第一章材料的原子結(jié)合方式及性能

1、工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)第一章第一章 材料的原子結(jié)合材料的原子結(jié)合方式及性能方式及性能聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第第1 1節(jié)節(jié) 固態(tài)物質(zhì)的原子結(jié)合鍵固態(tài)物質(zhì)的原子結(jié)合鍵第第2 2節(jié)節(jié) 工程材料的分類工程材料的分類第第3 3節(jié)節(jié) 工程材料的性能工程材料的性能聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第一節(jié) 固態(tài)物質(zhì)的原子結(jié)合鍵構(gòu)成材料的基本單元?原子、分子或離子聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)

2、工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)性能性能內(nèi)部構(gòu)造內(nèi)部構(gòu)造原子種類和原子種類和數(shù)量數(shù)量原子的排列原子的排列方式和空間方式和空間分布分布成分成分組織組織結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)一、晶體與非晶體一、晶體與非晶體 （1）晶體晶體 固態(tài)下，原子或分子在空間上呈有序排列結(jié)構(gòu)。固態(tài)下，原子或分子在空間上呈有序排列結(jié)構(gòu)。 幾乎所有金屬、大部分的陶瓷以及一些聚合物。幾乎所有金屬、大部分的陶瓷以及一些聚合物。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)有序）結(jié)構(gòu)有序（排列緊密、高對(duì)稱性）排列緊密、高對(duì)稱性） 2）物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性）物理性質(zhì)表現(xiàn)為各

3、向異性 3）有固定的熔點(diǎn)）有固定的熔點(diǎn) 4）規(guī)則的幾何外形）規(guī)則的幾何外形長程有序長程有序聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（2）非晶體非晶體：原子無序排列：原子無序排列 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)無序）結(jié)構(gòu)無序 2）物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性）物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性 3）沒有固定的熔點(diǎn)）沒有固定的熔點(diǎn) 4）熱導(dǎo)率和熱膨脹性?。釋?dǎo)率和熱膨脹性小 5）塑性變形大）塑性變形大 6）組成的變化范圍大）組成的變化范圍大玻璃體玻璃體短程有序短程有序聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制

4、造技術(shù)基礎(chǔ)（3） 晶體和非晶體間的相互轉(zhuǎn)化晶體和非晶體間的相互轉(zhuǎn)化n兩者在某些條件下可以相互轉(zhuǎn)化。兩者在某些條件下可以相互轉(zhuǎn)化。n金屬液體在高速冷卻的條件下，可以得到非晶態(tài)金金屬液體在高速冷卻的條件下，可以得到非晶態(tài)金屬（金屬玻璃）。屬（金屬玻璃）。n非晶態(tài)的玻璃經(jīng)高溫長時(shí)間加熱又可形成晶體玻璃。非晶態(tài)的玻璃經(jīng)高溫長時(shí)間加熱又可形成晶體玻璃。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)硅表面原子排列硅表面原子排列 碳表面原子排列碳表面原子排列 非晶非晶 準(zhǔn)晶準(zhǔn)晶 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造

5、技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)二、原子間的結(jié)合力與結(jié)合能原子的結(jié)合能愈大，鍵的結(jié)合力愈強(qiáng)。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)三、原子間結(jié)合鍵的類型三、原子間結(jié)合鍵的類型結(jié)合鍵結(jié)合鍵離子鍵離子鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵金屬鍵金屬鍵分子鍵分子鍵聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning金屬鍵金屬鍵：依靠正離子與構(gòu)成：依靠正離子與構(gòu)成電子氣的自由電子之間的靜電子氣的自由電子之間的靜電引

6、力而使諸原子結(jié)合到一電引力而使諸原子結(jié)合到一起的方式。起的方式。金屬晶體：金屬晶體：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性好，熔點(diǎn)較高。如金延展性好，熔點(diǎn)較高。如金屬。屬。金屬鍵與金屬晶體金屬鍵與金屬晶體聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)金屬鍵示意圖金屬鍵示意圖鉬的結(jié)構(gòu)鉬的結(jié)構(gòu)金屬離子與金屬原子最外層的自由電子結(jié)合形成金屬離子與金屬原子最外層的自由電子結(jié)合形成聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 在金屬晶體中，價(jià)電子彌在金屬晶體中，價(jià)電子彌漫在

