细化晶粒不仅提高金属的强度,同时还提高其韧性。前者是因为晶界阻碍滑移,后者是因为晶界不仅阻碍裂纹的扩展,而且随着晶界数量的增多,在每一晶界处的应力集中更小了。是唯一一种同时可以增大强度及韧性的方法。
举两例说明SHS技术在材料制备上的应用有哪些 (1)(化合物)粉体合成;(2)块材制备;(3)制备复合材料; (4)制备蜂窝状陶瓷材料;(5)制备单晶体;(6)制备超导材料
7000系铝合金可用什么方法保证其强度和抗应力腐蚀能力 --------弥散强化 多孔Ni-Ti合金可用什么方法制备--------自蔓延高温合成 你还知道什么其他材料制备新技术
离子注入和离子束沉积制备技术、外延生长薄膜制备技术 MA方法获得纳米晶、非晶材料的机制是什么
(1)纳米晶材料的形成机制:在高应变速率下,由位错密集网络组成的切变带的形成是主要的形变机制。这些变形集中的切变带宽约0.1~1μm,球磨初期位错密度增大,原子级应变亦随之增大。当达到某一位错密度时,晶粒解体为由小角度晶界分隔的亚晶粒并导致原子级水平应变下降。继续球磨,切变带中的亚晶粒进一步细化到最终晶粒尺寸,晶粒间的相对取向演变为大角度晶界的无规则取向。由于纳米晶粒本身位错密度极低,当粉末达到完全纳米晶结构时,开动纳米晶粒内的位错需要克服极大的阻力,因此以后的变形主要通过晶界的滑动来实现,最终形成无规则取向的纳米晶材料。
(2)非晶态合金的形成机制:目前主要有两种:一种是固态反应机制,由于终态的非晶相比起始态的组元具有更低的自由能,可保证非晶形成的热力学条件。反应形成非晶核之后,组元间通过互扩散,使非晶核长大,最终形成非晶材料。另一种为缺陷形成机制,即研磨引入的缺陷增多,导致体系混乱度增大而非晶化。 自蔓延高温合成有哪些特点
(1)除了需要提供少许的点火能量外,反应基本上是在自身所产生的能量推动下进行的,最大限度地利用了原子间的化学能,与其它方法需使用大量的电能、热能、机械能相比,该工艺具有明显的节能效果。(节约能源);(2)整个过程通常在几秒钟或几分钟之间就完成,因而其生产效率极高。(快速高效);(3)设备简单,固定资产投入低;(4)反应过程燃烧波前沿的温度极高,可蒸发掉原始坯样中的杂质元素,得到高纯度的合成产物;(5)升温及冷却速度极快,易于形成高浓度缺陷和非平衡结构,生成高活性的亚稳态产物;(6)然而这一方法也存在产物一般为多孔状、有时反应不完全等缺陷,通过采用加压烧结、改善反应条件等措施,这些问题可以得到解决。 自蔓延燃烧形成的基本条件是什么 对那些放热量很大的化学反应系统,启动反应需很高的加热温度,但在球磨过程中由于组织细化,系统储能很高,使系统反应启动所需的临界温度Tig下降,当某一瞬间碰撞处界面温度Te>Tig时,此处反应被启动,放出的大量热使反应迅速完成。
塑性(范性)——是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形的材料特性。
?P应力:是内力的集度 S ? lim ? A ,是力的作用在面积上的效果。
全应力:在 C-C截面上围绕Q点切取一很小的面积ΔA,设该面积上内力的合力为ΔP,则定义 ? P dP 为截面 C-C上Q点的全应力。
S?lim??P?0?A dA正应力:垂直于截面的应力,称为正应力 切应力:平行于截面的应力,称为切应力
主应力:主平面上作用的正应力即为主应力(其数值有可能为0)
?A?0 5
主平面:τ =0的微分面叫做主平面,假如N在某一方向时,微分面上的τ =0,这样的特殊微分面。
主应力图:是表示所研究点(或所研究物体某部分)各主轴方向上,有无主应力及主应力性质的定性图形,它可简单面明晰地描述物体变形时所承受的应力状态的型式。
