材料性能学演示文稿

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1、材料性能学课件材料性能学课件绪绪 论论一、本课程的性质和内容一、本课程的性质和内容1 1性质：材料性能学是金属材料专业的一门必修专业课，以材料科学性质：材料性能学是金属材料专业的一门必修专业课，以材料科学基础、热处理、工程力学及大学物理知识为基础。基础、热处理、工程力学及大学物理知识为基础。材料的性能：（材料的性能：（1 1）工艺性能：铸造性能、压力加工性能、焊接性能等；）工艺性能：铸造性能、压力加工性能、焊接性能等； （2 2）使用性能：力学性能、物理性能、化学性能。）使用性能：力学性能、物理性能、化学性能。从其被使用的性能特征而言分为结构材料和功能材料。从其被使用的性能特征而言分为结构材料

2、和功能材料。结构材料：以力学性能（一般是指强度、塑性）为主要技术指标应用的结构材料：以力学性能（一般是指强度、塑性）为主要技术指标应用的材料。材料。例：钢材：屈服强度例：钢材：屈服强度S S、强度极限、强度极限b b、延伸率、延伸率绪绪 论论 功能材料：以物理、化学性能为主要技术指标应用的材料。功能材料：以物理、化学性能为主要技术指标应用的材料。例：例：电热材料（电阻率电热材料（电阻率）、磁性材料（磁导率）、磁性材料（磁导率、矫顽力、矫顽力HC）等。）等。金属材料粉末冶金方向：粉末冶金材料：粉末冶金结构材料；硬质合金；磁性材料等。金属材料粉末冶金方向：粉末冶金材料：粉末冶金结构材料；硬质合金；

3、磁性材料等。硬质合金：烧结工艺（热容）、钴的含量（饱和磁化强度）、硬质合金：烧结工艺（热容）、钴的含量（饱和磁化强度）、WC颗粒、硬度、矫顽力颗粒、硬度、矫顽力HC2内容：第内容：第111章章 力学性能：材料在静载条件下的弹性变形、塑性变形和断裂过程，材料的硬度、力学性能：材料在静载条件下的弹性变形、塑性变形和断裂过程，材料的硬度、断裂韧性、疲劳性能、磨损性能、材料的高温力学性能及材料的强韧化方法等；断裂韧性、疲劳性能、磨损性能、材料的高温力学性能及材料的强韧化方法等； 第第1214章章 物理性能：热学性能、磁学性能、电学性能物理性能：热学性能、磁学性能、电学性能绪绪 论论二、学完本课程后应达

4、到的要求（学习本课程的目的）二、学完本课程后应达到的要求（学习本课程的目的）1掌握主要力学性能和物理性能的基本概念、物理本质、掌握主要力学性能和物理性能的基本概念、物理本质、变化规律及性能指标的工程意义；变化规律及性能指标的工程意义；2理解各种因素对金属材料力学性能和物理性能的影响。理解各种因素对金属材料力学性能和物理性能的影响。即掌握环境因素和金属材料成分、内部组织结构因素即掌握环境因素和金属材料成分、内部组织结构因素对性能的影响；基本掌握提高材料性能指标、充分发对性能的影响；基本掌握提高材料性能指标、充分发挥材料性能潜力的主要途径；挥材料性能潜力的主要途径；3 .了解材料性能的测试原理、方

5、法及仪器设备了解材料性能的测试原理、方法及仪器设备4具有初步的材料失效分析、合理选材、用材及新材料具有初步的材料失效分析、合理选材、用材及新材料的技能。的技能。绪论三、本课程的特点及主要参考书三、本课程的特点及主要参考书物理知识要求有一定的深度。理论性较强；同时应该是一门实验物理知识要求有一定的深度。理论性较强；同时应该是一门实验检测课。章与章之间较独立，但内容安排上有一定的规律性。检测课。章与章之间较独立，但内容安排上有一定的规律性。第一篇 材料的力学性能第一篇 材料的力学性能1：退火低碳钢：退火低碳钢 1：有机玻璃：硬而脆：有机玻璃：硬而脆 2：正火中碳钢：正火中碳钢 2：纤维增强热固塑料

6、：纤维增强热固塑料：3：高碳钢：高碳钢 硬而强硬而强但弹性模量但弹性模量 3：尼龙：硬而韧：尼龙：硬而韧基本相同基本相同 4：聚四氟乙烯：软而韧：聚四氟乙烯：软而韧 第第1章章 金属材料的弹性变形金属材料的弹性变形 一、弹性变形力学性能指标一、弹性变形力学性能指标1、弹性模量、弹性模量E：表示材料抵抗弹性变形的能力，即材料在弹性变形：表示材料抵抗弹性变形的能力，即材料在弹性变形范围内，产生单位弹性应变所需应力。范围内，产生单位弹性应变所需应力。2、弹性极限、弹性极限e：表示材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。：表示材料只发生弹性变形所能承受的最大应力。3、比例、比例极限极限p：表示材料在弹性

