材料性能学第一章1

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1、材料性能学第一章材料性能学第一章1.1.1、材料单向静拉伸试验、材料单向静拉伸试验n 材料力学性能研究的重要任务，就是研究材料在受载过程中变形和断裂变形和断裂的规律 作为一种重要手段，单向静拉伸试验单向静拉伸试验是工业生产和材料科学研究中应用最广泛的材料力学性能试验方法n 通过拉伸试验可以揭示材料在静载作用下的应力应力应变关系及常见的应变关系及常见的3种失效形式（种失效形式（过量弹性变形、塑性过量弹性变形、塑性变形和断裂变形和断裂）的特点和基本规律，还可以评定出材料的基本力学性能指标，如屈服强度、抗拉强度、伸长率和屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率等断面收缩率等 这些性能指标既是材料的工程

2、应用、构件设计和科学研究等方面的计算依据，也是材料的评定和选用以及加工工艺选择的主要依据2n材料的单向静拉伸试验通常是在室温、大气环境下按常规的试验标准，采用规定试样沿轴向缓慢施加单向拉伸载荷，使其伸长变形直到断裂WDW-200电子万能试验机1.1单向静拉伸试验单向静拉伸试验31.1 单向静拉伸试验单向静拉伸试验n在拉伸过程中，随着载荷的不断增加，圆柱试样的长度将不断的增加，这些量的变化可由试验机上安装的自动绘图机构连续描绘出，拉伸力F和绝对伸长量L的关系曲线，直至试样断裂如图11所示。45工程应力工程应力工程应变工程应变n应力 单位：MPa（MN/m2）或Pa（N/m2） F载荷 A0试样的

3、原始横截面积n应变 L试样长度方向上的伸长量 L0试样原始标距长度6n应力应变曲线（工程应力应变曲线）应力应变曲线（工程应力应变曲线）n工程应力一应变曲线对材料在工程中的应用是非常重要的，根据该曲线可获得材料静拉伸条件下的基本力学性能指标，可提供给工程设计或选材应用时参考 1.2 拉伸曲线拉伸曲线7 拉伸开始后，试样的绝对伸长量随力F的增加而增大n弹弹性性变变形形：e点以下为弹性变形阶段。即卸载后可以恢复原状。在P点以下拉伸力F和伸长量L呈直线关系，又称线弹性变形。P点以上e点以下曲线开始偏离直线。但是只要e点以下都可以恢复原状，故称为弹性变形阶段弹性变形阶段；n塑塑性性变变形形: e点到K点

4、，即使卸载试样也会产生不可恢复的永久变形（残余变形），称为塑塑性变形阶段性变形阶段；PesBK？如何确定残余变形量多少？ 如在B点卸载，一部分弹性变形会恢复，剩下不会恢复的则为残余变形量。从卸载点出发沿平行于弹性变形阶段的方向画线（如图中虚线部分），则与x轴相交点所表示的应变量即为残余变形量。 在K点卸载？8塑性变形阶段（塑性变形阶段（重点内容重点内容）：n微塑性变形：微塑性变形：e点到s点之间。只有少量塑性变形，小于110-4。较难测量。n屈服现象：屈服现象：塑性变形开始后，曲线上出现平台式锯齿，载荷不增加或者略有减小的情况下试样仍然继续伸长。S点。n均匀塑性变形均匀塑性变形：S点到B点之间

5、变形随着外力的增大而均匀地增加，应变硬化应变硬化/加工硬化加工硬化n不均匀变形（不均匀变形（颈缩阶段颈缩阶段）：）：B到K点为非均匀塑性变形。某一截面开始急剧缩小，变形主要集中在缩颈附近。应力减小。PesBK断裂阶段：断裂阶段：试样在K点发生断裂。u在整个拉伸过程中的变形可分为弹性变形、屈服变形、均弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形以及不均匀集中塑性变形匀塑性变形以及不均匀集中塑性变形四个基本阶段。9拉伸曲线种类脆性材料n曲线特征：曲线特征：拉伸断裂前，只发生弹性变形，无塑性变形，在最高载荷点处断裂。n典型材料：典型材料：玻璃、多种陶瓷、岩石、低温下的金属材料脆性材料的应力应变曲线10拉伸曲线种