平均应力:是指三个正应力和的平均值,它只引起微元体的体积变形,对塑性变形不产生影响。
应力偏量:正应力分量与平均应力之差称为应力偏量
主切平面:两个微分面通过一个坐标轴与其它两个坐标轴成丛45°及135°的角
八面体应力:正八面体的每个平面称为八面体平面,八面体平面上的应力称为八面体应力 等效应力:取八面体切应力绝对值的3/ 倍所得之参量称为等效应力
应 变:是表示变形大小的一个物理量。
正应变(线应变):是指线元单位长度的变化量,记为ε 剪应变:表示变形体角度变形(剪切变形)大小,记为γ
名义应变:名义应变又称相对应变或工程应变,适用于小应变分析。名义应变可分线应变和切应变。
真应变:对数应变能真实地反映变形的积累过程,所以也称真实应变,简称为真应变。 等效应变:为人为确定的应变,将八面体剪应变的绝对值乘,所得应变定义为等效应变 应变状态:变形体发生变形时,各质点的各个方向上都有应变,称质点诸方向应变的全体为该质点的应变状态。
八面体正应变:表示一点应变状态的微元体也存在八面体面,如果取应变主轴为坐标轴时,八面体面法线方向的应变称为八面体正应变,记为ε8
屈服准则:受力物体内质点处于多向应力状态时,必须同时考虑所有的应力分量。在一定的变形条件(变形温度、变形速度等)下,只有当各应力分量之间符合一定关系时,质点才开始进入塑性状态,这种关系称为屈服准则,也称塑性条件 屈斯卡屈服准则与密塞斯屈服准则的关系
两个屈服准则的本质区别在于对最大剪切应力的理解:
如以符号K表示屈服时的最大剪应力,则按屈斯加屈服准则,K=0.5σs ; 按密席斯准则,K=(0.5~0.577)σs。
密赛斯屈服准则的物理意义:当材料的质点内单位体积的弹性形变能(即形状变化的能量)达到某临界值时,材料就屈服
屈斯加屈服准则和密塞斯屈服准则有一些共同的特点,这些特点对于各向同性理想塑性材料的屈服准则是有普遍意义的:
1)屈服准则的表达式都和坐标的选择无关,等式都是不变量的函数;
2)三个主应力可以相互置换而不影响屈服;同时,认为拉应力的压应力的作用是一样的; 3)各表达式都和应力球张量无关,实验证明,在通常的工作应力下,应力球张量对材料屈服的影响较小,可忽略不计。如果应力球张量的三个分量是拉应力,那么球张量大到一定程度后材料就将脆断,不能发生塑性变形。
可锻性:是表示材料在热状态下经受压力加工时塑性变形的难易程度
应变硬化指数:其大小表示材料发生颈缩前依靠加工硬化使材料发生均匀变形能力大小。 塑性应变比γ、εu均匀变形量和断裂总应变量εf
1)塑性应变比是材料塑性应变方向性的度量,它可用下式表示γ=εw/εt
6
式中 εw为宽度真应变; εt为厚度真应变。 γ大,表明材料的宽度真应变大,而厚度真应变小,所以它是决定材料深冲性能的关键参量。为了保证材料有良好的深冲性能以及使一般的冷成形工艺得以顺利进行,要求材料的塑性应变比要大于1。
2)εu均匀变形量和断裂总应变量εf
通常要求εu均匀变形量和断裂总应变量εf 尽可能的高,这无论是对于弯曲、拉拔和冷轧等成形工艺的顺利进行都是有好处。
轧机的标称:钢板轧机按轧辊辊身长度来标称,它标志所轧制钢板或带钢(扁钢)可能的最大宽度
加热制度:加热温度、加热速度和保温时间。
轧制温度:主要包括开轧和终轧温度的确定,终轧温度控制轧材的组织性能,而开轧温度的确定必须以保证终轧温度为依据
終轧温度:热轧终了温度,即最后一道轧出时的温度, 变形程度(压下量):轧前高度与轧后高度只差。
