微觀結構到應用 材料力學行為

2021-09-09 00:24:31 字數 2987 閱讀 4963

服役效能

力學效能

彈性模量

屈服強度

斷裂強度

塑性加工成形效能

力學效能

解釋彈性模量

\流動應力

真實應力,屈服後繼續塑性變形並隨之公升高的抗力

伸長率\

屈強比σsσ

b↓\frac\downarrow

σb​σs​

​↓,成形效能↑

\uparrow

↑硬化指數n

用於全量硬化模型,描述應力和應變全量之間的關係

應變速率m

用於增量硬化模型,描述應變增量和應力及應力增量之間隨動關係

r值塑性各向異性

fld、flc

板料成形效能評估

失效效能斷裂

斷裂力學選材:是否存在裂紋對強度、斷裂方式影響很大 疲勞

微結構型別

描述解釋相\

\晶粒取向不同的相

晶粒生長、相變、塑性變形組成\

\點缺陷

空位、固溶原子(間隙或者置換)

線缺陷位錯

體缺陷空隙

裂紋,空洞聚集

織構多晶體中晶粒取向的首選排列方式

形變織構:大變形造成晶體轉動;再結晶織構:擇優形核和擇優生長;調控織構改變板材塑性應變比r位錯

因素解釋

位錯密度

加工硬化

位錯塞積:f-r機制產生可動位錯被阻礙形成不可動位錯 ρ

i\rho_i

ρi​,位錯糾纏:高位錯密度區纏結發展成為亞晶,形成位錯變形胞

γ sf

e\gamma_

γsfe

​介面能↓

\downarrow

↓,不可動位錯增加,晶粒尺寸減小

形變熱效應

隨著變形量增加,形變熱效應越明顯

誘發位錯的非保守運動(轉變滑移系,攀移),不可動位錯轉化為可動位錯,不可動位錯密度ρi↓

\rho_i\downarrow

ρi​↓晶粒

多晶體應變硬化速率比相同的單晶體金屬要高;

hcp滑移系少,變形不易協調,故其塑性極差;

金屬間化合物滑移系更少,變形更不易協調,性質更脆

加工硬化

退化\再結晶:

σ =k

εn\sigma=k\varepsilon^n

σ=kε

n熱變形:

σ =k

(ε0+

ε)n\sigma=k(\varepsilon_0+\varepsilon)^n

σ=k(ε0

​+ε)

n屈服強度增加,抗拉強度增加,伸長率減小

固溶間隙固溶強化效果大於置換固溶;

且在bcc金屬中點陣畸變屬於非對稱性的,強化效果強於在fcc

要求解釋

冷卻後保持在固溶體中,不與其他元素反應生成不溶物

1. 形成晶格畸變,阻礙位錯運動,固溶強化

原子半徑差異大

2. 溶質原子和基體金屬原子尺寸、價電子數目相差越大,固溶效果越明顯

退火溫度下具有明顯的溶解度

3.間隙原子固溶度有限,實際強化效果也有限

顯著提高屈服強度σ

s\sigma_

σs​、拉伸強度σ

b\sigma_

σb​和高溫下得抗蠕變能力(高溫強度),但韌性和塑性卻有所下降

第二相:析出\沉澱強化

尺寸、形狀、數量、分布

分析因素

解釋晶體學匹配程度

共格、半共格、非共格

第二相大小

兩種機制晶粒尺寸-屈服強度曲線的交點強度最高

單晶體塑性 因素

作用應變速率m

σ =c

ε˙m\sigma=c\dot^m

σ=cε˙m

,應變速率大,σs↑

\sigma_\uparrow

σs​↑

,塑性↓

\downarrow

↓溫度溫度上公升,σs↓

,塑性↑

\sigma_\downarrow,塑性\uparrow

σs​↓,塑

性↑溫度越高,對應變速率越敏感

強度理論

描述拉應力強度理論

最大拉應力是引起斷裂的主要原因

最大伸長線應變理論

最大伸長線應變是引起斷裂的主要原因

最大切應力理論

最大切應力是引起物體屈服的主要原因

畸變能密度理論

認為不管材料的應力狀態,只要畸變能密度達到與材料性質有關的乙個極限值就發生屈服

有體力平面應力:

平面應變:

無體力

體力轉化為面力

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