6、类塑性材料(1) 最常见的金属材料应力最常见的金属材料应力-应变曲线（应变曲线（高塑性高塑性）：）： 由弹性变形直接过渡到塑性变形，塑性变形时没有锯齿状屈服平台，如图（a）。 典型材料有调质钢、黄铜和铝合金。11拉伸曲线种类塑性材料(2) 具有明显屈服点的应力具有明显屈服点的应力-应变曲线（应变曲线（高塑性高塑性）：）： 曲线有明显的屈服点aa，屈服点呈屈服平台或呈齿状，相应的应变量在1%3%范围，图（b）。 典型材料：退火低碳钢和某些有色金属。12拉伸曲线种类塑性材料(3)不出现缩颈的应力不出现缩颈的应力-应变曲线（应变曲线（低塑性低塑性）: 只有弹性变形Oa和均匀塑性变形ak阶段，图（c）

7、 典型材料：铝青铜和高锰钢(4)不稳定型材料的应力不稳定型材料的应力-应变曲线：应变曲线： 锯齿状塑性变形，图（d） 某些低溶质固溶体铝合金及含杂质铁合金。13拉伸曲线种类高分子材料a 硬而脆 b 高弹性低塑性 c 较高塑性d 低塑性 e 软而弱注意注意: : 对于高分子聚合物材料，由于其在结构对于高分子聚合物材料，由于其在结构上的力学状态差异及对温度的敏感性，力上的力学状态差异及对温度的敏感性，力伸长曲线可有多种形式不同的材料或同一伸长曲线可有多种形式不同的材料或同一材料在不同条件下可有不同形式的力一伸长材料在不同条件下可有不同形式的力一伸长曲线这主要是由材料的曲线这主要是由材料的键合方式键

8、合方式、化学成化学成分分和和组织状态组织状态等因素决定的等因素决定的 14真应力真应变曲线（真应力真应变曲线（Se曲线）曲线）n实际上，在拉伸过程中，试棒的截面积和长度随着拉伸力的增大是不断变化的，工程应力一应变曲线并不能反映试验过程中的真实情况 真应力-应变曲线n如果以瞬瞬时时截截面面积积A除其相相应应的的拉拉伸伸力力F，则可得到瞬时的真应力Sn同样，当拉伸力F有一增量dF时，试样在瞬时长度 L的基础上变为LdL，于是应变的微分增量应是 dedLL，则试棒自 L0伸长至L后，真实应变量为 ：15真应力真应变曲线（真应力真应变曲线（Se曲线）曲线）n工程应力与真应力之间的关系是真应力总是大于工

9、程应力！n工程应变与真应变之间的关系16真实应变e0.010.100.200.501.04.0工程应变0.010.1050.220.651.7253.6真应变总是小于工程应变，且变形量越大，两者差距越大！载荷达到最大后，试样发生颈缩，虽实际应力在不断增高，但工程应力下降，使得断裂应力反而比抗拉强度b低。实际上在应力达到Sb（对应b的真实应力）滞后，应力增加直到断裂17真应力真应变曲线（真应力真应变曲线（Se曲线）曲线）弹性变形阶段，由于试棒的伸长和截面收缩都很小，弹性变形阶段，由于试棒的伸长和截面收缩都很小，真实屈服应力和工程屈服应力在数值上非常接近真实屈服应力和工程屈服应力在数值上非常接近真

10、实断裂强度真实断裂强度Sk大于工程断裂强度大于工程断裂强度k工程应用中金属材料的变形主要局限于弹性变形，且工程应力应变容易测量，故一般采用工程应力、工程应变作为依据。在大塑性变形量的研究中，真应力与真应变将具有重要意义182、弹性变形阶段、弹性变形阶段n弹性变形及其实质弹性变形及其实质n弹性性能指标弹性性能指标n弹性的不弹性的不 完完 整整 性性 19202.1 弹性变形及其实质弹性变形及其实质n前已叙及，在单向拉伸过程中，绝大部分固体材料都首先产生弹性变形，外力去除后，变形消失而恢复原状。 弹性变形的主要特点弹性变形的主要特点可逆性变形可逆性变形n对于金金属属、陶陶瓷瓷或或结结晶晶态态的的高

