材料結(jié)構(gòu)及其性能-展示頁
2024-08-30 23:30本頁面
【正文】 ? 材料的力學性能是指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的各種特性 ， 如彈性 、 塑性 、 韌性 、 強度 、 硬度等 。 ? 所謂材料的工藝性能是指材料在投入生產(chǎn)的過程中 ， 能承受各種加工制造工藝而不產(chǎn)生瑕疵或廢品所應(yīng)具備的性能 。為了保證由材料制成的產(chǎn)品（或器件）能正常使用而應(yīng)具備的性能，稱為材料的使用性能。 ? c. 參量：性能必須量化 ， 就是說定量表達其行為 材料本身是一個系統(tǒng) ， 其性能是系統(tǒng)的功能 ，即為材料系統(tǒng)的輸出 ， 影響材料性能的外界條件是系統(tǒng)的輸入 ， 分析系統(tǒng)輸入和輸出的方法主要有三種： ? 黑箱法 —— 不考慮結(jié)構(gòu) ? 相關(guān)法 —— 建立結(jié)構(gòu) 、 性能關(guān)系 ? 過程法 —— 從性能的過程去控制性能 制造有用器件的 —— 性能判據(jù) “ 有用 ” 材料具有較好為人類服務(wù)的 “ 使用性能 ” “ 制造 ” 材料具有較好的 “ 工藝性能 ” 材料的性能可分為使用性能和工藝性能。 ? a. 行為：有多少行為 ， 有多少性能 如用表征材料在外力作用下拉伸行為的應(yīng)力 —應(yīng)變曲線 ， 采用屈服 、 縮頸 、 斷裂等行為 ， 便分別有屈服強度 、 抗拉強度 、 斷裂強度等力學性能 。（赫爾姆霍茲 《 英漢辭海 》 ） 。 “ 材料 ” 的判據(jù)： a. 可為人類社會接受地 — 資源 、 環(huán)保等判據(jù) b. 經(jīng)濟地 —— 經(jīng)濟判據(jù) c. 制造有用器件的 —— 性能判據(jù) 性能的內(nèi)涵： 材料的性能是一種參量 ， 用于表征材料在給定外界條件下的行為 。 除了上述微觀結(jié)構(gòu)組成類型外，還有各種不同的相組織、 位錯等結(jié)構(gòu)類型 影響顯微結(jié)構(gòu)的主要因素 ?原料 ?制備 /加工工藝 思考題：材料結(jié)構(gòu) 性能 制備工藝之間的關(guān)系 材料： 可為人類社會接受而又能經(jīng)濟地制造有用器材的物質(zhì) 。它們并非是在制造過程中有意加入的而是在熱處理過程中由材料本身析出的。 ?彌散相則是指在某些基材中有意加人的細小固體物相 ， 例如在鎳基合金基體中加入 Y203粉末以提高其高溫強度；在塑料中加入膠顆粒以提高韌性 。 ?某些材料則會大量引入氣孔。 一般是制造缺陷或由于工藝過程不完善所產(chǎn)生的缺陷 (如陶瓷燒結(jié)和燒成中的殘留氣孔 )。 常利用這種現(xiàn)象 ，有意地加入一些雜質(zhì) ， 使其集中分布在晶界處以改善材料性能 。 如陶瓷材料的破壞大多是沿晶界斷裂的 。 象陶瓷這類材料 ， 初始裂紋尺寸與晶粒大小相當 ， 所以晶粒越小 ， 初始裂紋尺寸就越小 ， 這有利于強度的提高 。 例如 。 ?單晶體就是一個大晶粒 ， 所以其顯微結(jié)構(gòu)是均一的 。 ?多晶材料中晶粒有時具有明顯的擇優(yōu)取向 ， 常常成為織構(gòu) 。 ?通常 ， 多晶是由隨機取向的晶粒構(gòu)成 ， 晶粒之間由晶界隔開 。 ? 