7、整個(gè)體積內(nèi)，所有的金漫在整個(gè)體積內(nèi)，所有的金屬離子皆處于相同的環(huán)境之屬離子皆處于相同的環(huán)境之中，全部離子中，全部離子(或原子或原子)均可均可被看成是具有一定體積的圓被看成是具有一定體積的圓球，所以金屬鍵球，所以金屬鍵無所謂飽和無所謂飽和性和方向性性和方向性。 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)當(dāng)兩個(gè)相同的原子或性質(zhì)相差不大的原子相互接近時(shí)，它們的原子間不會(huì)有當(dāng)兩個(gè)相同的原子或性質(zhì)相差不大的原子相互接近時(shí)，它們的原子間不會(huì)有電子轉(zhuǎn)移。此

8、時(shí)相鄰原子各提供一個(gè)電子形成共用電子對(duì)，以達(dá)到穩(wěn)定的電電子轉(zhuǎn)移。此時(shí)相鄰原子各提供一個(gè)電子形成共用電子對(duì)，以達(dá)到穩(wěn)定的電子結(jié)構(gòu)子結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵示意圖共價(jià)鍵示意圖金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu) 共價(jià)鍵與原子晶體共價(jià)鍵與原子晶體聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 共價(jià)鍵與原子晶體共價(jià)鍵與原子晶體原子結(jié)合：原子結(jié)合：電子共用，結(jié)合力大，電子共用，結(jié)合力大，有方向性和飽和性有方向性和飽和性；原子晶體：原子晶體：強(qiáng)度高、硬度高（金剛石）、熔點(diǎn)高、強(qiáng)度高、硬度高（金剛石）、熔點(diǎn)高、 脆性大、導(dǎo)電性差。如陶瓷材料。脆性大、導(dǎo)電性差。如陶瓷材料。 200

9、3 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)當(dāng)正電性金屬原子與負(fù)電性非金屬原子形成化合物時(shí)，通過外層電子的當(dāng)正電性金屬原子與負(fù)電性非金屬原子形成化合物時(shí)，通過外層電子的重新分布和正、負(fù)離子間的靜電作用而相互結(jié)合，從而形成離子晶體重新分布和正、負(fù)離子間的靜電作用而相互結(jié)合，從而形成離子晶體離子鍵示意圖離子鍵示意圖氯化鈉結(jié)構(gòu)氯化鈉結(jié)構(gòu)離子鍵與離子晶體離子鍵與離子

10、晶體聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)離子鍵與離子晶體離子鍵與離子晶體原子結(jié)合：原子結(jié)合：電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合力大，電子轉(zhuǎn)移，結(jié)合力大，無方向性和飽和性無方向性和飽和性；離子晶體：離子晶體：硬度高，脆性大，熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性差。硬度高，脆性大，熔點(diǎn)高、導(dǎo)電性差。 如如NaCl。 2003 Brooks/Cole Publishing / Thomson Learning 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)特點(diǎn)：特點(diǎn)：n 在離子鍵結(jié)合中，由于離子的外層電子比較牢固在離

11、子鍵結(jié)合中，由于離子的外層電子比較牢固地被束縛，可見光的能量一般不足以使其受激發(fā)，地被束縛，可見光的能量一般不足以使其受激發(fā)，因而不吸收可見光，所以典型的離子晶體是因而不吸收可見光，所以典型的離子晶體是無色無色透明透明的。的。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 分子鍵與分子晶體分子鍵與分子晶體n范德瓦爾力：外層電子穩(wěn)定的原子或分子之間存在范德瓦爾力：外層電子穩(wěn)定的原子或分子之間存在的一種微弱結(jié)合力的一種微弱結(jié)合力n分子鍵：分子與分子通過偶極之間的吸引力結(jié)合在分子鍵：分子與分子通過偶極之間的吸引力結(jié)合在一起的方式一起的方式n