11、高分分子子聚聚合合物物在弹性变形范围内，应力和应变之间都具有以下特征： 1、弹性变形量较小（弹性变形量较小（0.51） 2、单值线性关系单值线性关系即胡克定律胡克定律 注：对于橡胶态的高分子聚合物，橡胶态的高分子聚合物，则在弹性变形范围内，应力和应变之间不呈线性关系，且变形量较大不呈线性关系，且变形量较大212.1弹性变形及其实质弹性变形及其实质1、胡克定律、胡克定律正应力下：正应力下：=E切应力下：切应力下：=G、分别为正应力和切应力分别为正应力和切应力、分别为正应变和切应变分别为正应变和切应变E为弹性模量（正弹性模量、杨氏模量）为弹性模量（正弹性模量、杨氏模量） G为切变模量。为切变模量。

12、222.1弹性变形及其实质弹性变形及其实质2、材料弹性变形的微观本质材料弹性变形的微观本质 ：n概概括括说说来来，都都是是构构成成材材料料的的原原子子（离离子子）或或分分子子自平衡位置产生可逆位移的反映自平衡位置产生可逆位移的反映n金金属属、陶陶瓷瓷类类晶体材料的弹性变形是处于晶格结点的离子在力的作用下在其平衡位置附近产生的微小位移；n橡橡胶胶类类材料则是呈卷曲状的分子链在力的作用下通过链段的运动沿受力方向产生的伸展23弹性变形微观过程的双原子模弹性变形微观过程的双原子模型型n在正常状态下，晶格中的原子能保持在其平衡位置仅作微小的热振动，这是受原子之间的相互作用力控制的结果一般认为，这种作用力

13、分为引引力力和斥斥力力，引力和斥力都是原子间距的函数。引力引力斥力斥力原子互相作用时的受力模型图中N1、N2分别为两原子的平衡位置，曲线曲线1 1为引力，为引力，曲线曲线2 2为斥力，曲线为斥力，曲线3 3为合力为合力24弹性变形微观过程的双原子模型弹性变形微观过程的双原子模型n在原子的平衡位置时合力为零。对应此处势能最低。n无论固体受到拉应力还是压应力，原子偏离平衡位置会引起势能增加。同时，原子的位置亦随之作相应的调整，即产生位移，原子位移的总和在宏观上就表现为材料的变形。25弹性变形微观过程的双原子模弹性变形微观过程的双原子模型型n当外力去除后，原子依靠彼此间的作用力又回到原来的平衡位置，

14、宏观的变形也随之消逝，从而表现了弹性变形的可逆性。可逆性。n 需要说明的是，根根据据上上述述模模型型导导出出的的原原子子间间相相互互作作用用力力与与原原子子间间弹弹性性位位移移的的关关系系并并非非虎虎克克定定律律所所说说的的直直线线关关系系，而而是是抛抛物物线线关关系系。其合力的最大值为Fmax，如果外加拉应力大于Fmax，就意味着可以克服离子间的引力而使它们分离。26弹性变形微观过程的双原子模弹性变形微观过程的双原子模型型n因此，Fmax就是材料在弹性状态下的理论就是材料在弹性状态下的理论断裂抗力断裂抗力，此时相应的离子弹性变形量 max可达 25。n实际上，因为在工程应用的材料中，不可避免

15、地存在着各种缺陷、杂质、气孔或微裂纹，因而实际断裂抗力远远小于Fmax，材料就发生了断裂或产生了塑性变形实际材料的弹性变形只相当于合力曲线的起始阶段，因此虎克定律所表示的外力和位移的线性关系是近似正确的。且变形量很小。 272.2 弹性指标弹性指标1、弹性模量、弹性模量n大部分金属在弹性变形阶段表现为主应力与正应变成正比 胡克定律 E弹性模量，又称杨氏模量，单位与应力相同几何意义：弹性变形阶段的斜率物理意义物理意义 1、E越大？越大？ 2、E越小？越小？28弹性模量n在工程上，弹性模量表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度。n其值越大，表示在相同的应力作用下，材料的弹性变形量越小.金属材料在常

