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材料科学与工程基础——力学ppt

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材料科学与工程基础——力学ppt

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这是一个关于材料科学与工程基础——力学ppt,主要介绍固体材料的力学性能、金属的力学状态、聚合物的力学状态、应力和应变。欢迎点击下载哦。

电气石
电气石的优点:
单晶体电气石最大的特点是能够永久性产生0.06mA的微弱电流,与通过人体神经的电流类似,促使血液循环顺畅。(利用电气石的负离子和红外线功能可治愈烦恼女性多年的四肢冰冷症、肩膀痛、腰痛、生理痛及神经痛等。)
电气石的优点不仅仅是产生电流,只要善加利用,就可得到各种效果,具有其他矿物所没有的优点,其特性大致分为下列五种。
(1) 产生负离子
负离子又称为[ 空气的维生素 ],具有调节人体离子平衡作用,能使身心放松,活化细胞,提高自然治愈率等作用,并能抑制身体的氧化或老化,现代的环境具有许多促使正离子生成的要因,身体经常处于紧张状态,因此,负离子是现代人不可或缺的物质,此外,负离子也具有除臭的功效。
(2) 电解水
水电解后,能获得界面的活性作用、氯的安定化、铁的钝化(预防红色铁锈生成而发生红水)、水的还原化、去除二氧化硅与粘合物(微生物集合体)等各种效果。电气石与水反应,就能处理连化学洗剂和化学物质都很难处理的问题。
(3) 缩小水分子束
水分子(H2O)并非单独存在,其分子会相互结合,形成分子束。分子束较小的水能去除氯或不纯物,味道佳,而且能够提高身体的渗透力。
(4) 放射远红外线(波长4—14微米的红外线)
远红外线能够渗透到身体深层部位,温暖细胞,促进血液循环,使新陈代谢顺畅。电气石远红外线发射力将近100%,数值较其他矿物高。
(5) 含有有效微量矿物质
6.1 固体材料的力学性能
强度、弹性、硬度、塑性和韧性等。
建立模型和给出定量的处理方法。
借助微观分析,探索材料力学性能的实质,以便能动地改进和提高材料的力学性能。
非晶态合金,具有很高的硬度和强度,延伸率很低而并不脆。
升高到玻璃化温度,粘度明显降低,原子可动性显著增大,发生晶化而失去非晶态结构。
合金元素降低弹性模量。
但如形成高熔点、高弹性模量的第二相质点,则可提高弹性模量。铝合金中的硅;但第二相合金的含量增多,将使塑性大幅度降低,加工困难。
(1)玻璃态  链段的运动处于“冻结”状态,只有侧基、链节、链长、链角的局部运动,高模量(1091010Pa)和小形变(1%),具有虎克弹性行为,质硬而脆。玻璃化转变区域,链段运动“解冻”,链构象转变,进行延缩,力学松弛行为,坚韧的力学特性。
(2)高弹态  高弹性、链段的热运动充分发挥,弹性模量下降(105106Pa左右)。在较小的应力下,即可发生很大的形变,除去外力,形变可迅速恢复,故称为高弹性或橡胶弹性。 104Pa左右表现粘性和弹性形变。
具有三维网络结构的微交联聚合物,则不发生粘性流动,只有高弹行为;而高交联度的聚合物既无粘性流动也无高弹行为;线型聚合物高弹态的温度随分子量的增大而增大。分子量过小的聚合物无高弹态。
应力腐蚀与氢脆
机器零件受介质腐蚀和静应力联合作用而失效,这种现象称为应力腐蚀破坏。
固体材料在环境介质恶劣时,受应力作用而发生破坏的现象比单纯应力或单纯介质的破环严重得多。
一些金属材料在应力腐蚀过程中,通常会产生金属吸氢而引起的脆性破坏,即所谓氢脆现象。
氢脆对高强度钢和弹性制件的危害特别大,在人们没有认识氢脆的危害以前,曾经因为氢脆的实际存在而造成过许多严重的质量事故,造成严重的设备损坏和人员伤亡事故。因此在认识到氢脆的严重危害性以后,防止氢脆就成为电镀等有渗氢可能的加工工艺的一项重要指标。
二战时期,英国为了抵御德国军队的侵略,设计了喷火式战斗机与之抗衡。不料试飞时,螺旋桨轴突然断了,机毁人亡。一时间英国上下手足无措。后来年仅27岁的中国留学生李薰,因为具有创新意识、动手能力强而被推荐研究该战斗机。
