浙大 材料的性能复习资料汇总

屈服现象的产生有关因素 随塑性变形的发生，位错能快速增殖

位错运动速率与外应力有强烈的依存关系

应变速率??b?v b为柏氏矢量，?为位错密度，v为位错运动平均速率。 位错运动速率取决于应力的大小。所以：要提高v就要较高的应力，这就是上屈服点。一旦塑性变形产生，位错大量增殖，?增加，位错运动速率必须下降，相

.应的应力也就突然降低，形成了下屈服点。此后大量位错中某些位错在切应力的作用下滑移，产生变形，当它们的运动受阻时，另一些位错在力的作用下开始运动，继续产生变形，由此形成了锯齿状曲折线段。

5）形变强化：其机理是金属在外力的作用下通过位错的滑移、孪生产生变形。由于大量的位错之间发生交互作用，位错的滑移受阻，要让位错继续滑移，使金属产生进一步的变形，就必须有更大的应力作用于材料。

材料有阻止继续塑性变形的抗力，即形变强化性能。

形变强化指数n大，塑性变形均匀，可防止局部塑变导致构件失效。 因为局部塑变强化，防止进一步塑变。

6）材料的强化

金属塑性变形的本质是位错的运动。金属的强化机理是如何使位错难以运动

1点阵阻力 ○2位错间交互作用产生的阻力 ○3位错与其他晶体缺陷交互阻力有：○

作用的阻力

1 固溶强化 ：溶质原子与位错之间产生交互等阻碍作用。

2 第二相强化：第二相质点周围形成应力场阻碍位错。

材料的强化 3 晶粒细化强化：位错运动须克服晶界阻力，位错在晶界附近塞

积，造成应力集中，激发相邻晶粒位错源开动引起宏观屈服应变。 4 相变强化：可通过处理获得高位错滑移阻力的组织结构而强化。

5无缺陷强化：如晶须等，制造少缺陷或无缺陷材料。 高分子可加入纤维、无机颗粒强化，形成交联作用，力的传递。，还可复合强化。 陶瓷强度高，只有弹性变形而无塑性变形，更多的是对其增韧而非强化。

5.5材料的蠕变

1）金属的蠕变是指在恒定的作用力下，即使应力低于弹性极限，也会发生缓慢塑性变形的现象，它是高温与应力对金属共同作用的结果。

高温是指>(0.4-0.5)Tm的温度。

蠕变曲线：分为过渡蠕变段、稳态蠕变段（蠕变速率是高温材料一个重要力学性能指标）、加速蠕变段。当温度或应力很小时，稳态蠕变段会很长。

2）蠕变变形机理：方式：

1位错滑移：○高温下位错通过热激活和空位扩散来克服某些短程障碍使变形不断产生，即软化。而塞积为强化。稳定时强化和软化同时发生，速率保持一定。 2晶界滑动：高温时晶界原子容易扩散，因此晶界受力易产生滑动，促进蠕变 ○

3空位扩散：在无力作用时，空位移动无方向性，拉力时空位会流动，扩散蠕○

变在金属接近熔点、应力较低的情况下进行。

3）高温变形指标：

蠕变极限（高温长期载荷作用下材料的塑性变形抗力）、松弛极限（总应变保持不变而应力随时间自行降低的现象为应力松弛，原因是时间增加，一部分弹性变形转变为塑性变形）、持久长度

4）高分子粘弹态：粘性流动的内在原因是高分子中分子间没有化学交联的线形高分子产生分子间的相对滑移。粘弹性分为静态粘弹性（固定应力下表现蠕变和应力松弛）和动态粘弹性（周期应力下的力学行为）。

