高聚物的力学性能下演示文稿

高聚物的力学性能下演示文稿目前一页\总数三十七页\编于二十点从试验测得的应力、应变数据可以绘制出应力-应变曲线，如下图所示：应力-应变曲线示意图目前二页\总数三十七页\编于二十点(一）玻璃态高聚物的应力-应变曲线1特征及分析典型的玻璃态高聚物试样当温度在Tg以下几十度的范围内以一定速率被单轴拉伸时，其应力-应变曲线如下图所示：目前三页\总数三十七页\编于二十点曲线上A点之前，σ-δ关系服从虎克定律，所以A点为弹性极限点，Y点称为屈服点，经过此点后，应力不再增加，材料仍能继续发生一定的伸长。曲线最后一段表明增加应变需要增大应力，直至试样断裂。B点为断裂点所谓断裂能，是指应力-应变曲线下的面积玻璃态高聚物典型的应力-应变曲线目前四页\总数三十七页\编于二十点2影响因素（1）外因—温度、拉伸速率①温度温度不同，同一高聚物的应力-应变曲线形状也不同，如下图所示：目前五页\总数三十七页\编于二十点曲线（1）：T＜＜Tg，应力随应变成正比地增加，最后，应变不到10％就发生断裂。曲线（2）：温度略微升高以后，出现了一个转折点Y，即屈服点。应力在Y点处达极大值。过了Y点，应力降低，应变增大，直至试样断裂，但总应变≤20％(如曲线(2)所示)。玻璃态高聚物在不同温度下的应力-应变曲线目前六页\总数三十七页\编于二十点曲线（3）：温度升至Tg以下几十度的范围内时，屈服点之后，试样在不增加外力或者外力增加不大的情况下，能发生很大的应变，然后应力又增加，直至断裂曲线（4）：温度升至T＞Tg，试样进入高弹态，在不大的应力下便可发展高弹形变(呈现一段较长的平台)，曲线不再出现屈服点，试样断裂前，应力又出现急剧上升。玻璃态高聚物在不同温度下的应力-应变曲线目前七页\总数三十七页\编于二十点T↑，材料变的软而韧，断裂强度↓，断裂伸长率↑；T↓，材料逐步变的硬而脆，断裂强度↑，断裂伸长率↓目前八页\总数三十七页\编于二十点②拉伸速率同一高聚物，在一定温度，不同拉伸速率下的应力-应变曲线如下图所示：不同应变速率下的拉伸应力-应变曲线（到屈服点为止）所用应变速率（mm/min）注明在曲线上目前九页\总数三十七页\编于二十点随着拉伸速率的提高，高聚物的屈服应力σY和拉伸强度都相应提高。所以，拉伸速率↑和T↓对应力-应变性质的影响是等效的。其中，屈服应力对应变速率具有更大的依赖性。目前十页\总数三十七页\编于二十点总的来说，拉伸速率对强迫高弹形变的影响为：A.太快：强迫高弹形变来不及发生或得不到充分发展B.太慢：可能发生一部分粘性流动，形变无法恢复C.适中：产生强迫高弹形变目前十一页\总数三十七页\编于二十点（2）内因—结构产生强迫高弹性的必要条件是：高聚物具有可运动的链段。但是，强迫高弹性又不同于一般的高弹性。后者要求高分子链柔顺性好，而前者则要求高分子链不能太柔顺。目前十二页\总数三十七页\编于二十点（二）晶态高聚物的应力-应变曲线典型的末取向晶态高聚物在单轴拉伸时的应力-应变曲线如下图所示，它比玻璃态高聚物的拉伸曲线具有更为明显的转折，整个曲线可分为三段：目前十三页\总数三十七页\编于二十点①拉伸初期，σ↑很快而ε↑很小，σ随ε线性↑，符合虎克定律，它代表普弹形变②A.达Y点后进入拉伸的第二阶段，Y点后，试样的截面积突然变得不均匀，出现一个或几个“细颈”。B.细颈与非细颈部分的截面积分别维持不变，而细颈部分不断扩展；非细颈部分逐渐缩短，直至整个试样完全变细。