控制控冷:轧后可以来用空冷、吹风、喷水等冷却方式来控制轧材具有不同的冷却速度,因而可以得到不同的组织和性能。 平整:是一种小压下率(0.6%~3%)的二次冷轧,其主要目的是为了使退火后的板带材在相当长的一段时间内保证表面不产生冲压滑移线(即Luders吕德斯带),不形成桔皮,同时可改善板材的平直度和光洁度。 润滑:以防止冷轧过程中轧材所产生的变形热与摩擦热使轧辊的温度升高,保证轧辊正常工作。
轧制过程中一般将控制轧制分为奥氏体再结晶区控制轧制(又称为Ⅰ型控制轧制)、奥氏体未再结晶区控制轧制(又称为Ⅱ型控制轧制)和奥氏体+铁素体两相区控制轧制三种方式 轧制速度和变形程度不仅影响产品的组织性能,而且还影响产量,所以在设备和工艺允许的条件下,应提高轧制速度和采用大的变形量,并尽可能保持轧制变形条件的稳定以及控制好适当的终轧压下量。
轧制:是金属坯料在旋转轧辊的间隙中靠摩擦力的作用连续进入轧辊而产生塑性变形的一种压力加工方法 轧制压力:是轧制时轧辊施加于轧件使之变形的力。但通常把轧件施加于轧辊总压力的垂直分量称为轧制压力。
平均单位压力:由于沿接触弧上各点的单位压力的分布是很复杂而且不平均的,因此不能直接按咬人弧
上各点的单位压力直接求得作用于轧辊上的总压力。而必须首先求出其平均值P,此平均值就称为平均单位压力
咬入角:轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角称为咬入角
前滑:在轧制过程中轧件出口速度大于轧辊在该处的线速度,这种现象称为前滑。 后滑:在轧制过程中,轧件入口速度小于轧辊在该出的线速度,这种现象称为后滑。 秒流量相等:单位时间内通过变形区内任一横断面的金属体积应该为一常数。 轧制力矩:轧制时轧辊使轧件产生塑性变形所需的力矩。
弹性压扁:在轧制力的作用下与轧件接触部分产生的弹性变形。
轧机刚性系数:刚性系数是指机座产生单位弹性变形值时的压力。冷轧机刚性系数越大,说明轧机的刚性越好,反映到辊缝中的弹跳值就越小。
轧机弹跳:轧制时的辊缝随所受的轧制力(rolling force)而增大,轧制时辊缝和空载时辊缝
7
之差的平行平均值叫作辊缝弹跳量
正挤压:坯料的流动方向与挤压杆的运动方向是一致的,其特点是坯料与挤压筒内壁间有相对滑动,因而两者间存在很大的外摩擦。 反挤压:坯料的流动方向与挤压杆的运动方向相反,其特点是坯料与挤压筒内壁间无相对滑动,因而无外摩擦存在。正挤压与反挤压的不同特点对挤压过程、产品质量和生产效率等都有很大的影响。
挤压金属流动:正向挤压棒材时,金属流动的过程可分为四个阶段:填充挤压、开始挤压、稳定挤压和挤压终了阶段。
热挤压生产型材或管材的一般工艺流程如下: 坯料准备→加热→挤压→冷却→矫正→酸洗→成品
拉拔是在外加拉力的作用下迫使金属坯料通过模孔以获得相应形状、尺寸制品的一种塑性加工方法,它是生产棒材、型材、线材和管材的主要方法之一
拉拔通常都是在冷态下进行的,其一般工艺流程如下:坯料→打头→酸洗清理→润滑→拉拔→脱脂→退火→成品
1.材料的硬、软与屈服强度(断裂强度)、变形抗力有关 2.材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。
3.材料中存在以下三种位错的起源(成核)机制:均匀成核、晶界成核和界面成核,其中最后一种包括各种沉淀相、分散相或增强纤维等等。
4.位错的增殖机制主要也有三种机制:弗兰克-里德位错源(Frank-Read source)机制、双交滑移增殖机制,和攀移增殖机制。
5.当变形金属被加工到一定高度,原子活动能力较强时,会在变形晶粒或晶粒内的亚晶界处以不同于一般结晶的特殊成核方式产生新晶核
6.再结晶没发生晶格类型的变化(无相变),只是晶粒形态和大小的变化。
