金属材料的力学性能又称机械性能,是材料在力的作用下所表现出来的性能。力学性能对金属材料的使用性能和工艺性能有着非常重要的影响。金属材材料的力学性能有:强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。
金属材料的力学性能又称机械性能,是材料在力的作用下所表现出来的性能。力学性能对金属材料的使用性能和工艺性能有着非常重要的影响。金属材材料的力学性能有:强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。
金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。由于机器零件的用途不同,对其物理性能要求也有所不同。例如,飞机零件常选用密度小的铝、镁、 钛合金来制造;设计电机、电器零件时,常要考虑金属材料的导电性等。
金属材料的物理性能有时对加工工艺也有一定的影响。例如,高速钢的导热性较差,锻造时应采用低的速度来加热升温,否则容易产生裂纹;而材料的导热性对切削刀具的温升有重大影响。又如,锡基轴承合金、铸铁和铸钢的熔点不同,故所选的熔炼设备、铸型材料等均有很大的不同。
金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时,抵抗各种介质侵蚀的能力,如耐酸性、碱性、抗氧化性等。
对于腐蚀介质中或在高温下工作的机器零件,由于比在空气中或室温时的腐蚀更为强烈,故在设计这类零件时应特别注意金属材料的化学性能,并采用化学稳定性良好的合金。如化工设备、医疗用具等常采用不锈钢来制造,而内燃机排气闻和电站设备的一些零件则常选用耐热钢来制造。
工艺性能是金属材料物理、化学性能和力学性能在加工过程中的综合反映,是指是否易于进行冷、热加工的性能。按工艺方法的不同,可分为铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性等。
在设计零件和选择工艺方法时,都要考虑金属材料的工艺性能。例如,灰铸铁的铸造性能优良,是其广泛用来制造铸件的重要原因,但他们的可锻性极差,不能进行锻造,其焊接性也较差。又如,低碳钢的焊接性能优良,而高碳钢则很差,因此焊接结构广泛采用低碳钢。
有黑色金属与有色金属。
一:弹性指标 1.正弹性模量 2.切变弹性模量 3.比例极限 4.弹性极限 二:强度性能指标 1.强度极限 2.抗拉强度 3.抗弯强度 4.抗压强度 5.抗剪强度 ...
金属材料是最重要的工程材料,包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属和其合金分为两大部分: ( 1 )黑色金属材料 —— 铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)。 ( 2 )有色...
常见化学元素对金属材料性能的影响及作用 碳(C): 钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低 当碳量 0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过 0.20% 碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀 碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性 硅(Si): 在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有 0.15 -0.30%的硅 如果钢中含硅量超过 0.50-0.60% 硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢 在调质结构钢中加入 1.0 -1.2%的硅,强度可提高 15-20% 硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制热钢 含硅 1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。硅量增加,会降低钢的焊接性能 锰(Mn): 在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱
