材料物理性能教学教材

料物理性

材能

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1.根据受力应变特征材料分为：脆性材料，延性材料，弹性材料。 2.材料受载荷后形变的三个阶段：弹性形变，塑形形变，断裂

3.弹性模量：材料在弹性变形阶段内正应力和对应的正应变的比值。意义：反映材料抵抗应变的能力，是原子间结合强度的标志。影响因素（键合方式，晶体结构，温度，复相的弹性模量）。机理：对于足够小的形变应力与应变成线性关系，系数为弹性模量，物理本质是原子间结合力抵抗外力的宏观表现，弹性系数和弹性模量是反映原子间结合强度的标志。

4.滞弹性：固体材料的应变产生与消除需要有限的时间，这种与时间有关的弹性称为滞弹性。衡量指标：应力弛豫和应力蠕变。应力弛豫：在持续外力作用下发生形变的物体在总变形值保持不变的情况下，徐变变形增加使物体的内部应力随时间延续而逐渐减少的现象。应力蠕变：固体材料在恒定荷载下变形随时间延续而缓慢增加的不平衡过程。

5.塑性形变指一种在外力移去后不能回复的形变。滑移系统：滑移方向和滑移面。产生条件：a-（几何条件）面间距大滑移矢量小 b（静电条件）每个面上是同种电荷原子，相对滑移面上的电荷相反。无机非材料不产生原因：a.滑移系统少；b.（位错运动激活能大）位错运动需要克服的势垒比较大，位错运动难以实现。施加应力，或者由于滑移系统少无法达到临界剪应力，或者在达到临界剪应力之前就导致断裂；c.伯格斯矢量大。

6.高温蠕变定义：材料在高温下长时间受到小应力作用出现蠕变现象。影响因素：温度和应力。机理：a晶格机理（位错攀移理论，由于热运动位错线处一列原子移去或移入，位错线向上移一个滑移面。）b扩散蠕变理论（空位扩散流动，应力造成浓度差，导致晶粒沿受拉方向伸长或缩短引起形变）c晶界机

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理（多晶体蠕变，高温下晶界相对滑动，剪应力松弛，有利蠕变。低温下晶界本身是位错源，不利蠕变）

7.理论断裂强度：理论下材料所能承受的最大应力。实际强度：实际情况中材料在外加应力作用下，沿垂直外力方向拉断所需应力。

8.断裂韧性：是材料的固有性能，由材料的组成和显微结构所决定，是材料的本征参数。物理意义：反映了具有裂纹的材料对外界作用的抵抗能力。 9.微裂纹能量判据：弹性应变能的变化率等于或大于裂纹扩展单位裂纹长度所需的表面能增量，裂纹失稳而扩展。脆性断裂本质：微裂纹的快速扩展。 10.亚临界裂纹扩展：脆性材料在受到低于其临界应力的使用应力作用下裂纹扩展取决于温度，应力和环境介质，随着时间的推移而缓慢扩展。机理：环境介质的作用引起裂纹的扩展；高温下裂纹尖端的应力空腔作用。 11.预测材料寿命方法：无损探伤法和保证试验法

12.材料强度影响因素：a内在因素：材料的物性，如弹性模量，热膨胀系数，导热性，断裂能 b显微结构：相组成、晶界（晶相、玻璃相、微晶相）、晶粒尺寸（尺寸小强度大）、气孔（有气孔强度小）、微裂纹（长度、尖端的曲率大小）c外在因素：使用温度（先不大后温度升高强度降低最后出现塑性形变）、应力、气氛环境、试样的形状大小（越大强度越低）、表面（例如：无机材料的形变滖温度升高而变化的情况）d.工艺因素：原料的纯度粒度形状、成型方法、升温制度、降温速率、保温时间、气氛及压力等。

13.提高强度改善韧性原则：在一定条件下，晶体中的滑移系统数目及可动程度都是物质本质结构所决定，脆性本质难以改变，要从脆性的根源和量度入手。关键是：提高材料的断裂能，便于提高抵抗裂纹扩展的能力；减小材料内部所

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