什么是塑性材料?什么是韧性材料?

59 2023-12-18 20:42

一、什么是塑性材料?什么是韧性材料?

在外力作用下,虽然产生较显著变形而不被破坏的材料,称为塑性材料。通常将材料经拉伸试验后,断裂延伸率大于5%的材料成为塑性材料。一般的金属材料都能满足这个条件,也就是说大部分金属材料都为塑性材料。

韧性表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小。韧性可在材料科学及冶金学上,韧性是指当承受应力时对折断的抵抗,其定义为材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值。

二、韧性好的材料是否就具有高的塑性?材料的韧性和塑性的本质区别是什么?

强度指金属材料反抗外力损坏效果的最大才能。强度按外力效果方式的不同分为:抗拉强度(抗张强度):代号:σb,指外力是拉力时的强度极限抗压强度:代号σbc,指外力是压力时的强度极限抗弯强度:代号σbb,指外力与材料轴线笔直,并在效果后使材料呈曲折时的强度极限抗剪强度. 金属的硬度,是指金属表面部分体积内反抗因外物压入而引起的塑性变形的抗力,硬度越高标明金属反抗塑性变形的才能越强,金属发生塑性变形越困难。 什么叫耐性:金属材料在冲击载荷效果下不被损坏的才能。 什么叫塑性:金属材料在外力效果下,永久变形而不损坏的才能。(1) 塑性:金属材料在外力效果下,发生永久变形而不致引起损坏的才能。(2)强度:金属材料在外力效果下反抗塑性变形和开裂的才能。(3)硬度:金属材料反抗更硬的物体压入其内的才能。(4)耐性:金属材料反抗冲击载荷效果下开裂的才能。

三、材料的“强度”“硬度”和“塑性”“韧性”是否对立?

并不对立,或者说,在某种程度上并不对立。你的这个问题的答案已经接近于我们在金属学上追求的终极奥义。并不是我这个回答能够回答的,但是简单回答一下试试看吧。

首先不一样材料的特长是不一样的,一般情况下,材料学中的陶瓷硬度高,金属强度高,高分子塑性好等等,这些都是因为他们的材料结构(从微观到介观)不同,化学键不同,这里面要讲的话,东西太多了。你可以看看你的《材料科学基础》上是怎么讲的,上面写的很详细。考虑到你是金属学的同学,以下我从金属的角度说下自己对这些属性的理解。

强度指的是,材料最大能够承受多大力。塑性指的是材料最大可以变形的百分比。比如说有一根钢条叫张三,如果它可以承受最大的力是100Mpa,即它的强度是100Mpa。在受力100Mpa情况下,它变形了20%就断了,那么它的塑性就是20%。

工业上,典型的需要高强度高塑性的场合,就是汽车的结构件。一方面,我们希望它足够承受更多的力,另外一方面,我们又希望汽车发生碰撞的时候,结构件能够有很大程度的变形,从而吸能,保护乘客安全。比如说,我们希望汽车的结构件可以承受2000Mpa的压力,同时最大可以变形60%而不发生断裂。(吸收的能量=结构件的受力x结构件的变形程度),事实上这就是韧性。韧性指的就是材料在变形当中吸收的能量,通常我们用拉伸实验图中,曲线下面的积分来代表,也就是面积。如下图所示)

一般来说,材料的强度和塑性不可兼得,二者犹如一个硬币的两面:强度的提高通常会导致塑性的降低。研究表明,金属材料的塑性变形通常是由位错滑移实现的。加工硬化过程中,金属发生塑性变形,晶粒滑移,出现位错的缠结,使得晶粒拉长、破碎和纤维化,阻止其进一步变形,进而失效断裂。比如说,前述的钢条张三,你可以让它做到200Mpa才断,但是由于位错机制,它在变形到10%的时候就断了。你可以把那么聪明的你,有没有想到,如果我用完全不同的机制去对金属做强韧化呢?

比如说,在金属形变过程中,让金属发生相变(从面心立方到体心立方的转变),使得金属一边塑性变形,一边相变,这样就使得金属的强度和塑性都得到了提高,因为这样做,我们可以引入除了位错之外的塑性变形机制。事实上,这就是我们在超强钢上面用到的TRIP机制(transformation−induced − plasticity),中文叫做相变诱导塑性。

又比如说,我们通过合金调配,使得金属在变形的时候,出现大量的孪晶,引入变形孪晶,从而使得材料强度变高,塑性变好。这个也是在超强钢中运用到的机制,叫做(twinning−induced − plasticity),