常见金属材料性能对比-7
非金属材料性能用途
高强度结构材料
非金属材料的密度较钢、铁、铜、铅等金属材料小得多,有些比铝、镁、钛等还轻。按比强度(强度/比 重)计算,有的纤维树脂复合材料的常温比强度超过高强度钢和高强度铝。这些材料被用来制造手轮、手柄、支架、罩壳、仪表板等一般轻质结构件,也可用来制造飞机机翼和叶片、整体船艇、汽车车身和传动轴、高速纺织综框、高压容器等高强度结构件,这样可以减轻自重、增加运载能力或提高运行速度、节约能源。
减摩耐磨材料
某些无机非金属材料因硬度高而耐磨,如用金刚石、碳化硅、刚玉等制作的砂轮、砂布(纸)、油石、研磨剂和刀具,可供磨削和切削之用;有些材料因有高弹性而耐磨,如橡胶轮胎和运输皮带能抵抗泥沙、矿石、煤炭等颗粒的磨损;有些材料借其自身固有的润滑性能和低摩擦系数而能减少摩擦和磨损,如塑料、石墨、氮化硅等制成的轴承、导轨、活塞环、密封圈等机械零件,能在无油干摩擦或少油润滑条件下安全运行,这对忌油脂或不便供给油润滑的场合特别有利。
耐腐蚀材料
如陶瓷、搪瓷、石墨、铸石、塑料等的大多数品种,都能耐酸、碱、盐、有机溶剂和很多其他化学药品。 如不透性石墨能抵抗浓酸和浓碱,聚四氟乙烯塑料则几乎能耐所有化学药品,甚至在氧化性最强的沸腾王水中也不受侵蚀。这些材料适于制造化工用的容器、塔器、鼓风机、泵、管、阀等机械设备和零部件。
密封材料
如橡胶、塑料、石棉和柔性石墨等因有良好的柔性和弹性而适于制造动态和静态的密封零件,如压缩机的活塞环、密封填料、O型和V型密封圈等。20世纪60年代以来,还出现了一种以树脂或橡胶为基体、称为液体密封胶的密封材料,适用于各种静态密封,使用方便。
电绝缘材料
如橡胶、塑料、陶瓷、石棉、云母、玻璃布层压板(属复合材料)都是应用广泛的电绝缘材料。
耐高温保温材料
如耐火材料、石棉、蛭石、氧化铝、耐火纤维等具有良好的高温性能和低的热导率,适用于高温窑炉如化 铁炉、转炉、电炉、热处理炉、隧道窑等的炉体、内衬或保温层,以防止热量外流;塑料因传热慢,人体与之接触时有温暖感,适用于制造手轮、手柄、方向盘之类物件。
非金属材料还有一项特殊用途,就是用作耐烧蚀材料,如酚醛和石棉、石英等纤维复合制成的用于宇航方面的烧蚀部件,能在2500℃以上较长时间内燃烧、分解、散热、碳化,形成隔热层,有效地保护内部结构。此外,一些非金属材料还有消音、消振、透光、无磁性等特点,可用于制造如橡胶弹簧、避振垫片、光学透镜等零件。
非金属材料的强度一般不及金属材料高。其中无机非金属材料的共同缺点是质地脆、不耐冲击;有机非金属材料则耐热性不高,存在老化、尺寸稳定性较差等问题。
贾德昌,哈尔滨工业大学材料科学与工程学院教授,博士生导师,特种陶瓷研究所副所长。
1991年获西北工业大学金属材料及热处理学士学位。
1994年和1997年分别获哈尔滨工业大学材料科学硕士和博士学位。
2005年11月到2006年11月,公派至美国伊利诺伊大学香槟分校作访问学者。
2004年入选教育部首批“新世纪优秀人才支持计划”;
2005年被授予“国防科技工业优秀博士学位获得者” 荣誉称号;
2006年被批准为哈尔滨工业大学首批优秀科技创新团队带头人;
2007年获得第七届中国硅酸盐学会青年科-技奖和第八届黑龙江省青年科技奖。
主要从事先进陶瓷及陶瓷基复合材料的优化设计、制备、性能评价和损伤机制及应用等方面的教学5科研工作。
完成包括国家自然科学基金。863、国家高新工程、总装备部与国防科工委预研基金等各类科研课题20余项;发表论文140余篇(SCI收录60余篇,EI收录80余篇);编撰专著教材2部。获国家技术发明二等奖项;获航天工业总公司、国防科工委和教育部科技进步一、二等奖4项。
本书从材料学和材料物理的角度出发,系统介绍了无机非金属材料的力学性能、热学性能和抗热震性、电学性能、磁学性能、光学性能、功能的耦合与转换特性以及敏感特性等,内容涉及传统陶瓷与先进陶瓷材料、玻璃、半导体、晶体、碳素材料(碳纤维、石墨和金刚石)、耐火材料以及建筑材料等,并且吸纳了相关领域,尤其是纳米无机非金属材料方面的新近科研成果。
本书可作为高等学校材料学科相关专业的本科生和研究生教材或教学参考书,也可以供从事无机非金属材料科学研究、生产开发以及科技管理等方面的人员参考。