16、温下的弹性模量金属材料在常温下的弹性模量29不同类型的材料，在给定的载荷下，产生的弹性不同类型的材料，在给定的载荷下，产生的弹性变形相差悬殊。变形相差悬殊。 例如一个悬臂结构，在梁长度和截面尺寸相同的情况下，选用钢、铝合金和聚苯乙烯进行比较。设外加载荷98Nn钢梁弹性挠曲变形为1cmn铝合金3cmn聚苯乙烯60cm30弹性模量n 构件刚度（了解）构件刚度表征构件对弹性变形的抗力，值越大，相同应力条件下变形越小。要增加零件的刚度，选用弹性模量E较大的材料，或者增加材料的横截面积A。31弹性模量n比刚度（了解）：既要提高材料刚度，又要求减轻零件的自重时，就要以材料的比刚度来评定。比刚度要视载荷形式

17、而定拉伸试棒或杆件时，其比刚度以E/来度量，为材料密度；当零件或构件以梁的形式出现时，比刚度用E1/2/当板受弯曲时材料的比刚度是以E1/3/来度量。32工程设计时，弹性模量是重要力学性能指标工程设计时，弹性模量是重要力学性能指标n机械设计中，有时刚度是考虑第一位的。n精密机床如果不具有足够的刚度，就不能保证零件的加工精度。n汽车拖拉机中的曲轴刚度不足，会影响活塞、连杆及轴承等重要零件的正常工作。33弹性模量影响因素弹性模量本质从原子本质上来看n弹性模量代表着使原子离开平衡位置的难易程度，是表征晶体中原子间结合力强弱的物理量。所以，弹性模量是组织不敏感参数。34弹性模量影响因素弹性模量影响因素

18、n弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间结合力，而不依赖于成分和显微组织，因此，弹性模量是对组织不敏感的性能指标。n键合方式：键合方式：共价键结合的材料弹性模量最高，所以像SiC等陶瓷材料和碳纤维的符合材料有很高的弹性模量。金属键有较强的键力，材料容易塑性变形，弹性模量适中。但是各种金属原子结合力不同时，E会有很大区别。如钢铁的弹性模量有210GPa，是铝合金的3倍（约70GPa），而钨的弹性模量又是铁的两倍。靠分子键结合的高分子，由于分子键弱，弹性模量最低。 弹性模量与熔点成正比，越是难熔的材料其弹性模量也越高。35n陶瓷材料E很高，橡胶E很小，金属材料介于两者之间36n晶体结构：晶体结构：

19、对各向异性晶体，沿原子密排面E较大。n成分、组织结构的影响：成分、组织结构的影响：金属：金属： 冷加工/淬火/溶质原子点阵畸变模量降低； 淬火后回火/溶质和溶剂原子间结合力大模量升高； 第二相：第二相体积分数、自身模量，一般可忽略。陶瓷陶瓷： 与构成陶瓷的相的种类、粒度、分布、比例及气孔率有关，影响复杂。37n温度：温度： 温度升高，原子间距加大，相互作用力减弱，弹性模量下降。模量的下降与温度的升高呈正比。 金属的弹性模量随温度升高的下降速度比陶瓷材料高出大约1倍。高温下，希望用陶瓷材料替代金属。38n加载条件和负荷持续时间加载条件和负荷持续时间 基本无影响 因为弹性变形速度与声速相同，远超因

20、为弹性变形速度与声速相同，远超过常见的加载速率，负荷持续时间也不过常见的加载速率，负荷持续时间也不会影响原子间结合力。会影响原子间结合力。39弹性模量的测量n引伸计引伸计（extensometer) 是测量构件及是测量构件及其他物体两点之间线变形的一种仪器，其他物体两点之间线变形的一种仪器，通常由传感器、放大器和记录器三部分通常由传感器、放大器和记录器三部分组成。传感器直接和被测构件接触。构组成。传感器直接和被测构件接触。构件上被测的两点之间的距离为标距，标件上被测的两点之间的距离为标距，标距的变化距的变化(伸长或缩短伸长或缩短)为线变形。构件变为线变形。构件变形，传感器随着变形，并把这种变形

21、转形，传感器随着变形，并把这种变形转换为机械、光、电、声等信息，放大器换为机械、光、电、声等信息，放大器将传感器输出的微小信号放大。记录器将传感器输出的微小信号放大。记录器（或读数器）将放大后的信号直接显示（或读数器）将放大后的信号直接显示或自动记录下来。或自动记录下来。402、比例极限和弹性极限n比例极限比例极限P：能保持应力与应变成正比关系的最大应力，即在应力应变曲线上刚开始偏离直线时的应力。 PPP / A0 PP拉伸曲线上开始偏离直线时所对应的载荷； A0试样原始截面积n工程意义：对一些需要严格保持线性关系的零件，比例极限很重要，如测力弹簧等。41n弹性极限弹性极限e ：材料发生可逆的