12、材料特點(diǎn)：彈性模量、強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)均很低。材料特點(diǎn)：彈性模量、強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)均很低。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)合鍵種結(jié)合鍵種類類結(jié)構(gòu)特結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)熱力學(xué)性能熱力學(xué)性能力學(xué)性能力學(xué)性能電學(xué)性能電學(xué)性能結(jié)合能結(jié)合能/（kJ/mol）金屬鍵金屬鍵無方向無方向性性熔點(diǎn)有高有低，熔點(diǎn)有高有低，導(dǎo)熱性好，結(jié)導(dǎo)熱性好，結(jié)晶溫度范圍寬晶溫度范圍寬硬度、強(qiáng)度有硬度、強(qiáng)度有高有低，有塑高有低，有塑性性導(dǎo)電性導(dǎo)電性良好良好113660共價(jià)鍵共價(jià)鍵方向性方向性明顯明顯熔點(diǎn)高，熱膨熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小脹系數(shù)小強(qiáng)度高，硬度強(qiáng)度高，硬度大大絕

13、緣體，熔體為非導(dǎo)絕緣體，熔體為非導(dǎo)體體150712離子鍵離子鍵無方向無方向性，或性，或方向性方向性不明顯不明顯熔點(diǎn)高，熱膨熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小脹系數(shù)小強(qiáng)度高，硬度強(qiáng)度高，硬度大，劈裂性良大，劈裂性良好好絕緣體，熔體為導(dǎo)體絕緣體，熔體為導(dǎo)體5861047范德瓦爾范德瓦爾鍵鍵（分子鍵）（分子鍵）有方向有方向性性熔點(diǎn)低，熱膨熔點(diǎn)低，熱膨脹系數(shù)大脹系數(shù)大強(qiáng)度、硬度低強(qiáng)度、硬度低絕緣體，不導(dǎo)電絕緣體，不導(dǎo)電42表表1-1不同結(jié)合鍵能的比較不同結(jié)合鍵能的比較由表可知，離子鍵結(jié)合能最高，共價(jià)鍵其次，金屬鍵第三，范德瓦爾鍵最弱。因此，具有不同結(jié)合鍵的材料的特性也有明顯的差異。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)

14、機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第二節(jié) 工程材料的分類2、按結(jié)晶狀態(tài)分：、按結(jié)晶狀態(tài)分：?jiǎn)尉w材料單晶體材料多晶體材料多晶體材料非晶體材料非晶體材料1、按用途分：、按用途分：建筑材料建筑材料電工材料電工材料結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)材料3、按物理性能分：、按物理性能分：半導(dǎo)體材料、磁性材料、激光材料、熱電材料、半導(dǎo)體材料、磁性材料、激光材料、熱電材料、壓電材料、壓敏材料、聲電材料、光電材料等等壓電材料、壓敏材料、聲電材料、光電材料等等聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)本課程主要研究：用于機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械

15、零件的本課程主要研究：用于機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的 機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料 。機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料金屬材料金屬材料高分子材料高分子材料陶瓷材料陶瓷材料復(fù)合材料復(fù)合材料黑色金屬黑色金屬有色金屬有色金屬鑄鐵鑄鐵碳鋼碳鋼合金鋼合金鋼鋁合金鋁合金銅合金銅合金其它有色金屬其它有色金屬塑料塑料橡膠橡膠合成纖維合成纖維傳統(tǒng)陶瓷傳統(tǒng)陶瓷特種陶瓷特種陶瓷金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料高分子基復(fù)合材料高分子基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)一、金屬材料一、金屬材料 n金屬材料是最重要的工程材料，包括金屬和以

16、金屬為基的合金。最簡(jiǎn)單的金屬材料是純金屬。工程應(yīng)用的金屬材料，原子間的結(jié)合鍵基本上為金屬鍵，皆為金屬晶體材料。n工業(yè)上把金屬和其合金分為兩大部分：（1）黑色金屬）黑色金屬 鐵和以鐵為基的合金(鋼、鑄鐵和鐵合金)； （2）有色金屬）有色金屬 黑色金屬以外的所有金屬及其合金。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)二、高分子材料二、高分子材料 n高分子材料為有機(jī)合成材料，亦稱聚合物。它具有較高的強(qiáng)度強(qiáng)度，良好的塑性塑性，較強(qiáng)的耐腐

17、蝕耐腐蝕性性能，很好的絕緣性絕緣性，以及重量輕輕等優(yōu)良性能，在工程上是發(fā)展最快的一類新型結(jié)構(gòu)材料。n工程上通常根據(jù)機(jī)械性能和使用狀態(tài)將其分為三大類：塑塑料、合成纖維、橡膠。料、合成纖維、橡膠。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)n特點(diǎn)特點(diǎn)n高分子材料它具有良好的塑性、較強(qiáng)的耐蝕性、很好的電高分子材料它具有良好的塑性、較強(qiáng)

