāo)是拉伸強(qiáng)度極限 (?b)、 壓縮 強(qiáng)度極限 (?bc) ， 且 ?b ?bc，如鑄鐵 。 1)混凝土 近似勻質(zhì)、各向同性材料 。屬脆性材料，一般用于抗 壓構(gòu)件。 2）木材 各向異性材料 3）玻璃鋼 各向異性材料。優(yōu)點(diǎn)是：重量輕，比強(qiáng)度高，工藝簡單， 耐腐蝕，抗振性能好。 非金屬材料的力學(xué)性能 材料的 強(qiáng)化和增韌 ? 材料使用：足夠的強(qiáng)度和較好的韌性 ? 金屬：韌性好，強(qiáng)度不高，增強(qiáng)成為關(guān)鍵 ? 陶瓷：強(qiáng)度高，但缺乏韌性，增韌成為關(guān)鍵，如可通過控制材料微結(jié)構(gòu)（氮化硅、氧化鋯等） 金屬 材料的 強(qiáng)化 ? 完全消除內(nèi)部位錯(cuò)和其他缺陷，獲得理論強(qiáng)度（如制備無位錯(cuò)的高強(qiáng)度晶須） ? 引入大量缺陷，以阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)（如加工硬化、細(xì)晶強(qiáng)化、合金強(qiáng)化、高溫強(qiáng)化） 在納米范圍內(nèi)強(qiáng)度隨晶粒尺寸變化示意 反 HallPetch效應(yīng) 強(qiáng)度 晶粒尺寸 d dc 復(fù)合 材料 ? 兩種或兩種以上性能不同的材料組合為一整體，從而表現(xiàn)出優(yōu)于其中任何一種材料性能的材料 ? 基體與增強(qiáng)體 ? 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料（利用材料力學(xué)性能） ? 功能復(fù)合材料（利用材料其他性能） 材料的力學(xué)與顯微結(jié)構(gòu) ? 納米陶瓷復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響： ? 納米陶瓷材料根據(jù)彌散相的不同和基體尺寸分為晶內(nèi)型、晶間型、晶向 /晶間型和納米 /納米型。 ? 陶瓷納米復(fù)合材料的室溫性能（如硬度、強(qiáng)度、斷裂韌性等）得到顯著改善。 ? 納米復(fù)合材料在提高室溫力學(xué)性能的同時(shí)，也顯著的改善了高溫性能。相對(duì)而言，陶瓷納米材料在高溫力學(xué)性能方面的改進(jìn)更引人注目。 微米陶瓷復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 對(duì)力學(xué)性能的影響： ? 1. SiC晶須對(duì)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響： 目前，國內(nèi)外采用 SiC晶須增韌 Al2O3已作了大量工作，另外也有在 SiCw/ Al2O3中加入彌散粒子的方法，從而運(yùn)用晶須增韌與彌散增韌的協(xié)同手段，使 Al2O3陶瓷的性能得到改善。另一方面， SiC晶須特性也直接影響著復(fù)合材料的力學(xué)性能。許多研究都表明 SiC完整的單晶含量與晶須表面物理狀態(tài)有密切關(guān)系。表面光滑的 SiC晶須有利于拉撥效應(yīng)，而竹節(jié)狀或表面粗糙的晶須則會(huì)增加與基體的摩擦。 ? 長纖維增強(qiáng)效果明顯但是形狀復(fù)雜的零件用長纖維比較困難。短纖維的效果不太理想。 ? 基體上所有優(yōu)良的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是纖維的取向大致相同，分散均勻，沒有團(tuán)聚、交叉、扭曲等制造缺陷，所有纖維基本上被基體包裹。 ? 從一些研究成果來看，纖維長度對(duì)復(fù)合材料的強(qiáng)度的影響一般隨著長度增加而增大。 ? 復(fù)合材料的斷裂韌性隨增強(qiáng)劑顆粒尺寸的變化并不呈現(xiàn)單調(diào)變化規(guī)律。 ? 當(dāng)顆粒尺寸很小時(shí)，斷裂韌性隨顆粒尺寸的增加而增加，但當(dāng)顆粒尺寸本身很大時(shí)，復(fù)合材料的斷裂韌性都隨著顆粒的增加而減少。 ? 大量研究表明，復(fù)合材料的力學(xué)性能很大程度上取決于分散相在基體相中的分散質(zhì)量和二者形成的界面情況，而無機(jī)剛性粒子的加入正好產(chǎn)生特殊的界面結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生增強(qiáng)增韌的力學(xué)性能。 層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu) 對(duì)力學(xué)性能的影響 ? 層狀材料的結(jié)構(gòu)是兩層相同或多層相同或不相同的材料組成，界面可以是強(qiáng)結(jié)合，也可以是弱結(jié)合的力學(xué)性能材料。 ? 經(jīng)過設(shè)計(jì)的層狀材料可具有在特定方向上對(duì)裂紋的容忍性，包括最具破壞性的表面裂紋 ? 層狀結(jié)構(gòu)陶瓷復(fù)合材料分成兩類：弱界面結(jié)合和強(qiáng)界面結(jié)合 相變?cè)鲰g復(fù)合材料結(jié)構(gòu) 對(duì)力學(xué)性能的影響 ? 相變?cè)鲰g陶瓷實(shí)質(zhì)上是利用多晶多相陶瓷某些相成分在不同溫度的相變，達(dá)到改了材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生增韌效果。 ? 相變?cè)鲰g的材料中，多相成分有時(shí)無法按照某一尺寸或線度去描述，不同的相變陶瓷內(nèi)部是可以出現(xiàn)不同情況的線度統(tǒng)計(jì)。 ? 從上可以看出材料的力學(xué)性能與顯微結(jié)構(gòu)關(guān)系是十分密切的，在絕大數(shù)情況下可以說正是 微觀結(jié)構(gòu)決定了材料的力學(xué)性能 。當(dāng)然，這種決定關(guān)系并不是一目了然的，需要深入的研究其決定機(jī)理已進(jìn)行定量計(jì)算，以指導(dǎo)材料的研究開發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。 ? 隨著顯微技術(shù)的發(fā)展及高速攝影技術(shù)的發(fā)展，對(duì) 材料的微觀動(dòng)態(tài)研究 已成可能并富有實(shí)際意義的。同時(shí)，力學(xué)性能與其它物理功能相結(jié)合也將是新型材料研究中一件有意義的工作。