22、弹性变形的上限值。超过此值，材料开始发生塑性变形。 ePe / A0 Pe拉伸曲线上由弹性变形过渡到塑性变形的载荷 工程意义：对于工作不允许产生微量塑性变形的零件，工程意义：对于工作不允许产生微量塑性变形的零件，弹性极限是重要的设计指标。弹性极限是重要的设计指标。n如果选用的弹簧材料弹性极限较低，产生塑性变形后不能回复，会导致弹簧失效。42n理论上，比例极限低于弹性极限。n但是在常规拉伸试验中，很难精确确定开始偏离直线的点（比例极限）和开始产生塑性变形的点（弹性极限）。PesBK故现在采用规定非比例伸长应力或规定残余伸长应力的概念来表示比例极限和弹性极限。即产生规定的残余应变时所受的应力。u

23、比例极限规定的残余变形稍小，为0.001%0.01%，比例极限记为0.001和0.01。u 弹性极限规定的残余应变稍大，为0.005%0.05%，弹性极限记为0.005和0.05。433、弹性比功n弹性比功：弹性比功：又称弹性比能或应变比能，表示金属材料吸收弹性变形功的能力。n一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。n金属拉伸时的弹性比功应力-应变曲线上弹性变形阶段下的面积表示。44弹性比功弹性比功n通常以弹性比功的高低来区分材料弹性好坏。 弹簧是典型的弹性元件，主要起减振、储能的弹簧是典型的弹性元件，主要起减振、储能的功效，要求较高的的弹性比功。功效，要求较高的的弹性比功。

24、n如何提高弹性比功？n弹性比功取决于弹性极限e和弹性模量E，可以用提高e或降低E的方法，但是e是二次方，所以提高e更有效。45n弹性与刚度区别：弹性与刚度区别： 刚度表示对弹性变形的抗力，E越大，刚度越高，弹性变形越困难。弹性则表示材料弹性变形能力，通常以弹性比功高低区分弹性好坏。思考：橡胶，弹性极限不高，弹性模量也不高，但是弹性比功高，是很好的弹性材料。那为何不做弹簧？ 其刚度太低，不能作受力结构件。46弹性比功与刚度任何一部机器（或构造物）的零构件在服役过程中都是处于弹性变形状态的。结构中的部分零构件要求将弹性变形量控制在一定的范围内，以避免因过量弹性变形而失效。另一部分零构件，如弹簧，则

25、要求在弹性变形量符合规定的条件下，有足够的承受载荷的能力，即不仅要求起缓冲和减震的作用，而且要有足够的吸收和释放弹性功的能力，以避免弹力不足而失效。473 弹性的不完整性n通常，人们把材料受载后产生一定的变形，而卸载后这部分变形消逝，材料恢复到原来的状态的性质称为材料的弹性。根据材料在弹性变形过程中应力和应变的响应特点，弹性可以分为n理想弹性（完全弹性）理想弹性（完全弹性）n非理想弹性（弹性不完整性）非理想弹性（弹性不完整性）483、弹性的不完整性n对于理想弹性，在外力作用下，应力和应变服从虎克定律，并同时满足3个条件，即： （）应变对于应力是线性关系；线性关系；（）应力和应变同相位同相位（瞬

26、时性瞬时性）；（）应变是应力的单值函数（唯一性）单值函数（唯一性） 实际上，绝绝大大多多数数固固体体材材料料的弹性行为很难同时满足上述所有条件，一般都表现出非理想弹性性质工程中的材料一般近似用理想弹性来处理进行分析。但是当材料的非理想弹性特征明显时，必须加以考虑。 滞弹性、内耗、伪弹性、包申格效应滞弹性、内耗、伪弹性、包申格效应493.1、滞弹性（弹性后效）、滞弹性（弹性后效）n理想的弹性体其弹性变形速度很快，相当于声音在弹性体中的传播速度。因此，加载时可认为变形立即达到应力-应变曲线上的相应值，卸载时也立即恢复原状。即应力与应变始终保持应力与应变始终保持同步同步。n但是，实际中，材料有应变落

