材料科学基础PPT课件

1、材料与化工学院材料与化工学院第八章第八章 材料的变形与断裂材料的变形与断裂8.1 8.1 金属变形概述金属变形概述8.2 8.2 金属的弹性变形金属的弹性变形8.3 8.3 滑移与孪晶变形滑移与孪晶变形8.4 8.4 单晶体的塑性变形单晶体的塑性变形8.5 8.5 多晶体的塑性变形多晶体的塑性变形8.6 8.6 纯金属的变形强化纯金属的变形强化( (自学自学) )8.7 8.7 合金的变形与强化合金的变形与强化8.8 8.8 冷变形金属的组织与性能冷变形金属的组织与性能8.9 8.9 金属的断裂金属的断裂8.10 8.10 冷变形金属的回复阶段冷变形金属的回复阶段8.11 8.11 冷变形金属

2、的再结晶冷变形金属的再结晶8.12 8.12 金属的热变形、蠕变与超塑性金属的热变形、蠕变与超塑性8.13 8.13 陶瓷晶体的变形陶瓷晶体的变形( (自学自学) )8.14 8.14 高分子材料高分子材料( (聚合物聚合物) )的变形的变形( (自学自学) )一、理论断裂强度一、理论断裂强度二、实际断裂强度二、实际断裂强度8.9 8.9 金属的断裂金属的断裂一、理论断裂强度一、理论断裂强度在在完整晶体完整晶体（无任何缺陷）中，（无任何缺陷）中， 原子处于各自的平衡位置原子处于各自的平衡位置(x=a)(x=a)时，时， 晶体的晶体的能量最低能量最低； 当晶体承受当晶体承受拉应力拉应力时，时，

3、原子将偏离原来的平衡位置，原子将偏离原来的平衡位置， 使相邻原子间产生使相邻原子间产生吸引力吸引力。 吸引力吸引力存在一个存在一个极大值极大值c c。a一、理论断裂强度一、理论断裂强度原子间力原子间力与位移与位移x x关系：关系： c csin(2x/)sin(2x/)求求： 位移很位移很小小时，时，sinxsinx=x=x c c 2x/2x/ E E Ex/aEx/a c c/(2)/(2) E/aE/a 2ac/ Ea一、理论断裂强度一、理论断裂强度 c csin(2x/)sin(2x/) 2a2ac c/ E/ Ea按照材料在断裂前按照材料在断裂前产生塑性变形的程度产生塑性变形的程度,

4、 , 断裂可分为断裂可分为脆性断裂脆性断裂、韧性断裂韧性断裂、半脆性断裂、半脆性断裂 韧性断裂指晶体在断裂前，经历了韧性断裂指晶体在断裂前，经历了较大塑性变形较大塑性变形才发生的断裂。才发生的断裂。 脆性断裂，断裂前脆性断裂，断裂前无明显的塑性变形无明显的塑性变形。二、实际二、实际断裂强度断裂强度补充补充PPLP 利用能量守恒原理：利用能量守恒原理：U（弹性应变能）（弹性应变能）=W（外力所做的功）（外力所做的功）EULPW21EALPU22E单位体积内的应变能单位体积内的应变能-比能比能u(单位：单位：J/m3)21ALLP21VUu2EE2u22对拉杆进行逐步加载（认为无动能变化）对拉杆进

5、行逐步加载（认为无动能变化）拉伸的弹性应变能拉伸的弹性应变能EAPLL 二、实际二、实际断裂强度断裂强度-脆性断裂脆性断裂定性说明：定性说明： 实际晶体中实际晶体中, , 存在着一些微裂纹，存在着一些微裂纹， 裂纹裂纹前沿前沿，存在，存在应力集中应力集中， 从而使材料的从而使材料的断裂强度断裂强度，大大降低。，大大降低。二、实际二、实际断裂强度断裂强度-脆性断裂脆性断裂Eu22EALPUE221定量说明（格雷菲斯）：定量说明（格雷菲斯）：假定一很宽的假定一很宽的单位厚度单位厚度薄板，板受薄板，板受单向拉伸单向拉伸， 在载荷从在载荷从零零增加至增加至P P后将薄板两端后将薄板两端固定固定，这时外力就不做功了，这时外力就不做功了， 两端固定的薄板受载可视为一两端固定的薄板受载可视为一隔离系统隔离系统。如将板内制造一如将板内制造一椭圆形椭圆形裂纹裂纹2c2c。 因与外界无能量交换，因与外界无能量交换， 裂纹的形成只能来自系统内部储存的裂纹的形成只能来自系统内部储存的弹性能弹性能. .EEEUUU12释放弹性能释放弹性能表面能表面能二、实际二、实际断裂强度断裂强度-脆