第二章 材料的脆性断裂与强度 §2．1 脆性断裂现象 一、弹、粘、塑性形变 在第一章中已阐述的一些基本概念。 1．弹性形变 正应力作用下产生弹性形变，剪彩应力作用下产生弹性畸变。随着外力的移去，这两种形变都会完全恢复。 2．塑性形变 是由于晶粒内部的位错滑移产生。晶体部分将选择最易滑移的系统(当然，对陶瓷材料来说，这些系统为数不多)，出现晶粒内部的位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。 3．粘性形变 无机材料中的晶界非晶相，以及玻璃、有机高分子材料则会产生另一种变形，称为粘性流动。 塑性形变和粘性形变是不可恢复的永久形变。 4．蠕变： 当材料长期受载，尤其在高温环境中受载，塑性形变及粘性形变将随时间而具有不同的速率，这就是材料的蠕变。蠕变的后当剪应力降低(或温度降低)时，此塑性形变及粘性流动减缓甚至终止。 蠕变的最终结果：①蠕变终止；②蠕变断裂。 二．脆性断裂行为 断裂是材料的主要破坏形式。韧性是材料抵抗 断裂的能 力。材料的断裂可以根 据 其断裂前 与断裂过 程 中材料的宏观塑性变形的程 度，把 断裂分为脆性断裂与韧性断裂。 1．脆性断裂 脆性断裂是材料断裂前 基本上不产生明 显 的宏观塑性变形，没 有明 显 预 兆 ，往 往 表现为突 然发 生的快 速断裂过 程 ，因 而具有很 大 的危 险 性。因 此，防 止脆断一直 是人 们 研 究 的重 点 。 2．韧性断裂 韧性断裂是材料断裂前 及断裂过 程 中产生明 显 宏观塑性变形的断裂过 程 。韧性断裂时一般 裂纹 扩 展 过 程 较 慢 ，而且 要消 耗 大 量 塑性变形能 。 一些塑性较 好 的金 属 材料及高分子材料在室 温下的静 拉 伸 断裂具有典 型 的韧性断裂特征 。 3．脆性断裂的原 因 在外力作用下，任 意 一个 结构 单 元 上主应力面 的拉 应力足 够 大 时，尤其在那 些高度应力集 中的特 征 点 (例 如 内部和表面 的缺 陷 和裂纹 )附 近 的单 元 上，所 受到 的局 部拉 应力为平 均 应力的数倍 时，此过 分集 中的拉 应力如 果超 过 材料的临 界拉 应力值 时，将会产生裂纹 或缺 陷 的扩 展 ，导 致 脆性断裂。虽 然与此同时，由于外力引 起 的平 均 剪应力尚 小 于临 界值 ，不足 以产生明 显 的塑性变形或粘性流动。因 此，断裂源 往 往 出现在材料中应力集 中度很 高的地 方 ，...