18、的耐蝕性、很好的電絕緣性、重量輕、減振性好及密度小等優(yōu)良性能絕緣性、重量輕、減振性好及密度小等優(yōu)良性能n和無機(jī)非金屬材料一樣，高分子材料按其分子鏈排列有序和無機(jī)非金屬材料一樣，高分子材料按其分子鏈排列有序與否，可分為結(jié)晶聚合物和無定形聚合物兩類與否，可分為結(jié)晶聚合物和無定形聚合物兩類n結(jié)晶聚合物的強(qiáng)度較高，結(jié)晶度取決于分子鏈排列的有序結(jié)晶聚合物的強(qiáng)度較高，結(jié)晶度取決于分子鏈排列的有序程度程度聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)三、陶瓷材料三、陶瓷材料 n陶瓷是一種或多種金屬元素同一種非金屬元素(通常為氧)的化合物n陶瓷具有高熔

19、點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn) n缺點(diǎn)是脆性脆性很大。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)四、復(fù)合材料四、復(fù)合材料 n由兩種或兩種以上不同材料的組合而成，其性能優(yōu)于其組成材料 鈦基復(fù)合材料鈦基復(fù)合材料 橡塑復(fù)合材料橡塑復(fù)合材料 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié) 工程材料的性能工程材料的性能v使用性能：使用性能：材料在使用條件下所表現(xiàn)出來

20、的性能，包括力學(xué)、物理和化學(xué)性能。v工藝性能：工藝性能：制造工藝過程中，材料適應(yīng)加工的能力。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能 材料受力后就會(huì)產(chǎn)生變形，材料力學(xué)性能是指材材料受力后就會(huì)產(chǎn)生變形，材料力學(xué)性能是指材料在受力時(shí)的行為。料在受力時(shí)的行為。&描述材料變形行為的指標(biāo)是描述材料變形行為的指標(biāo)是應(yīng)力應(yīng)力 和和應(yīng)變應(yīng)變 。 單位面積上的單位面積上的作用力作用力 單位長度的單位長度的變形變形聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)

21、0AF l0試樣的原始標(biāo)距長度；試樣的原始標(biāo)距長度； l試樣受力變形后的標(biāo)距長度。試樣受力變形后的標(biāo)距長度。%10000lllF所加載荷（所加載荷（N）；）；A0試樣的原始截面積（試樣的原始截面積（mm2）；）；MPa聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)斷裂斷裂韌性韌性疲勞疲勞沖擊沖擊韌性韌性硬度硬度強(qiáng)度強(qiáng)度塑性塑性力學(xué)力學(xué)性能性能材料的力學(xué)性能包括哪些？聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)1、拉伸實(shí)驗(yàn)（ GB6397-1986 ）在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，使試樣承受軸

22、向拉力P并使試樣緩慢拉伸，直至試樣斷裂。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)圖圖1 1 標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣圖圖2 2 拉伸試樣出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象拉伸試樣出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象圖圖3 3 拉伸式樣斷裂拉伸式樣斷裂圖圖4 4 斷口低倍放大像（斷口低倍放大像（SEMSEM）圖圖5 5 斷口高倍放大像（斷口高倍放大像（SEMSEM）聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)屈服屈服強(qiáng)度強(qiáng)度力力伸長曲線伸長曲線b屈服屈服彈彈性性變變形形斷裂斷裂塑塑性性變變形形 （F）LOaefc縮頸縮

23、頸抗拉抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度彈性彈性極限極限bse延伸率：延伸率：斷面收縮率：斷面收縮率：OOLLLAuOOSSSZuA A2-5% 2-5% 屬脆性材科屬脆性材科A5-10% A5-10% 屬韌性材料屬韌性材料A10% A10% 屬塑性材料屬塑性材料0.2聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)1）剛性指標(biāo) ：彈性模量E 單位：GPa 剛度是指金屬材料受外力作用時(shí)，抵抗彈性變形的能力在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為彈性模量，用符號(hào)E表示Ea. E越大，表示在一定的應(yīng)力作用下彈性變形越小，即剛度越大。b. E的大小主要決定于材料的原子結(jié)合

