14-材料力学性能130102

复习：第九章先进材料的力学性能一、前言二、复合材料的力学性能定义：两种或两种以上性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料分类：基体基体：高分子（环氧树脂）、金属（Al、Cu）、陶瓷（Al2O3、Si3N4）增强相：性质、含量、大小、分布、形状（颗粒、晶须、纤维）研究方法：宏观：变形、强度；细观：断裂研究界面：表面改性，界面工程复合材料的“混合定则”各种复合材料的力学性能---高分子、金属、陶瓷高分子基复合材料---玻璃钢金属基复合材料陶瓷基复合材料增韧增强三、多孔材料的力学性能概述多孔材料为什么要研究其力学性能？有哪些力学性能特点？影响因素？海绵聚氨酯软木铝蜂窝三、多孔材料的力学性能概述多孔材料自然界：鸟的翅膀、骨；木材、树叶自然的选择---材料利用率最高的结构人工夹芯板（支撑重物）泡沫塑料（吸振，包装材料）多孔材料分类闭孔和开孔；蜂窝和海绵多孔材料的描述孔隙率（密度）孔径、通孔度、比表面积*：多孔材料密度；s：固体密度泡沫金属？泡沫Al（吸音防火）三、多孔材料的力学性能多孔材料的压缩曲线三区线弹性区。多孔材料弹性变形应力平台区。骨架弯曲、塑性变形或断裂，随后增多致密化区。骨架完全损坏，骨架材料本体受压变形力学性能指标1、压缩模量闭孔：通孔：图多孔材料的压缩应力-应变曲线E*:压缩模量Es:骨架材料的压缩模量Ch≈1.5;Cf≈1.0三、多孔材料的力学性能力学性能指标2、屈服应力值应力平台三种情况(图)临界应力值（表）图多孔材料的压缩失效类型表多孔材料压缩屈服应力失效类型临界应力闭孔通孔弹性弯曲

el*/Es0.15(ρ*/ρs)30.05(ρ*/ρs)2塑性变形

pl*/s0.5(ρ*/ρs)20.3(ρ*/ρs)3/2开裂

f*/f0.33(ρ*/ρs)20.65(ρ*/ρs)3/2Es,

s,f:多孔材料骨架的模量、屈服强度和断裂强度弹性变形时，临界应力对应的弹性应变量只与结构有关，与材料无关通孔弹性应变极限为0.05，远高于实心材料力学性能指标2、屈服应力值固体组分性质的影响图多孔材料的压缩失效类型图多孔材料固体组分性质对压缩曲线的影响弹性材料变化平坦塑性材料伴随应力下降脆性材料呈锯齿状波动3、能量吸收实心和多孔材料的压缩应力-应变曲线虚线为单位体积吸收的能量相同峰值应力下，多孔材料吸收能量大图实心和多孔材料的能量吸收弹性(b)塑性(c)脆性包装防护参数多孔材料的制备？一例MaterialasandDesign闭孔材料高分子颗粒金属包覆烧结美国加州大学休斯研究实验室有限公司和加州理工学院开发密度仅0.9mg/cm3，比泡沫塑料轻100倍。第九章先进材料的力学性能四、块状非晶合金的力学性能制备急冷：106K/s，100mm薄带合金化：Pd基、Ni基、Fe基1K/S，100mm圆柱特性弹性应变量可达2.2%一般金属＜0.2%高温下玻璃态（高塑性）抗拉强度高（铁基可达2440MPa）断裂韧性大（Zr基非晶：KIC=55）机理？材料抗拉强度/MPa弹性模量/GPaPd80Si20133067Pd77Cu6Si17153096Pd64Ni16P20156093Pd16Ni64P201760106Pt64Ni16P20186096Fe80B203530166Fe80P13C73040122Fe80P16C3B12440135Fe78B10Si123330118Ni78Si10B12245064Co78Si10B12300088如何确认是否非晶合金？非晶合金的变形与断裂行为

中国基础科学研究进展2008非晶无晶界、位错高强、高硬、高弹脆性材料也有塑性，不同材料有较大差异剪切变形，可分为韧性非晶、脆性非晶韧性断裂沿剪切带发生断裂，断口脉络花样脆性断裂镜面区、混合区、粗糙区镜面区有纳米尺度的条纹非晶塑性未表达出来，是实验条件所致冲压试验方法---提高切应力分量发现明显的剪切变形带，有稳定的剪切变形能力PhysicalReviewB(2007,75,134201)AppliedPhysicsLetters(2007,90,191909)马氏体相变=塑性？A.L.Greer,K.L.Rutherford,andI.M.Hutchings,Wearresistanceofamorphousalloysandrelatedmaterials,InternationalMaterialsReviews,47(2002)87-112非晶合金的磨损性能？高硬度，一般耐磨特殊现象表面形成氧化膜能力的影响无形变强化局部高温产生晶化-硬度、脆性增加，耐磨性复杂软硬双相非晶合金涂层的制备及其抗冲蚀磨损性能研究LiuYH,WangG,WangRJ,etal.Science,2007,315(9):1385-1388HofmannDC,SuhJY,WiestA,etal.Nature,2008,451(28):1085-1089软、硬两种原子区域组成的微结构，2%的塑性第九章先进材料的力学性能五、纳米材料的力学性能纳米金属材料纳米Cu的超塑性Hall-Petch关系反Hall-Petch关系机理?As-annealedCu(500℃,48h)ConventionalCGCuAs-depositiednmCu