多晶体新型材料力学性能分析与研究

1、多晶体新型材料力学性能分析与研究多晶体新型材料力学性能分析与研究1材料的构造材料的构造是指材料的组成单元之间互相排斥、互相吸引的作用到达平衡时的空间分布。从宏观到微观有三个不同的层次，分别是宏观组织构造、显微组织构造和微观构造。其中，宏观组织构造是指用肉眼或者使用放大镜观察到晶粒、相的集合状态。显微组织构造也可称为亚微观构造，它是利用电子显微镜或者光学显微镜观察到材料内部的微区构造或者晶粒、相的集合状态。微观构造是比显微组织构造更细的一层构造，它本文由论文联盟搜集整理包括分子构造、原子构造、分子的排列构造以及原子的排列构造。通常情况下，金属材料也被看做是由晶体的聚集体组成的。例如，合金可以看做

2、是母相金属原子的晶体和参加的合金晶体等聚集形成的聚集体；纯金属被看做是微细晶粒的聚集体。晶粒晶界上的结合其实是机械组合，展开来讲就是当金属由高温熔体凝固析晶时，彼此啮合结实的在一起。晶粒之前的接触面积越大，结合力也就越大。晶粒内部的结合力要大于晶粒间的结合力。软铜、钢、铝、金可以承受较大的变形和塑形是因为在发生滑移变形时，原子间的互相位置依次错开，并形成新的键，原子之间的键很难断开。2材料的力学性能理论2.1材料受牵伸时的力学性能塑形材料是指在外力作用下，产生宏大变形但不易被破坏的材料。屈服强度是指金属材料发生屈服现象时的屈服极限，也是指抵抗微量塑形变形的应力。脆性材料是指在外力作用下，产生极

3、小的变形，如陶瓷、灰口铸铁等，不存在缩颈现象和屈服阶段。2.2材料受压缩时的力学性能压缩试验是用来测定材料受压时的力学性能。在金属压缩试验时，大多采用短粗圆柱形试样，细长试样在压缩时极易失稳。一样的是，在屈服以前，拉伸曲线和压缩曲线根本一样。不同的是，低碳钢试样在压力逐渐增大的情况下，越来越扁。2.3材料的力学性能分析刚度、强度和稳定性是评价一种材料和构造力学性能的三大要素3。刚度是指材料抵抗变形的才能，详细表达在变形分析上。强度是指材料抵抗破坏的才能，详细表达在应力分析中。断裂和疲劳也是强度问题的一部分，断裂在宏观中是因为构造中裂纹的扩展，构造中的最大应力大于构造材料的破坏极限引起断裂。在微

4、观中是由于分子之间或者是原子之间的键断开引起的。疲劳问题主要出如今塑形较高的材料中。对于强度更进一步的分析是弹塑性极限分析。稳定性是指构造抵抗外来扰动的才能，尤其是板、梁、壳在压缩荷载下的稳定性问题。稳定性问题是构造设计和分析中非常重要的一个问题，可以从不同的理论分析稳定性问题，一方面是振动分析，构造的模态、动力相应和固有频率，对构造固有频率进展分析目的是为了防止构造的固有频率和外力频率接近引起的共振破坏。弹性稳定性理论还有初始后屈曲理论、非线性大挠度理论和前屈曲一致理论等。薄壳稳定性有塑性稳定性理论和弹性稳定性理论等。3多晶体新型材料力学性能分析工程中的金属材料很大一部分是多晶体材料，由于各

5、晶粒是通过晶界联结在一起，各晶粒的空间取向是不一样的，因此也就决定了多晶体材料塑性变形的特点。各晶粒塑性变形时的不均匀性和不同时性，当多晶体试样受到外力作用时，虽然大部分晶粒还处于弹性变形范围之中，个别取向有利的晶粒中和试样的宏观切应力方向一致的滑移系统中首先到达了滑移要求的临界条件，因此塑形变形从这些晶粒开始。随着应力的逐渐增大，参加塑形变形的晶粒逐渐增多。由于这种原因，多晶体材料的塑形变形不会发生在不同晶粒中。受此影响，塑性变形和连续屈服材料的应力之间没有明显的界限。同时，在同一个晶粒内的不同区域的变形量是不同的。因为在一个晶粒的塑形变形会受到相邻不同位向晶粒的限制，加之各晶粒的位向差异，

6、此限制在变形晶粒的不同区域中是不同的。变形的不均匀性，不仅表达在同一晶粒内部，而且也反映在试样的不同区域和各晶粒之间。例如多相合金，变形首先发生在软相上，组织越不均匀，各相性差异越大，变形的不均匀性越严重，变形的不同时性越明显。物体内任一点的应变状态可用切应变分量和正应变分量表示，由于各晶粒塑性变形的不均匀性和不同时性，为了维持试样的变形连续性和整体性，滑移必须在更多的滑移系统上配合地进展，各晶粒必须互相协调。综上所述，同时开动滑移系统是多晶体内任一晶粒实现任一变形的必要条件。通过研究发现，晶体塑性变形是一个非常复杂的过程。最初的晶体转动或者滑移系统受阻后，没有启动的滑移系统上的切应力升高，当到达临界切应力时，进入滑移状态。由此，一个晶粒中就启动了几个滑移系统，从而形成了多系滑移的场面。多系滑移产生的结果是滑移系的互相切割和穿插，这就是拉伸试样外表出现的滑移带穿插的现象。其实，在塑性变形中，也可能出现孪活力制。滑移系统足够多时，变形的协调性可以得到充足保证，以适应宏观变形的要求。由此可以得出，滑移系