1第四章弹性与内耗弹性:在外力去除后,物体恢复到形变前的形状和尺寸的能力;表征弹性的参数:弹性模量(E)取决于原子间结合力的大小,为组织不敏感参量;内耗:材料内在的能量损耗;是滞弹性行为的反应,结构敏感参量,常用于研究金属内部的结构,溶质原子的浓度,特别是位错与溶质原子的交互作用。24.1金属的弹性模量一、弹性模量弹性范围内虎克定律(Hook):σ=Eε广义虎克定律:σ由正应力σ11、σ22、σ33、切应力σ12、σ13、σ23组成;ε由正应变ε11、ε22、ε33、切应变ε12ε13ε23组成3123123332211666564636261565554535251464544434241363534333231262524232221161514131211123123332211CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCσij=Cijklεijεij=SijklσijCijkl:刚性系数Sijkl:柔性系数4二、弹性的表征弹性模量E:单向受力状态,E=σii/εii,反映材料抵抗正应变的能力切变模量G:纯剪切受力状态,G=τxy/γxy,反映材料抵抗切应变的能力泊松比μ:在单向受力状态下,μ=-ε22/ε11体积模量K:K=-P/(ΔV/V)=E/[3(1-2μ)]5三、弹性的物理本质原子间存在引力:斥力:原子间结合力:6模量E反映原子间结合力的大小7四、弹性模量与其它物理量的关系1、弹性模量与Debye温度的关系德拜温度与弹性波速成正比,弹性模量值越高,其德拜温度也越高。82、与熔点的关系原子间结合力越大、熔点越高,弹性模量越大:94.2弹性模量的影响因素1、原子结构由于金属的弹性与原子间的结合力有关,弹性模量取决于金属元素的价电子数和原子半径的大小,即取决于原子结构:同一周期中的元素随原子序数增加,价电子数增多,弹性模量增高;同一族元素,如Be、Mg、Ca、Sr、Ba等,价电子数相等,由于原子半径随原子序数增加而增大,弹性模量减小;10过渡族金属有特殊规律性,具有较高的弹性模量,单晶体不同晶向原子排列不同,结合力不同,弹性模量呈各向异性,除与原子结构有关外,与点阵结构有关,同种金属点阵越致密,弹性模量越高。112、温度温度升高,原子热运动加剧,原子间距增大(膨胀),导致原子间结合力减弱,导致弹性模量随温度升高而降低;无相变且T<0.5Tm,呈线性下降;0.5Tm