工程材料—ch10-機械零件失效與選材(參考版)
2024-09-03 10:53本頁面
【正文】 （四）環(huán)境與資源原則 1. 能源和資源消耗少 世界能源儲藏量 石油 天然氣 煤 鈾 可開采儲量 9970億桶 138萬億 m3 1， 039， 272噸 200萬噸 可開采年限 64年 219年 74年 主要產(chǎn)地及儲量比例 中東 % 獨聯(lián)體、中東 70% 美、蘇、中、澳 70% 重要金屬的世界儲量 儲量（ 106t） 可用年數(shù) 再生率 (%) Fe 1 106 109 Al 1170 35 Cu 308 24 Zn 123 18 Mo 36 Ag 14 Cr 775 112 Ti 147 51 2. 環(huán)境污染小 材料 礦物燃料能耗 排碳量 MJ/Kg MJ/m3 Kg/t Kg/m3 木材 ~ 750~1390 30~56 15~28 混凝土 4800 50 120 鋼材 35 266,000 700 5320 一次鋁 435 1,100,000 8700 22,000 再生鋁 13 33,000 一定性能水平下的材料能耗 木材 混凝土 鋼 塑料 鋁、鎂及鈦合金 Eρ/?b 24 145 100~500 4751002 7101029 E──生產(chǎn)每公斤材料的能耗 ρ──材料密度 ?b──抗拉強度 生產(chǎn)各種材料消耗的能量及碳的排放量 。我國材料費用在機械產(chǎn)品成本中占的比例，普遍高于國外同類產(chǎn)品的比例。 2. 提高材料的利用程度，降低制造過程中的材料消耗量，無疑是一種更實際的選擇。 流動成形、切削成形、連接成形 在各階段會有變化，并可借助于熱處理及表面改性處理進行性能的重塑。 一旦發(fā)現(xiàn)不能很經(jīng)濟地將選用的材料加工成所要求的形狀，那么已選定的材料將變得毫無意義。 ——采用過大的安全系數(shù)， ——過分依賴手冊，把材料看成一種抽象的性能 ——傾向于選用所謂“萬能材料” 現(xiàn)代設計隨著設計理論的完善和設計過程的計算機化，材料在更加接近失效極限的范圍內(nèi)使用，選材的難度也越來越大。 傳統(tǒng)的設計觀念把選材歸入設計過程的后期： 1. 以前的大多數(shù)設計中創(chuàng)新部分很少； 2. 設計的理論基礎很不完善，設計中存在著許多未知因素。軌頭嚴重磨耗、壓潰等則主要與鋼軌的強度與負荷有關。 ? 鋼軌使用初期出現(xiàn)的縱向劈裂等主要與鋼軌的內(nèi)部和表面質(zhì)量有關，如非金屬夾雜物、白點、偏析、殘余縮孔、翻皮、折疊等引起的核傷。 （ b）疲勞源在軸表面，由表面加工缺陷引起缺口效應，致使裂紋萌生。 （ a）纖維狀韌性宏觀斷口 （ b）微觀典型韌窩形貌 圖 韌性斷口的宏觀及微觀形貌 疲勞斷口 （ a）疲勞斷口宏觀形貌（ b）疲勞斷口示意圖（ c）
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