24、力，即E是材料是固有屬性。c. 相同材料的零件，截面尺寸大的不易發(fā)生彈性變形。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)eeO低碳鋼應(yīng)力低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線oe：彈性變形階段：彈性變形階段n 試樣的應(yīng)力與應(yīng)變成試樣的應(yīng)力與應(yīng)變成正比。正比。n 卸去載荷，試樣伸卸去載荷，試樣伸長量消失，試樣恢復(fù)長量消失，試樣恢復(fù)原狀。原狀。 e：彈性極限彈性極限聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)2）強(qiáng)度指標(biāo) ：屈服強(qiáng)度s 抗拉強(qiáng)度b單位：MPa(N/mm2)強(qiáng)度是指金屬材料

25、在外力作用時(shí)，抵抗塑性變形和斷裂的能力屈服強(qiáng)度s：金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限。表征材料抵抗微量塑性變形的能力?？估瓘?qiáng)度b：金屬材料拉斷前所能承受的最大應(yīng)力。00FPFPbbss 脆性材料拉伸曲線上沒有水平線段，難確定屈服點(diǎn)S，規(guī)定試樣產(chǎn)生0.2%殘余塑性變形時(shí)的應(yīng)力值,稱為該材料的條件屈服強(qiáng)度bs/屈強(qiáng)比，其值一般0.65-0.75。屈強(qiáng)比越小，工程構(gòu)件的可靠性越高。屈強(qiáng)比越大，材料強(qiáng)度利用率越高，但可靠性降低。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)bsOsb低碳鋼應(yīng)力低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線sb：強(qiáng)化階段：強(qiáng)化階段b

26、：抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 表示材料對(duì)最大均表示材料對(duì)最大均勻塑性變形的抗力。勻塑性變形的抗力。 試樣發(fā)生明顯而均試樣發(fā)生明顯而均勻的塑性變形。勻的塑性變形。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)bOZb低碳鋼應(yīng)力低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線bz：縮頸階段：縮頸階段 試樣開始發(fā)生不均勻塑性試樣開始發(fā)生不均勻塑性變形并形成變形并形成縮頸縮頸，應(yīng)力下，應(yīng)力下降，最后斷裂。降，最后斷裂。z聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院

27、工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)1000MPA46%13%41%420MPA220MPA 汽車車身各部位用鋼量及用鋼強(qiáng)度（ ）0.2聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)3）塑性指標(biāo) ：伸長率 、斷面收縮率 %100001LLL%100010FFF應(yīng)用中：10試樣 L0=10d0 5 試樣 L0=5d0金屬材料因具有一定的塑性才能進(jìn)行各種變形加工，并且零件在使用中偶然過載，將產(chǎn)生一定塑性變形，而不致突然斷裂，從而提高了零件使用的可靠性。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)

28、基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)seeOs低碳鋼應(yīng)力低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線es：塑性變形階段：塑性變形階段 （屈服階段）（屈服階段） 應(yīng)力與應(yīng)變間不再成正比，應(yīng)力與應(yīng)變間不再成正比，出現(xiàn)出現(xiàn)屈服齒屈服齒。 卸去載荷，試樣的變形只卸去載荷，試樣的變形只能部分恢復(fù)，保留一部分能部分恢復(fù)，保留一部分殘殘余變形。余變形。 載荷不增加時(shí)，試樣的載荷不增加時(shí)，試樣的變形量仍變形量仍自動(dòng)增大自動(dòng)增大。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)seeOs低碳鋼應(yīng)力低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線es：塑性變形階段：塑性變形階段 （屈服階段）（屈服階

29、段）s：屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)）屈服強(qiáng)度（屈服點(diǎn)） 對(duì)于無明顯屈服的對(duì)于無明顯屈服的塑性材料，規(guī)定以產(chǎn)塑性材料，規(guī)定以產(chǎn)生生0.2%殘余變形的殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限。應(yīng)力值為其屈服極限。0.2：名義屈服強(qiáng)度名義屈服強(qiáng)度聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)bseeOszboe：彈性變形階段彈性變形階段es：塑性變形階段塑性變形階段 （屈服階段）（屈服階段）sb：強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段bz：縮頸階段縮頸階段z：斷裂斷裂低碳鋼應(yīng)力低碳鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程