27、后于应力的现象，这种现象叫做滞弹性滞弹性或者弹性后效弹性后效。o多数金属材料，如果不是在微应变范围内精密测量，其滞弹性不十分明显，而少量金属特别像铸铁、高铬不锈钢则有明显的滞弹性。50 滞弹性的材料其应力一应变曲线与时间的关系如图所示。当突然施加一应力于拉伸试样时，试样立即沿OA线产生瞬时应变Oa。如在0保持一段时间（A-B，应力不变），应变aH会逐渐产生。 正弹性后效正弹性后效u这种加载时应变落后于应力而与时间有关的滞弹性（aH）称为正弹性后效或弹性蠕变51反弹性后效反弹性后效 在B点卸载时，当应力从0下降为零时，应变eH部分立即消逝掉，但是未回复到原始长度。剩余应变eo是在卸载后随着时间逐

28、渐去除的，我们把卸载时应变落后于应力的现象也称为反弹性后效在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象，称为滞弹性。52影响因素滞弹性在金属材料中表现得比较明显。高分子材料中滞弹性表现为粘弹性，此时高分子材料的力学性能都与时间有关，其应变不再是应力的单值函数。 弹性后效速率和滞弹性应变量与材料成分、组织及试验条件有关材料组织越不均匀，滞弹性越明显钢经淬火或塑性变形后，由于增加了组织不均匀性，滞弹性倾向加大温度升高，滞弹性倾向增大。加载状态的切应力分量越大，滞弹性越大。在没有切应力的多向压应力作用下，完全看不到滞弹性。消除的办法消除的办法 长时间的回火53 材料的滞弹性对仪器仪

29、表和精密机械中的重要传感元件的测量精度有很大影响。n如精密仪表中的弹簧、油压表或者气压表的测力弹簧，要求弹簧薄膜的弹性变形能够灵敏的反映出油压或气压的变化，因此不允许材料有显著的滞弹性。 因此选用材料时需要考虑滞弹性问题危害危害543.2、内耗、内耗n如果理想弹性行为，则应力-应变曲线的加载段与卸载段重合，应力-应变为单值关系。加载时储存的弹性能在卸载时完全释放。即变形过程没有能量损耗！n在弹性范围内，骤然加载和卸载的开始阶段，应变总要落后于应力，不同步。因此，其结果必然会使得加载线和卸载线不重合，而形成一个闭合的滞后回线，这个回线称为弹性滞后环。553.2、内耗、内耗加载时，试样储存的变形功

30、为OABH，卸载时释放的弹性变形能为BeaH，BeaHOABH加载与卸载的过程中，试样吸收的弹性能为OABe 内耗（内摩擦）内耗（内摩擦）滞后环的面积：滞后环的面积：环面积的大小表示被金属吸收的变形功的大小。56n如果所加载荷不是单向的循环载荷，而是交变的循环载荷，并且加载速度比较缓慢，弹性后效现象来得及表现时，则可得到两个对称的弹性滞后环（图a）。如果加载速度比较快，弹性后效来不及表现时，则得到如图（b）和（c）的弹性滞后环。n材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力，又称之为阻尼阻尼或者循环韧性循环韧性。57滞后环的应用：滞后环的应用：n环的面积代表材料以不可逆方式吸收能量（即内耗）而不破坏

31、的能力。也可理解为材料靠自身来消除机械振动的能力（即消振性的好坏）。n对工程上一些产生振动的零件很重要，可以减小振动，使振幅很快衰减下来。所以滞后环在生产上是一个重要的机械性能指标，具有很重要的意义。58滞后环的应用：滞后环的应用：n消振性：消振性：由于灰铸铁的循环韧性大，是很好的消振材料，所以常用作机床床身和动力机器的底座、支架以达到机器稳定运转的目的。汽轮机叶面除了考虑耐热和不锈的性能之外，也由于12%Cr的铬钢有良好的消振性能，可以减小叶片材料自身振动和外载荷下的振动引起的共振，从而避免因共振造成叶片断裂。n乐器：乐器：对追求音响效果的元件音叉、簧片、钟等，希望声音持久不衰，即振动的持续

