5 以材料受力的情况为主线,分别是材料的弹性变形、塑性变形和断裂 弹性变形----可逆、虎克定律 塑性变形----特点是不可逆、机制是滑移和孪晶,陶瓷中特色还有:蠕变和高温粘性流动 断裂----理论、强度、结构、方式和加载方式 应力:单位面积上所受内力 由于材料的面积在外力作用下,可能有变化,A 就有变化,有名义应力和实际(真实)应力 应变:描述物质内部各质点之间的相对位移 名义位移的应变: 实际应变和 L0 有关,可以通过公式推导获得 应力和应变之间关系----虎克定律 弹性常数与原子间结合力的关系 弹性模量 E 是原子之间的结合力的一个标志 结合键、原子之间的距离、外力作用也将改变弹性模量的值 温度升高,原子之间距离变大,弹性模量下降 显微结构对弹性常数的影响 工程陶瓷具有非常复杂的显微结构特征:包括晶粒、异相、气孔、杂质等,计算材料的弹性模量和切变模量将非常困难 一般从宏观均质的设想出发,进行平均弹性模量和切变模量的计算 把材料看成材料的串联或者并联,我们可以得到其上限模量和下限模量,如下面的公式表示: 陶瓷材料弹性常数和气孔率关系 多气孔陶瓷材料可以看成二相材料,其中一相的刚度为0 陶瓷材料的弹性模量随气孔率变化的表达式是 粘弹性 定义:一些非晶体,有时甚至多晶体在比较小的应力时同时表现出粘性和弹性 所有高分子材料都有这种性质 滞弹性:材料和时间有关的弹性,即时间的滞后 蠕变:固定外力,但材料的应变不断增加的现象,本质是:弹性模量不断减少 弛豫:材料上恒定应变,但应力随着时间而减少的现象。其本质也是弹性模量的减少 问题:为什么材料在长时间的应力或者应变作用下总发生弹性模量减少? 驰豫时间 :定义应力 是原始应力0 的0.37(1/e)的时间,所以有: AF0001LLLLL211221221111VEVEEEEVEVEE)1(22100pfpfEEeEEbp或者 6 另外,应力驰豫满足 Arrhenius 公式,即有 材料中粘弹性现象,在无机材料特别是含有玻璃相或者非晶态材料中存在,随着含量增加,这种现象严重 一般地,陶瓷材料的高温比较明显,对材料性能影响明显。但我们也可以利用这些现象,如材料制备中的 HP 或者 HIP 无机材料的塑性 塑性形变:外力移去后不能够恢复的形变 延展性:材料经受塑性形变...