7、变形阶段，应力与应变成正比的最：表示材料在弹性变形阶段，应力与应变成正比的最大应力。大应力。4、弹性比功、弹性比功e：表示金属材料吸收变形功而又不发生永久变形的能：表示金属材料吸收变形功而又不发生永久变形的能力，在数值上力，在数值上e=ee 2=e2 2E、刚度、刚度EA0：表示材料在外载荷作用下：表示材料在外载荷作用下抵抗弹性变形的能力。抵抗弹性变形的能力。二、影响弹性模量的因素二、影响弹性模量的因素1、键合方式和原子结构、键合方式和原子结构化学键大于物理键：共价键、金属键、离子键大于分子键化学键大于物理键：共价键、金属键、离子键大于分子键结合力强的弹性模量大。结合力强的弹性模量大。第第1章

8、章 金属材料的弹性变形金属材料的弹性变形2、晶体结构、晶体结构单晶体呈现各向异性（钨除外），多晶体呈现各向同性单晶体呈现各向异性（钨除外），多晶体呈现各向同性伪等向性伪等向性铁的单晶体：铁的单晶体：晶向晶向E=270000MPa 晶向晶向E=125000MPa铁的多晶体：铁的多晶体：E=135000MPa钨皆为：钨皆为： E=384600MPa3、化学成分、化学成分合金的弹性模量取决于组元的性质、结构及组元之间的结合方式、组织合金的弹性模量取决于组元的性质、结构及组元之间的结合方式、组织4、微观组织、微观组织合金成分不变时，组织对合金成分不变时，组织对弹性模量影响很小，晶粒大小对弹性模量无影响

9、。弹性模量影响很小，晶粒大小对弹性模量无影响。5、温度、温度温度升高，原子间距增大，体积膨胀，原子间结合力下降，弹性模量下降。温度升高，原子间距增大，体积膨胀，原子间结合力下降，弹性模量下降。第第2章章 金属材料的塑性变形金属材料的塑性变形一、塑性变形机理一、塑性变形机理1、单晶体塑性变形的主要方式：滑移和孪生、单晶体塑性变形的主要方式：滑移和孪生塑性变形塑性变形滑移滑移位错的运动位错的运动阻碍位错运动的因素阻碍位错运动的因素晶体缺陷晶体缺陷晶体缺陷：点缺陷：空位、间隙原子、置换原子晶体缺陷：点缺陷：空位、间隙原子、置换原子 线缺陷：位错线缺陷：位错 面缺陷：面缺陷：2、多晶体塑性变形的特征：

10、、多晶体塑性变形的特征：1）塑性变形的非同时性和非均匀性：材料的表面优先和处于软位向的滑移）塑性变形的非同时性和非均匀性：材料的表面优先和处于软位向的滑移系优先；系优先；2）晶界的影响和晶粒位向差的影响）晶界的影响和晶粒位向差的影响晶界对位错运动有阻碍作用晶界对位错运动有阻碍作用晶粒之间相互阻碍和协调晶粒之间相互阻碍和协调霍耳霍耳佩奇公式：佩奇公式：s=i+kd-1/2第第2章章 金属材料的塑性变形金属材料的塑性变形二、屈服强度和强度极限二、屈服强度和强度极限1、屈服强度、屈服强度s及条件屈服强度及条件屈服强度0.2屈服强度屈服强度s：表示材料不发生明显的塑性变形所能承受的最大工程应力。：表示

11、材料不发生明显的塑性变形所能承受的最大工程应力。条件屈服强度条件屈服强度0.2：表示材料在标距长度内发生：表示材料在标距长度内发生0.2%的残余工程应变时工程的残余工程应变时工程应力。应力。2、强度极限（抗拉强度）、强度极限（抗拉强度）b强度极限强度极限b：表示材料在拉断前所能承受的最大工程应力。：表示材料在拉断前所能承受的最大工程应力。三、塑性：材料在断裂前产生塑性变形的能力。三、塑性：材料在断裂前产生塑性变形的能力。1、塑性的意义、塑性的意义1）可使得材料通过塑性变形产生的应变硬化提高抗过载能力，）可使得材料通过塑性变形产生的应变硬化提高抗过载能力，2）保证材料塑性变形的顺利进行）保证材料