30、材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)2.硬度硬度:材料抵抗另一硬物壓入其內(nèi)的能力， 即受壓時(shí)抵抗局部變形（特別是塑性變形、壓痕或劃痕）的能力。 洛氏硬度 HR維氏硬度 HV布氏硬度 HB 常用硬度指標(biāo)常用硬度指標(biāo)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（1 1） 布氏硬度（布氏硬度（HB) HB) 一定直徑一定直徑D D的球體的球體( (淬火淬火鋼球或硬質(zhì)合金球鋼球或硬質(zhì)合金球) )在一在一定載荷作用下壓入試樣表定載荷作用下壓入試樣表面，保持一定時(shí)間后卸除面，保持一定時(shí)間后卸除載荷，測(cè)量其載荷，測(cè)量其壓痕直徑壓痕直徑，根據(jù)壓痕面積，確定硬度根據(jù)

31、壓痕面積，確定硬度大小。大小。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（1 1） 布氏硬度（布氏硬度（HB) HB) v 布氏硬度值用球面壓痕單位表面積上所承受布氏硬度值用球面壓痕單位表面積上所承受 的平均壓力來表示。的平均壓力來表示。v 當(dāng)用淬火鋼球壓頭時(shí)當(dāng)用淬火鋼球壓頭時(shí)，450，HBS。 當(dāng)用硬質(zhì)合金球時(shí)，當(dāng)用硬質(zhì)合金球時(shí)，450600，HBW。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)布氏硬度實(shí)驗(yàn)示意圖布氏硬度實(shí)驗(yàn)示意圖聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽

32、車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)布氏硬度試驗(yàn)原理圖布氏硬度試驗(yàn)原理圖 222()0.102()FHBS HBWD DDd注意注意： FN； D、dmm。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)n特點(diǎn)：一般來說，布氏硬度值越小，材料越軟，其壓痕直徑越大；反之，布氏硬度值越大，材料越硬，其壓痕直徑越小。n優(yōu)點(diǎn)：具有較高的測(cè)量精度，壓痕面積大，能在較大范圍內(nèi)反映材料的平均硬度，測(cè)得的硬度值也較準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)。n缺點(diǎn)：布氏硬度使材料表面壓痕大，不宜測(cè)成品或薄片的硬度，常測(cè)鑄鐵、有色金屬、低合金結(jié)構(gòu)鋼等坯料

33、硬度。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（2 2） 洛氏硬度洛氏硬度HRHRn將金剛石壓頭將金剛石壓頭( (或鋼球壓頭或鋼球壓頭), ), 在先后施加兩個(gè)載荷在先后施加兩個(gè)載荷( (預(yù)預(yù)載荷載荷F F0 0和總載荷和總載荷F F ) )的作用下壓入金屬表面。的作用下壓入金屬表面。n總載荷總載荷F F 為預(yù)載荷為預(yù)載荷F F0 0和主載荷和主載荷F F1 1之和。之和。n卸去主載荷卸去主載荷F F1 1后后, , 測(cè)量其殘余壓入深度測(cè)量其殘余壓入深度h h，用用h h與與h h0 0之之差差h h，來計(jì)算硬度值大小。來計(jì)算硬

34、度值大小。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)洛氏硬度測(cè)量原理圖洛氏硬度測(cè)量原理圖 n測(cè)試過程n硬度和壓痕深度的關(guān)系？n材料硬，壓坑深度淺，則硬度值高；材料軟，壓坑深度深，則硬度值低。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)洛氏硬度壓痕聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)根據(jù)試驗(yàn)材料硬度的不同，分3種不同的標(biāo)度來表示：nHRA：采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得硬度 用于硬度極高的材料(如硬質(zhì)合金

35、等)。nHRB：采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球求得硬度 用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。nHRC：采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得硬度 用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（3） 維氏硬度維氏硬度HV維氏硬度試驗(yàn)原理2285441682dF.sindFSFoHV=F試驗(yàn)力，單位為N（kgf）。d壓痕對(duì)角線長度的平均值（mm）。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)維氏硬度實(shí)驗(yàn)示意圖維氏硬度實(shí)驗(yàn)示意圖（