发生了马氏体相变的TRIP 辅助钢的拉伸实验示意图,强度不变的情况下,塑性大大提高

学习金属,你绕不开的一个人,就是中科院金属所的卢柯院士,他的主要课题是纳米孪晶,具体作用机理比较复杂,不赘述。主要是说,在非常薄非常小的铜片上,引入大量变形和孪晶机制,从而使得材料强度和塑性大幅度提高,具体可以参考他发的nature文章。

又比如说,我们引入材料梯度,简单来说就是渐变的夹心饼干。理想情况下,我们希望它既可以有饼干的强度,有希望它可以有夹心的可变形性。但是,目前这一块研究的人很多,可惜结果都不怎么样。大部分情况下,做出来的梯度材料性能都介于二者中间,甚至还不如其中任何一个好。

当然,材料学博大精深,我列出来的情况只是沧海中的一粟。有非常非常多的做法和牛人。关于你问题中的材料的硬度,韧性,塑性,强度的关系,这就是另外一个很大的问题了。因为水平有限,这里不做回答。但是相信随着你的继续学习,你会明白这些材料属性的关系,又或许你将来就会从事其中之一,祝你好运。

看到这么可爱的柴犬,觉得写的不错的话,点个赞再走?

四、al是脆性材料还是韧性材料?

al就是铝,铝属于韧性材料! 韧性材料顾名思义就是具有物理特性“韧性”的材料。

韧性,物理学概念,表示材料在塑性变形和破裂过程中吸收能量的能力。韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小。韧性可在材料科学及冶金学上,韧性是指材料受到使其发生形变的力时对折断的抵抗能力,其定义为材料在断裂前所能吸收的能量与体积的比值。 铝的密度很小,仅为2.7 g/cm³,虽然它比较软,但可制成各种铝合金,如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。

五、材料的塑性和韧性有什么区别?

塑性是指材料抵抗变形的能力,一般用断裂前的变形量表示。

韧性是指材料吸收变形功的能力,一般用单位变形量需要的力表示。

塑性:金属变形的能力和变形程度(金属的流动性能,是否易于变形)

韧性:金属抵抗断裂的能力

塑性:力学专业术语,英文专业名:Plasticity. Ductility,Briquettability.是指在外力作用下,材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。

韧性:表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小。韧性可在材料科学及冶金学上,韧性是指材料受到使其发生形变的力时对折断的抵抗能力,其定义为材料在破裂前所能吸收的能量与体积的比值。

六、pp是塑性材料还是脆性材料?

pp是一种丙烯塑料材质,也是一种热塑性的素质塑料材质。

这种材质有较低的热变形温度,它的刚性是比较低的,光泽度也不是很强,透明度也是比较低的,但是它的抗冲击力是非常好的,PP材质的强度会随着硒含量的增加而增大,PP软化的温度大概在150度左右。

无论是什么环境都不会存在开裂的问题。

七、低碳钢是脆性材料还是韧性材料?

低碳钢是一种韧性材料。韧性指的是材料在受到外力作用时,能够承受一定的变形和损伤,但不会立即断裂或破裂。低碳钢由于碳含量较低,具有良好的可塑性和韧性,可以通过加工和变形来改变其形状和性能,同时还具有较好的焊接性和可靠性。因此,低碳钢广泛应用于各种工业领域,如汽车、建筑、机器制造、航空航天等。

需要注意的是,低碳钢虽然具有较好的韧性,但其强度和硬度相对较低,容易受到外力的影响而产生塑性变形,因此在某些需要高强度和硬度的应用场合,低碳钢可能不是最合适的材料选择。

总之,低碳钢是一种韧性材料,具有良好的可塑性和韧性,广泛应用于各种工业领域。对于不同的应用场合,需要根据材料的特性和要求来选择最合适的。

八、铜合金是塑性材料还是脆性材料?

铜合金是有色金属,是塑性材料。例如紫铜,是纯铜合金,硬度低,韧性好,可以加工紫铜线,电线电缆可以弯曲,绕圈,薄铜皮用手都能弯折。

例如黄铜,是铜锌合金,锌硬度较高,国标对锌含量最多有限额,锌虽然增加铜合金脆性,黄铜(铜锌合金)仍然是塑性材料。

九、钢杆是塑性材料还是脆性材料?

你说的是塑钢这种材料吧?它既有塑料的韧性,又有钢的坚固程度,是一款非常轻便的新型材料

十、金属材料是塑性还是脆性材料!急用?

假设你问的是金属材料属性:

1. 塑性材料,是指韧性和延展性较好,易加工。抗拉性较好,抗压性能一般。例如:低碳钢常用于热锻,冷锻等工艺。

2. 脆性材料,是指韧性和延展性差,抗压性能较高,减震性较好,不抗拉。例如:铸铁。常用于机床底座。更多信息请参考机械设计手册。

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