李薰历时半年,找到了问题的根源:任何材料如果本身有一些裂痕,通过振动或抖动将产生更大的裂纹。英国多雨,天气比较潮湿,氢原子侵入钢制的飞机主轴的空间或间隙里,在一定条件下,氢原子遇到碰撞,变成分子,体积发生膨胀,使钢断裂。由此他提出了氢脆原理,找到了解决问题的出口,帮助英国成功设计了喷火式战斗机,为击败德军入侵立功。
A 脆性断裂的宏观特征是断裂前无明显的塑性变形(永久变形),吸收的能量很少,而裂纹的扩展速度往往很快,几近音速。脆性断裂与解理断裂和晶间断裂并不是同义词,前者指宏观状态,后者是断裂的微观机制。
(1)解理断裂:是材料在拉应力的作用下,由于原子间结合键遭到破坏,严格地沿着结晶学平面(解理面)劈开而造成的。表面能最小的晶面且往往是低指数的晶面。
(2)准解理断裂:多在马氏体回火中细小的碳化物质点影响裂纹的产生和扩展。
(3)晶间断裂:是裂纹沿晶界扩展的一种脆性断裂。总是沿着消耗能量最小,即原子结合力最弱的区域进行。
c=[2E(s+p)/()]1/2
c=[2Ep/()]1/2  ;  c() 1/2 =(2Ep)1/2; 其中c(为裂纹扩展所需的应力,即临界断裂应力,为裂纹长度的一半,p单位体积的塑性功(粘性力),E为杨氏模量。 (2Ep)1/2; 为常数,令
Kc =c() 1/2 =(2Ep)1/2; Kc 为临界应力强度因子,其单位是N.m-3/2。
对应于I型断裂,裂纹尖端的应力强度因子为KI,将随裂纹扩展而渐增,当KI达到临界值时构件中的裂纹将发生突然失稳扩散。KI的临界值称为材料的断裂韧性。若裂纹尖端处于平面应变状态,则断裂韧性值最低,称为平面应变韧性KIC,相应的KC可称为平面应力断裂韧性。
对于无限宽的薄板,KIc =c() ½,其单位为MPa.m1/2。
一般情况可写为:KI =Y() ½,
KIc =Yc() ½,Y为裂纹形状因子,是一个无量纲的系数,与裂纹形式、加载方式、试样几何因素有关。 KIc比常规机械性能指标大大地前进了一步。
KIc是KI的最低值(KI)min,KIKIC
D  断裂韧性的测定 KIC的测试 KIC是裂纹在线弹性条件下,裂纹尖端处于三轴拉伸的平面应变状态发生失稳扩展的材料的最小阻力。P303表格。
E 影响断裂韧性的指标 细化晶粒是强度和韧性同时提高的有效手段。
6.1.6.1 布氏硬度
是应用最广泛的压痕型硬度试验法之一。测定布氏硬度是用一定的压力将淬火钢球或硬质合金球压入试样表面,保持规定的时间后卸除压力,于是在试件表面留下压痕.单位压痕表面积S上所承受的平均压力,即定义为布氏硬度值.
HB=P/S=P/hD=2P/  D[D-(D2-d2)1/2]
6.1.6.2 洛氏硬度
也是一种压痕测定硬度的方法,用压痕深度t来表征材料的硬度;压头有两种圆锥角是120的金刚石圆锥体;直径D=1.588mm的淬火钢球.
HR=K-t/0.002,金刚石圆锥头时K=100,淬火钢球K=130.
6.1.6.3 维氏硬度
布氏硬度测定要求满足P/D2为定值才能使其硬度值统一,而洛氏硬度的各种标尺则干脆不能统一,维氏硬度则正是针对这两个方面的缺点而设计的.
采用金刚石的四方角锥体为压头,四方角锥体两相对面的夹角为136.
已知载荷P,测定出压痕两对角线长度后取平均值d,代入下式即可求得HV,一般不标注单位。
HV=2psin(136/2)/d2=1.8544P/d2
P=5, 10, 20, 30, 50和100kgf (1kgf=9.8N)
6.1.6.4 显微硬度
前面的肖氏、洛氏及维氏硬度三种硬度试验法由于载荷较大,只能测得材料组织的平均硬度值。扩散层组织、偏析相,硬化层深度以及极薄件,脆性的陶瓷材料等测定均无法胜任。维氏显微硬度,努氏显微硬度。
6.1.6.5 肖氏硬度 回跳硬度。
HS=K(h/h0)

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《材料科学与工程基础——力学ppt》是由用户橘淮北于2016-12-06上传,属于高校大学PPT。

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