36、3） 維氏硬度維氏硬度HV維氏硬度計(jì)維氏硬度壓痕聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n壓痕是壓痕是正方形正方形，輪廓清晰，對(duì)角線測(cè)量準(zhǔn)確，輪廓清晰，對(duì)角線測(cè)量準(zhǔn)確，精度最高精度最高的，同時(shí)的，同時(shí)重復(fù)重復(fù)性也很好性也很好，這一點(diǎn)比布氏硬度計(jì)優(yōu)越。，這一點(diǎn)比布氏硬度計(jì)優(yōu)越。n 測(cè)量測(cè)量范圍寬廣范圍寬廣，可以測(cè)量目前工業(yè)上所用到的，可以測(cè)量目前工業(yè)上所用到的幾乎全部金屬材料幾乎全部金屬材料。n維氏硬度計(jì)試驗(yàn)的試驗(yàn)力可以小到維氏硬度計(jì)試驗(yàn)的試驗(yàn)力可以小到10gF，壓痕非常小，特別適合，壓痕非常小，特別適合測(cè)測(cè)試薄小材料試

37、薄小材料。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n試驗(yàn)試驗(yàn)效率低效率低，要求較高的，要求較高的試驗(yàn)技術(shù)試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于試樣表面的，對(duì)于試樣表面的光潔度光潔度要求較高，要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費(fèi)時(shí)麻煩費(fèi)時(shí)，通常只在實(shí)驗(yàn)室中使用。，通常只在實(shí)驗(yàn)室中使用。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)（4）其他硬度（自學(xué)）a肖氏硬度 又名回跳硬度。b莫氏硬度 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)動(dòng)載主要兩種形式:n載荷以較高速度施加到零件上,形成沖擊，如沖

38、頭；n載荷大小和方向呈周期性變化，形成交變載荷，如齒輪。3、沖擊韌性 ： 沖擊韌性ak沖擊韌性是指金屬材料在沖擊載荷作用下，抵抗斷裂的能力聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)沖擊實(shí)驗(yàn)（GB 229-84） k=G(H1-H2)*9.8/S (J/m)式中：k沖擊韌度值； G 實(shí)驗(yàn)機(jī)擺錘質(zhì)量； H1擺錘原始高度； H2沖斷試樣后擺錘的終止擺動(dòng)高度； S試樣斷口處的橫截面積。沖擊韌性的大小與材料成分、環(huán)境溫度、缺口形狀、試樣大小等有關(guān)。）（2cmkkaJSA k越大，沖擊韌性越大聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院

39、工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)T(c)-40-20020204060ak韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度TT，a ak k急劇急劇韌性韌性脆性脆性n金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越金屬材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，材料的低溫沖擊韌性愈好。低，材料的低溫沖擊韌性愈好。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)TITANIC的沉沒與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)Titanic近代船用鋼板沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比沖擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比建造中的Titanic聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)4

40、、斷裂韌性n低應(yīng)力脆斷：有些零件在工作應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于屈服點(diǎn)時(shí)就會(huì)發(fā)生脆性斷裂。n裂紋原因n韌性脆斷的評(píng)定當(dāng)當(dāng)K K1 1達(dá)到臨界值（斷裂韌度）達(dá)到臨界值（斷裂韌度）K K1C1C時(shí)時(shí)，零件內(nèi)裂紋將發(fā)生失穩(wěn)，零件內(nèi)裂紋將發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展而出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂，而擴(kuò)展而出現(xiàn)低應(yīng)力脆性斷裂，而K K1 1K K1C1C時(shí)時(shí)，零件安全可靠。，零件安全可靠。KI=aYY為與裂紋形狀、加載方式及試樣尺寸有關(guān)的量；為外加拉應(yīng)力，單位為MPa；a為裂紋長度的一半，單位為m。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)裂紋擴(kuò)展可分為張開型裂紋擴(kuò)展可分為張開型

41、(型型)、滑開型、滑開型(型型)和撕開型和撕開型(型型)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5、疲勞強(qiáng)度n零件在循環(huán)應(yīng)力的作用，即使工作時(shí)承受應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)或規(guī)定殘余伸長應(yīng)力，在經(jīng)受一定的交變應(yīng)力后也會(huì)發(fā)生突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。n疲勞極限-1:表示金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用而不破壞的最大應(yīng)力。循環(huán)次數(shù)（N）應(yīng)力 (Mpa)N-1有限壽命有限壽命無限壽命無限壽命鋼材的循環(huán)次數(shù)鋼材的循環(huán)次數(shù) N = 10N = 107 7有色金屬的循環(huán)次數(shù)有色金屬的循環(huán)次數(shù) N = 10N = 108 8聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊

