材料力学性能ppt课件.ppt
思考题：3.疲劳断口宏观特征？与疲劳断裂过程之关系？6.高周疲劳与低周疲劳之对比？1.高周疲劳行为特征？如何测试与表征？2.s-N曲线分类与特征？能否反映循环加载力学状态变化？8.循环应力-应变特征及包辛格效应之影响？9.疲劳裂纹扩展速率变化规律及其控制因素？7.s-N曲线与-N曲线之异同？如何进行疲劳强度和寿命设计?4.右图系列s-N曲线反映了何种规律？10.疲劳抗力影响因素？与材料拉伸性能指标有何关系？5.描述右图力学行为特征？ ICcaammmmcaCYdadNN02/2/)( bffNs)2(,bffNs)2(, 0.00.10.20.30.40.50.60255075100125150175发 生再结晶变 形速率为0.1/S 90095010008501050Stress,(MPa)Strain0.00.10.20.30.40.50.60.7020406080100120140160180200220变 形速率为10/S10501000950900850Stress,(MPa)Strain 晶格阻力下降，原子活动能力提高晶格阻力下降，原子活动能力提高 (1)(1)位错运动障碍位错运动障碍； (2)(2)位错运动方式位错运动方式：交滑移、攀移；：交滑移、攀移； (3)(3)回复、再结晶等软化；回复、再结晶等软化； (4)(4)新的形变机制新的形变机制( (晶界运动等晶界运动等) )。 动态回复是在热变形过程中发生的回复，金属即使在远高于静态再结晶温度下塑性变形时一般也只发生动态回复。 n晶内滑移与孪生；n晶界滑动；n扩散蠕变 图4-11 扩散蠕变示意a）空位和原子的移动方向 b）晶内扩散 c）晶界扩散dDBDBkTddtdbv212式中， 外应力； 原子体积； d 平均晶粒尺寸； 晶界宽度； B1、B2 常数； Dv、Db 体扩散和晶界扩散系数。 低温时Db比Dv大几个数量级， 近似为kTdDBdtdb32某些学者提出，若陶瓷晶粒从m级降到nm级， 与d3成反比，蠕变速率将提高109倍；同时晶粒尺寸降低又可使晶界扩散系数Db比常规多晶材料大三个数量级，其总效应为：晶粒度下降三个数量级，形变率可提高1012倍，据此预言纳米陶瓷将呈现室温韧性，迄今仍未有足够的实验证据。 kTQbeDD0/ dtd / 热塑性变形的主要机理仍然是晶内滑移；由于晶界滑动和扩散蠕变作用的增加，再加之变形时会产生动态回复和再结晶。因此，热态下金属塑性变形能力比冷态下高，变形抗力较低。 第一阶段：减速蠕变阶段（过渡蠕变阶段）第一阶段：减速蠕变阶段（过渡蠕变阶段） 原因：加工硬化占主体原因：加工硬化占主体第二阶段：恒速蠕变阶段（稳态蠕变阶段），第二阶段：恒速蠕变阶段（稳态蠕变阶段）， 加工硬化与回复等软化机制相当加工硬化与回复等软化机制相当第三阶段：加速蠕变阶段第三阶段：加速蠕变阶段 随随tt，蠕变速率，蠕变速率，直至蠕变断裂。，直至蠕变断裂。 裂纹的形成与扩展裂纹的形成与扩展稳态蠕变速率：稳态蠕变速率：)/exp(RTQCdtdcn)/exp()(sinhRTQBdtdcn高温低应力下简化为：高温低应力下简化为：Qc蠕变表观激活能n 应力指数简单合金：晶界扩散蠕变n=1 位错粘滞滑移蠕变n=3 位错攀移蠕变n=5 第二相强化合金：n6 纯金属T0.5Tm高温蠕变激活能与自扩散激活能相近，F 机制一：在三晶粒交会处形成楔形裂纹机制一：在三晶粒交会处形成楔形裂纹 高应力，较低温度下，晶界滑动在三晶高应力，较低温度下，晶界滑动在三晶粒交汇处受阻粒交汇处受阻应力集中应力集中形成空洞形成空洞相互相互连接形成楔形裂纹连接形成楔形裂纹长大长大引起断裂引起断裂F 机制二：在晶界上由空洞形成晶界裂纹机制二：在晶界上由空洞形成晶界裂纹 较低应力，较高温度下，当晶界受垂直较低应力，较高温度下，当晶界受垂直拉应力作用时，周围晶界或晶粒内部的空穴拉应力作用时，周围晶界或晶粒内部的空穴聚集于此晶界，形成空洞核心聚集于此晶界，形成空洞核心空洞超过临空洞超过临界尺寸（界尺寸（r r）而稳定存在）而稳定存在长大长大引起断裂。引起断裂。 空洞位置：晶界上的凸起部位，细小的空洞位置：晶界上的凸起部位，细小的第二相质点附近，（晶界夹杂物）第二相质点附近，（晶界夹杂物）a)晶界滑动与晶内滑移带交割；b)晶界上存在第二相质点 A. Pyzalla，science, 2005常数fct)()/exp(RTQAtfnfQf蠕变断裂激活能n 蠕变断裂应力因子3.塑性材料疲劳断裂是宏观脆性的，是否材料在交变加载 过程中发生了脆化？思考题：1.循环硬化与单向变形硬化行为有何联系与区别？4.经典疲劳强度理论为何不能根本解决疲劳断裂问题？5.da/dN控制因素、疲劳裂纹扩展规律及其工程应用？2.单向变形过程是否存在软化效应？6.疲劳抗力影响因素？与材料拉伸性能指标有何关系？9.高温塑性变形微观机制中哪些是扩散控制的？7.材料高温力学行为有何特点？8.材料热塑性流变应力与屈服强度有何关系？10.蠕变本质是什么？与常温塑性变形行为之区别？