32、时间长久，则必须使循环韧性尽可能小。593.3、伪弹性、伪弹性n伪伪弹弹性性：是是指指在在一一定定的的温温度度条条件件下下，当当应应力力达达到到一一定定水水平平后后金金属属或或合合金金将将产产生生应应力力诱诱发发马马氏氏体体相相变变，伴伴随随产产生生大大幅幅度度的的尺尺寸寸变变化化；当当应应力力撤撤除除后后，又又会会发发生生逆逆马氏体相变而使材料的尺寸回复。马氏体相变而使材料的尺寸回复。 n伪弹性是相变造成的，不遵从胡克定律。 伪弹性变形的量级大约在60左右，大大超过正常弹性变形 图115为伪弹性材料的应力一应变曲线示意图。CD段：M弹性变形GH段：母相的恢复弹性变形母相MM母相60nAB段为

33、常规弹性变形阶段，为应力诱发马氏体相变开始的应力，nC点处马氏体相变结束，nCD段为马氏体的弹性应变阶段n在CD段卸载，马氏体作弹性恢复，表示开始逆向相变的应力nF点开始马氏体逆转变，马氏体相变回原来的组织n到G点完全恢复初始组织nGH为初始组织的弹性恢复阶段，恢复到初始组织状态，没有任何残留变形 形状记忆合金形状记忆合金就是利用了这一原理 CD段：M弹性变形GH段：母相的恢复弹性变形母相MM母相613.4、包申格效应、包申格效应包申格（包申格（Bauschinger）效应：）效应： n是指金属材料经预先加载产生少量塑性变形（残余应变小于4），而后再同向加载则弹性极限增加，反向加载，弹性极限降

34、低的现象n对某些钢或者钛合金，包申格效应可使规定残余应力降低15%20%n包申格效应是多晶体金属具有的普遍现象。所有退火态和高温回火态的金属都有包申格效应，623.4、包申格效应、包申格效应、拉 (原始），e1=240MPa、压（反向），e2 =176MPa、压（同向），e3=287MPa4、拉（反向），e4=85MPa原始原始e1e1同向加载同向加载e3e3反向加载反向加载e2e20 0反向加载反向加载e4e4退火轧制黄铜在不同加载条件下弹性极限的变化63n原原因因 ：包申格效应与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。n危害：危害：包申格效应对于承受应变疲劳载荷作用的机件在应变疲劳过程中，每

35、一周期内反向加载时，微量塑性变形抗力（规定残余伸长应力）降低，产生微量塑性变形，显示循环软化现象。 对于预先经受冷塑性变形的材料，如服役时受反向力作用，就要考虑微量塑性变形抗力降低的有害影响，如冷拉型材及管子在受压状态下使用就是这种情况。3.4、包申格效应、包申格效应643.5、粘弹性、粘弹性n变形形式除了弹性变形、塑性变形外，还有一种粘性流动。n一些材料受到载荷时，会表现出类似液体的粘性流动和弹性变形的混合特征 粘弹性变形n粘弹性变形既与时间有关，又具有可回复的弹性变形性质，即具有弹性和粘性变形两方面的特性。653.5、粘弹性、粘弹性n粘弹性特征粘弹性特征：是指应变对应力的响应（或反之）不是

36、瞬时完成的，需要通过一个弛豫过程，但卸载后，应变恢复到初始值，不留下残余变形。n粘弹性是高分子材料的重要力学特性之一，在高分子材料中表现较为突出，故高分子材料也被称为粘弹性材料。高分子材料表现突出！高分子材料表现突出！由于大的分由于大的分子质量使应变对应力响应较慢。子质量使应变对应力响应较慢。66种类：种类：n恒应变下的应力松弛图 113（a）内部应力随着时间增加而逐渐衰减的现象。n恒应力下的蠕变图 113（b）材料变形随着时间的增加而逐渐增大的现象。3.5、粘弹性、粘弹性67蠕变n蠕变与温度高低和外力大小有关。温度过低或者外力太小，则蠕变很小而且很慢，在短时间内不易察觉；温度过高或外力过大，形变发展过快，也感觉不出蠕变；在适当的外力作用下，通常在Tg以上不远处，链段在外力下可以运动，担运动时受到的内摩擦力又较大只能缓慢运动，此时可以观察到较为明显的蠕变现象。68结束结束