36材料的脆性和克服脆性的途径 361材料的脆性 1.材料脆性的特点 脆性是无机材料的特征。它间接地反映材料较低的 抗机械冲击强度和较差的抗温度聚变性 脆性直接表现在:一旦受到临界的外加负荷,材料 的断裂则具有爆发性的特征和灾难性的后果。 ●脆性的本质是缺少五个独立的滑移系统,在受力状 态下难于发生滑移使应力松弛
• 脆性是无机材料的特征。它间接地反映材料较低的 抗机械冲击强度和较差的抗温度聚变性。 • 脆性直接表现在:一旦受到临界的外加负荷，材料 的断裂则具有爆发性的特征和灾难性的后果。 • 脆性的本质是缺少五个独立的滑移系统，在受力状 态下难于发生滑移使应力松弛。 1. 材料脆性的特点 3.6.1 材料的脆性 3.6 材料的脆性和克服脆性的途径
显微结构的脆性根源是材料内部存在裂纹,易 于导致高度的应力集中。 ·裂纹扩展速度决定着是否能发生消除应力集中 的塑性流动,塑性形变需要一定的起始时间,若 裂纹扩展的很快,则发生脆断,所以裂纹扩展的 速度是脆性的一种量度。 断裂能、σ/τt也是材料脆性的一种量度 a 金刚石 铜和银 o th /tth 0.49 1.16 30
NaCl 金刚石 铜和银 th /th 0.49 1.16 30 • 显微结构的脆性根源是材料内部存在裂纹，易 于导致高度的应力集中。 • 裂纹扩展速度决定着是否能发生消除应力集中 的塑性流动，塑性形变需要一定的起始时间，若 裂纹扩展的很快，则发生脆断，所以裂纹扩展的 速度是脆性的一种量度。 • 断裂能、 th /th 也是材料脆性的一种量度
2.改善材料韧性,提高材料强度 在一定的条件下,晶体中的滑移系统的数目及 其可动程度,都是物质本质结构所决定的,材 料脆性的本质难以改变; 根据材料的裂纹扩展行为及其断裂机理,可以 借助于对裂纹扩展条件的控制,在一定程度上 提高材料的韧性
在一定的条件下，晶体中的滑移系统的数目及 其可动程度，都是物质本质结构所决定的， 材 料脆性的本质难以改变； 根据材料的裂纹扩展行为及其断裂机理，可以 借助于对裂纹扩展条件的控制，在一定程度上 提高材料的韧性。 2. 改善材料韧性，提高材料强度
从断裂力学观点出发,克服脆性和提高强度的关键是: 提高材料的断裂能,便于提高抵抗裂纹扩展的能力; 减小材料内部所含裂纹缺陷的尺寸,以减缓裂纹尖 端的应力集中效应。 强度 断裂韧性 强度一韧性一裂纹 尺寸的关系 裂纹长度的倒数 a 工程陶瓷的发展应是沿着既提高断裂韧性,又降低 裂纹缺陷尺寸的途径,大幅度地提高材料的强度
从断裂力学观点出发，克服脆性和提高强度的关键是： • 提高材料的断裂能，便于提高抵抗裂纹扩展的能力； • 减小材料内部所含裂纹缺陷的尺寸，以减缓裂纹尖 端的应力集中效应。 强度－韧性－裂纹 尺寸的关系 裂纹长度的倒数 强度 ao 断裂韧性 K1c 工程陶瓷的发展应是沿着既提高断裂韧性,又降低 裂纹缺陷尺寸的途径,大幅度地提高材料的强度
362克服材料脆性断裂的途径 1.金属与无机材料的复合 增韧相弥散于材料中 增韧相的作用:起附加的能量吸收作用,使裂纹尖 端区域高度集中的应力得以部分消除,抑制原先可 能到达临界状态的裂纹,提高材料抵抗裂纹扩展的 能力,相应改善其韧性。 通过裂纹尖端塑性形变的作用能量吸收:裂纹尖端 的原子发生不可逆的重排,并以塑性功的形式吸收 可观的弹性应变能,使裂纹扩展的动力减弱
1. 金属与无机材料的复合 ------增韧相弥散于材料中 增韧相的作用：起附加的能量吸收作用,使裂纹尖 端区域高度集中的应力得以部分消除，抑制原先可 能到达临界状态的裂纹，提高材料抵抗裂纹扩展的 能力，相应改善其韧性。 通过裂纹尖端塑性形变的作用能量吸收：裂纹尖端 的原子发生不可逆的重排，并以塑性功的形式吸收 可观的弹性应变能，使裂纹扩展的动力减弱。 3.6.2 克服材料脆性断裂的途径