结晶高聚物拉伸过程应力-应变曲线及试样外形变化示意图目前十四页\总数三十七页\编于二十点C.应力几乎不变而应变不断增加，但总的应变值随高聚物不同而不同。③A.成颈后的试样重新被均匀拉伸B.须进一步增大应力，才能使微晶间或者分子间发生位移，最后导致分子链的断裂以致材料破坏。结晶高聚物拉伸过程应力-应变曲线及试样外形变化示意图目前十五页\总数三十七页\编于二十点（三）取向高聚物的应力-应变曲线对于已取向的晶态高聚物的应力-应变曲线，其特点为：①沿取向方向技伸时，伸长率极小，不出现细颈，如前面结晶高聚物拉伸过程应力-应变曲线中的第③段直线。②沿垂直于取向方向拉伸时，其过程与末取向试样相似，最后得到与原取向垂直的新的取向试样，伸长率可达500-800％。目前十六页\总数三十七页\编于二十点已取向的非晶高聚物的应力-应变曲线与取向晶态高聚物相似，也表现出各向异性。其特点为：①沿取向方向拉伸时，若原来取向程度已较高，则曲线可能不再出现屈服伸长而断裂。一般说来，沿取向方向的拉伸强度较大。②沿垂直取向方向拉伸时，若在拉伸过程中分子链可再取向，则断裂伸长率及拉伸强度均较大；若在拉升时强迫高弹形变不能发生，则称脆性断裂（即在Y点之前断裂），且强度较低。目前十七页\总数三十七页\编于二十点应力-应变曲线的类型Typesofstress-straincurve软－硬：模量强－弱：屈服强度韧－脆：断裂能目前十八页\总数三十七页\编于二十点二高聚物的屈服（一）高聚物屈服点的特征①高聚物的屈服应变比金属大得多。②许多高聚物在过了屈服点以后，均有一个应力不大的下降，叫做应变软化。这时，应变增加，应力反而下降目前十九页\总数三十七页\编于二十点③高聚物的屈服应力有很大的应变速率依赖性，随应变速率的增大而增大④高聚物的屈服应力随T↑而↓，在到达它们的Tg时，屈服应力降低为零⑤与金属材料相比，高聚物的屈服应力对流体静压力非常敏感。该压力↑，屈服应力随之增大。

目前二十页\总数三十七页\编于二十点（二）高聚物的屈服机理两种可能的屈服形式：A.银纹屈服B.剪切屈服都表现为不均匀的局部应变目前二十一页\总数三十七页\编于二十点1银纹屈服（轴向屈服）1）银纹概述定义：银纹是在拉伸应力作用下高聚物中某些薄弱部位由于应力集中而产生的空化条纹状形变区。目前二十二页\总数三十七页\编于二十点2）银纹的微结构银纹的微结构的示意图如下：目前二十三页\总数三十七页\编于二十点由示意图可以看到，银纹平面垂直于张应力，银纹体中有许多小的空穴，空穴和空穴之间是高分子链构成的微纤，又称银纹质。目前二十四页\总数三十七页\编于二十点3）银纹的分类A.应力银纹B.环境银纹①应力银纹：玻璃态高聚物在张应力作用下，特别是双轴、三轴拉伸时，由于其表面缺陷、刻痕和内部的小空隙等导致应力集中而引发的银纹。该种银纹是有规则排列的。②环境银纹：环境因素如化学物质等也能促进银纹的产生，称作环境银纹。该种银纹时无规则排列的。目前二十五页\总数三十七页\编于二十点2剪切屈服1）概述定义：剪切屈服是一种没有明显体积变化的形状扭变。前面讨论的银纹形变却伴随着空化过程，具有明显的体积变化。目前二十六页\总数三十七页\编于二十点2）分类A.扩散剪切屈服B.剪切带扩散剪切屈服是指在整个受力区域内发生的大范围剪切形变。剪切带是指只发生在局部带状区域内的剪切形变。实验表明，剪切带发生在与拉伸或压缩方向成45°的截面上。目前二十七页\总数三十七页\编于二十点目前二十八页\总数三十七页\编于二十点3银纹屈服与剪切屈服两者的区别目前二十九页\总数三十七页\编于二十点三高聚物的断裂与强度（一）高聚物的断裂1断裂的概念材料所受的应力达到某个临界值时，材料分裂成两部分或几部分，称为断裂。2断裂的形式A.脆性断裂B.韧性断裂目前三十页\总数三十七页\编于二十点从应力-应变曲线及端口形式对两者加以区别：目前三十一页\总数三十七页\编于二十点目前三十二页\总数三十七页\编于二十点目前三十三页\总数三十七页\编于二十点PS试样脆性断裂表面的电镜照片增韧改性PVC韧性断裂表面的SEM照片

脆性断裂和韧性断裂断口形貌

目前三十四页\总数三十七页\编于二十点（二）高聚物的强度1强度的概念目前三十五页\总数三十七页\编于二十点2高聚物的理论强度从分子结构的角度来看，高聚物之所以具有抵抗外力破坏的能力，主要靠分子内的化学键合力和分子