42、城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)夾雜物放射棱線和疲勞弧線夾雜物放射棱線和疲勞弧線疲勞源疲勞源瞬斷區(qū)瞬斷區(qū)擴(kuò)展區(qū)擴(kuò)展區(qū)高周疲勞斷口高周疲勞斷口 航空渦噴航空渦噴6 6發(fā)動(dòng)機(jī)葉片疲勞斷口發(fā)動(dòng)機(jī)葉片疲勞斷口 （殲擊機(jī)）（殲擊機(jī)）葉片疲勞條帶葉片疲勞條帶聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 汽輪機(jī)機(jī)組第10級(jí)動(dòng)葉片斷裂失效A裂源區(qū)裂源區(qū)B疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)C瞬時(shí)斷裂區(qū)瞬時(shí)斷裂區(qū)D剪切純區(qū)剪切純區(qū)聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及

43、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)二、物理性能（補(bǔ)充）二、物理性能（補(bǔ)充） 密度密度熔點(diǎn)熔點(diǎn)熱容熱容熱膨脹性熱膨脹性導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性磁性磁性導(dǎo)電性導(dǎo)電性介電常數(shù)介電常數(shù) 物物理理性性能能聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)1. . 密度密度 ：?jiǎn)挝惑w積物質(zhì)的質(zhì)量。單位體積物質(zhì)的質(zhì)量。 輕金屬：鋁、鎂、鈦及它們的合金輕金屬：鋁、鎂、鈦及它們的合金 重金屬：鐵、鉛、鎢等重金屬：鐵、鉛、鎢等2. . 熔點(diǎn)熔點(diǎn) ：材料的熔化溫度。材料的熔化溫度。 純金屬都有固定的熔點(diǎn)。純金屬都有固定的熔點(diǎn)。3. . 熱容熱容 ：在沒有體積變化時(shí)，溫度變化在沒有體積變化時(shí)，

44、溫度變化1 1時(shí)材料時(shí)材料熱量的變化。熱量的變化。聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 4. 熱膨脹性熱膨脹性 ：材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性。：材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性。 線膨脹系數(shù)：線膨脹系數(shù)：每變化每變化時(shí)，引起材料長度上時(shí)，引起材料長度上相對(duì)膨脹相對(duì)膨脹量量的大小。的大小。 體膨脹系數(shù)：體膨脹系數(shù)：每變化每變化時(shí)，材料體積的變化和攝氏零時(shí)，材料體積的變化和攝氏零度時(shí)體積的比值。度時(shí)體積的比值。03LVLllt注意注意：各個(gè)參數(shù)的量綱。：各個(gè)參數(shù)的量綱。 lm聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工

45、程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)5. 導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 ：導(dǎo)熱性通常用熱導(dǎo)率來衡量。導(dǎo)熱性通常用熱導(dǎo)率來衡量。n金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好金屬的導(dǎo)熱性以銀為最好, 銅、鋁次之。合金的導(dǎo)銅、鋁次之。合金的導(dǎo)熱性比純金屬差。熱性比純金屬差。n在熱加工和熱處理時(shí)，必須考慮金屬材料的導(dǎo)熱在熱加工和熱處理時(shí)，必須考慮金屬材料的導(dǎo)熱性。性。n導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好。導(dǎo)熱性好的金屬散熱也好。6. 導(dǎo)電性導(dǎo)電性 ：傳導(dǎo)電流的能力，用電阻率來衡量。傳導(dǎo)電流的能力，用電阻率來衡量。n金屬導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之。合金的導(dǎo)金屬導(dǎo)電性以銀為最好，銅、鋁次之。合金的導(dǎo)電性比純金屬差。電性比純金屬差。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)7. 磁性：磁性：材料在磁場(chǎng)中的性能。材料在磁場(chǎng)中的性能。 磁性材料按照磁化后去磁的難易程度，可分為軟磁性材料按照磁化后去磁的難易程度，可分為軟磁性材料和硬磁性材料。磁性材料和硬磁性材料。 8. 介電常數(shù)：表示介電常數(shù)：表示絕緣材料電性能的物理量。絕緣材料電性能的物理量。 聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院聊城大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)工程材料及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)三、化學(xué)性能三、化學(xué)性能 耐腐蝕性耐腐蝕性高溫抗氧化性高溫抗氧