5）超塑性是多晶材料在断裂前各向同性地显示极高拉伸伸长率的能力。

大的变形能力 材料的超塑性 无通常的应变硬化

应变速率敏感性高（有效抑制了超塑性变形中的拉伸失稳）

伸长率和应变速率敏感指数是评价材料超塑性的重要指标。

m-?曲线，II区m最大。III区晶内位错滑移起主要作用，也存在少量晶界滑动；I和II区晶内位错极少，II区以晶界滑动为主，I区以扩散蠕变为主。

超塑性变形机理不是晶内位错滑移，而是晶粒发生转动和晶界滑动，甚至换位。

5.6材料的硬度

硬度是材料表面抵抗外物压入时引起塑性变形的能力，它是衡量材料抵抗局部变形能力的参数。

压入法：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度 回跳法：肖氏硬度、里氏硬度 1）摩氏硬度

确定矿物间相对硬度的标准。 是半定量硬度，还包括铅笔硬度等

2）用一定压力将淬火钢球或硬质合金球压头压入试样表面，保持规定时间后卸除压力，于是在试件表面留下压痕，单位压痕表面积上所承受的平均压力即为布

。氏硬度值（HB）。

1压痕直径越大，则布氏硬度越低。 布氏硬度： ○

2先考虑试样的厚度—>确定压头直径。 ○

3HBS：压头为淬火钢球 HBW：压头为硬质合金钢球。 ○

4150HBS10/100/10 表示10mm直径淬火钢球加压100kgf，保持 ○

10s。

5优点：分散性小，重复性好。不受个别相和不均匀影响。 ○

6缺点：不宜进行无损测定，不能测定薄壁件或表面硬化层的硬 ○

度，不能测大件，压痕直径测定时间长，效率低。

3）洛氏硬度直接测量压痕深度，并以压痕深浅表示材料的硬度。

1分HRA、HRB直径为1.588(钢球为压头)、HRC直径为1.588[金洛氏硬度： ○

刚石压头，HRC=（0.2-e）/0.02，e=h1-h0]

2先加初载荷，再加主载荷，之后卸除主载荷。 ○

3优点：简单迅速，效率高，对试样表面损伤小，可用于成品检验。 ○ 4 缺点：重复性差，精度低。对成分不均匀敏感，重复性差。 ○

5表面层硬度：表面硬度计（满足薄零件或镀层） ○。可测渗层。

1HV=0.1891F/d2 d=(d+ d)/2。 4）维氏硬度： ○212不知厚度时，载荷从小到大进行试验。 ○

3金刚石四方角锥体压头，表示方法与HB一样。 ○

4优点： ○测量范围宽，能更好地测定薄件或膜层的硬度，精度高。 5缺点：操作不方便。 ○

5）显微维氏硬度（HV）和努氏硬度（HK）：测定微小部件或极小区域内的物质，以及陶瓷等脆性材料。显微维氏硬度实际上是小载荷的维氏硬度。 努氏（HK）为金刚石长菱形压头。

6）肖氏硬度又叫回跳硬度，测定原理是将一定质量的具有金属石圆头或钢球的

标准冲头从一定高度h0自由下落到试样表面，回跳到h。硬度值大小取决于材料的弹性性质。

1HS=Kh/h K为肖氏硬度系数 h为下落高度，h为回跳高度。 ○002弹性越大，塑性变形越小，硬度值越大。 ○

3弹性模量不同的材料不能相互比较。 ○

4优点：操作简便、测量迅速、压痕小、仪器携带方便。 ○

5缺点：重复性差，精度低。 ○

里氏硬度：HL=1000vR/vA ， vR为冲击体回弹速度，vA为冲击体冲击速度 在大件和现场中应用广泛。

邵氏硬度：HA表示，是将一定形状的钢制压针，在载荷作用下压入试样表面，当压足平面与试样表面紧密贴合时，测量压针相对与压足平面的伸出长度。 第六章

材料的断裂和磨损

1）断裂都经过裂纹形成与裂纹扩展两个阶段。

2）根据断裂形成的微观机理：断裂包括解理断裂、沿晶断裂、延性断裂。 3）根据裂纹扩展路径：包括穿晶断裂、沿晶断裂。

4）断裂韧度K1c可用来衡量材料中存在裂纹时断裂的难易程度。

不易断裂的材料韧性好。

不考虑裂纹：断裂难易是由断裂强度大小决定。

存在裂纹：断裂强度高的材料反而可能容易发生断裂。

1 断裂失效 1/3 ○

2 腐蚀失效 1/3 材料失效 ○

3 磨损失效 1/3 ○（磨损是材料在外力和环境作用下发生质量损失导致部件失效）

6.1材料的断裂

1）脆性断裂：断裂前无塑性变形。

1脆性断裂的宏观特征是断裂前不发生塑性变形，○而且裂纹的扩展速度很快，在无明显的征兆下突然断裂。

2脆性材料的断裂面一般与正应力垂直，○断口平齐而光亮，常呈放射状或结晶状。

3解理断裂是在拉应力作用下，○原子间结合键遭到破坏，严格沿一定的结晶学平面，即解理面劈开而造成的，解理面一般是表面能最小的面。

4不同高度的平行解理面构成解理台阶，形成“河流状花样”○。河流的流向与裂纹扩展方向一致，因而可由河流反方向去寻找裂纹源。

5“舌状花样”是解理裂纹沿孪晶界扩展而留下的舌状凸台或凹坑。 ○

6沿晶裂纹是指裂纹断裂过程中裂纹沿晶界扩展。断口一般为冰糖状。 ○

晶界有脆性第二相；有害杂质晶界偏聚；环境导致晶界弱化应力腐蚀开裂、高温蠕变断裂等。

2）韧性断裂