對陶瓷材料和高分子材料還包括晶相及非晶相 (玻璃相 )的分布；氣孔的尺寸、數(shù)量與位置，各種雜質(zhì)、添加物、缺陷、微裂紋的存在形式及分布； ? 對金屬材料還包括共晶組織、馬氏體組織等。 鋼的晶粒度級別圖 一級 三級 二級 四級 顯微組織的組成類型及性狀 ? 顯微組織是決定材料各種性能最本質(zhì)的因素之 — 。 所以 ， 通常所講的顯微結(jié)構(gòu) ，實際上包含了亞顯微結(jié)構(gòu) 。 ? “ 顯微結(jié)構(gòu) ” ：在光學 /電子顯微鏡下分辨出的試樣中所合相的種類及各相的數(shù)量 ， 顆粒的形狀 、 大小 、分布取向和它們相互之間的關(guān)系 ， 稱為顯微結(jié)構(gòu) 。 ?電子顯微鏡分辨率可提高到 m， 即l0nm， 觀測的結(jié)構(gòu)稱為 “ 超微結(jié)構(gòu) ” 或 “ 亞顯微結(jié)構(gòu) ” 。 兩個限定： 1. 所能分辨的尺度 2. 所能觀察到的結(jié)構(gòu)內(nèi)容 一、顯微結(jié)構(gòu)的概念及組成類型 材料的顯微結(jié)構(gòu) ? ? 肉眼或借助放大鏡和實體顯微鏡只能分辨大于， 即大于 100μ m的物體 ， 所觀測到的結(jié)構(gòu)稱為 “ 宏觀結(jié)構(gòu) ” 或 “ 大結(jié)構(gòu) ” 。第一章 概 論 ?顯微結(jié)構(gòu)的概念及組成類型 ?材料性能的分析方法與 分類 ?性能的分析方法 ?性能的分類 ?材料顯微結(jié)構(gòu)的分析與表征 ?顯微結(jié)構(gòu)的分析原理 ?顯微結(jié)構(gòu)的表征 ?材料性能與表征技術(shù)展望 提 要 材料的化學組成和顯微結(jié)構(gòu)是決定材料性能及應(yīng)用效果的本質(zhì)因素 ， 研究材料的顯微結(jié)構(gòu)特征及其演變過程以及它們與性能之間的關(guān)系 ， 是現(xiàn)代材料科學研究的中心內(nèi)容之一 。 顯微結(jié)構(gòu)原始定義：顯微鏡下觀察到的結(jié)構(gòu)。 ? 光學顯微鏡的最大分辨率可達 m左右，觀測到的結(jié)構(gòu)稱為 “ 顯微結(jié)構(gòu) ” 。 ?用高分辨率透射電鏡則可觀察到物質(zhì)的分子 、原子 ， 直接研究品格點陣 ， 這種結(jié)構(gòu)被稱為“ 微觀結(jié)構(gòu) ” 。 ? 這里所稱顯微結(jié)構(gòu)包括了亞顯微結(jié)構(gòu) ， 但不含宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的內(nèi)容 。 ? 顯微結(jié)構(gòu)的定義和尺度界定應(yīng)以現(xiàn)代儀器的分辨力的提高而延伸 。 ? 材料顯微組織主要包括多晶材料中晶界的特征及多晶中晶粒的大小、形狀和取向。 1．晶粒及晶界 晶粒是多晶材料中晶相的存在形式和組成單元 。 晶界具有無規(guī)多面體的截面圖像 。 如金屬材料在軋制過程中常會產(chǎn)生織構(gòu) 。 ?晶粒的形狀及大小對材料的性能影響很大 。Si3N4陶瓷的晶粒呈針狀 ， 而 Si3N4陶瓷晶粒呈粒狀或短柱狀 ， 前者的抗折強度 (650 MPa)要比后者(374MPa)幾乎大一倍 。
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