7.在对金属材料进行塑性变形加工(拉深、冷拔等)时为了消除加工硬化需要进行再结晶退火
8晶粒长大其实质是一种晶界的位移过程
9冷加工一般指在绝对温度低于0.4 Tm下对材料进行的机械加工,Tm 为材料熔点绝对温度
10变形抗力和变形力数值相等,方向相反;一般用平均单位面积变形力表示其大小,与应力状态有关。
11发生塑性变形与应力状态有关、而不跟应力大小有关 12.多数材料,塑性应变的大小与加载速率快慢有关。
13.工程上通常又在一小时之内能够完成再结晶过程的最低温度称为再结晶温度。 在对金属材料进行塑性变形加工(拉深、冷拔等)时为了消除加工硬化需要进行再结晶退火。 17、不均匀变形是金属塑性变形不可避免的。
18、物体的力学状态相同,若所考察的面的位置发生变化,应力状态的表示方法也变化。 19、应力主方向:主平面上的法线方向则称为应力主方向或应力主轴。对于任意一点的应力状态,一定存在相互垂直的三个主方向、三个主平面和三个主应力。
在给定的外力作用下,物体中任一点的主应力数值与方向即已确定,与坐标系的选择无关。 20、已知一点的应力状态,切应力τ=0的主应力面,通常有3个且相互垂直
21金属塑性变形过程中,拉应力最易导致材料的破坏,压应力则有利于减少或抑制破坏的
8
发生与发展
22、三个应力分量相等或三个应力分量均为平均应力的应力状态称为球应力状态
23、应力偏量只引起微元体的形状变化,而不产生体积变化。材料的塑性变形主要与应力偏量有关。
最大切应力作用于平分最大与最小主应力间夹角微分面上,其值等于二主应力之差的一半。 24、当受力物体(质点)中的最大切应力达到某一定值时,该物体就发生屈服。或者说,材料处于塑性状态时,其最大切应力是一不变的定值,该定值只取决于材料在变形条件下的性质,而与应力状态无关。所以又称最大切应力不变条件。
主平面上只有法向应力即主应力,而无剪应力;而主剪应力平面上既有剪应力又有正应力。 25、一个物体受作用力后,其内部质点不仅要发生相对位置的改变(产生了位移),而且要产生形状的变化,即产生了变形。应变是表示变形大小的一个物理量 26、一点的应变状态不可能是同号应变
27、塑性变形时相互垂直的三个方向上对数变形之和等于零;
28、在三个主变形中,必有一个与其它二者符号相反,其绝对值与其它两个之和相等,即绝对值而最大。
29、受力物体内质点处于单向应力状态时,只要单向应力大到材料的屈服点时,则该质点开始由弹性状态进入塑性状态,即处于屈服。
30、在通常的工作应力下,应力球张量对材料屈服的影响较小,可忽略不计。如果应力球张量的三个分量是拉应力,那么球张量大到一定程度后材料就将脆断,不能发生塑性变形。 31、应力状态对塑性的影响,实际上是通过静水压力σm起作用的
32、最大拉应力理论:(第一强度理论) 该理论认为,脆断破坏主要是由最大拉应力引起的。在复杂应力情况下,若危险点的最大拉应力σ1超过材料单向拉伸时的许用应力,则强度不足。 强度条件为: σ1≤[σ]
33、最大拉应变理论:(第二强度理论) 该理论认为,脆断破坏主要是由最大拉应变引起的。在复杂应力情况下,若危险点的最大拉应变ε1超过材料单向拉伸极限状态时的线应变,则强度不足。由广义胡克定律导出,强度条件为: σ1-υ(σ2+σ3)≤[σ] 34、金属在热状态下的成形性能通常用金属的可锻性(Forgeability)来衡量
金属的组织不同,其可锻性有很大的差别。通常单相组织的可锻性比多相组织的可锻性好 35、通常面心立方金属或合金比体心方金属或合金具有低的屈服强度、更好的塑性和较大的n值,故其冷成形性能比体心立方金属或合金好。
9

