1、無機材料物理性能 Monday, August 1, 2022第四講理 想彈 性:受到外力后，平衡形變是瞬時達到的與 時間無關(guān)。理想粘彈性:受到外力后，形變是隨時間線性發(fā)展的。粘 彈 性：非晶體、多晶體在比較小的應(yīng)力時可以 同時表現(xiàn)出彈性和粘性 滯 彈 性：無機固體和金屬這種與時間有關(guān)的彈性 粘彈性與滯彈性滯彈性或粘彈性的力學(xué)模型 彈2彈2E2彈1彈1E1粘粘 根據(jù)此模型有以下關(guān)系： 2=1+3 3= 3 =1+2 1=E1 1 1=3 2=E22 消去各元件的應(yīng)力和應(yīng)變，得（/E1)(E1+E2) + E2 = (/E1) +設(shè)： = /E1 ， = (E1+E2)/ E2 = (E1+E2

2、)/ E2 E1 則有 E2( +)=+定義： - 恒定應(yīng)變下的應(yīng)力弛豫時間； - 恒定應(yīng)力下的應(yīng)變?nèi)渥儠r間。應(yīng)力弛豫時間的含義：表達了一種材料在恒定變形下，勢能消失時間的長短，是材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)性質(zhì)的重要指標，對于材料變形性質(zhì)有決定性的影響。松弛時間短，勢能消失快，這種材料接近虎克固體.兩種弛豫時間都表示材料在外力作用下，從不平衡狀態(tài)通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)重新調(diào)整組合達到平衡狀態(tài)所需的時間。弛豫時間與滯彈性的關(guān)系：材料的粘度越大，彈性模量越小，弛豫時間越長，滯彈性越大。粘彈性和滯彈性粘彈性-材料在比較小的應(yīng)力作用下，可以同時表現(xiàn)出彈性和粘性。與理想的彈性應(yīng)變比較，后者應(yīng)力和應(yīng)變不隨時間滯后，前者有一定的滯

3、后。滯彈性-與時間有關(guān)的彈性，即E(t) 。 對于蠕變，應(yīng)力和應(yīng)變有 Ec(t)=0/(t) 對于弛豫，應(yīng)力和應(yīng)變有 Er(t)= (t)/ 0也即彈性模量隨時間而變化，并不是一個常數(shù)。未弛豫模量-測量時間小于松弛時間，隨時間的形變還沒有機會發(fā)生時的彈性模量；弛豫模量-測量的時間大于松弛時間，隨時間的形變已發(fā)生的彈性模量。標準線性固體的力學(xué)行為 標準線性固體應(yīng)力應(yīng)變與時間的關(guān)系 (c)(b)蠕變：施加恒定應(yīng)力，應(yīng)變隨時間而增加馳豫：施加恒定應(yīng)變，應(yīng)力隨時間而減小蠕變:當對材料施加恒定應(yīng)力0時，其 應(yīng)變隨時間而增加的現(xiàn)象1-3 無機材料的高溫蠕變典型的蠕變曲線瞬時發(fā)生的和時間沒有關(guān)系應(yīng)變與時間成

4、正比加速蠕變階段。應(yīng)變率隨時間增加，最后到d點斷裂蠕變減速階段 oa段形變是瞬時發(fā)生的和時間沒有關(guān)系 第一階段蠕變ab，蠕變減速階段 A為常數(shù)。 低溫時n=1， ； 高溫時n=2/3， 第二階段蠕變bc，穩(wěn)態(tài)蠕變階段 （常數(shù)） 應(yīng)變與時間 成正比 第三階段蠕變cd，加速蠕變階段。 應(yīng)變率隨時間增加，最后到d點斷裂 高溫蠕變理論 位錯運動理論 擴散蠕變理論 晶界蠕變理論 高溫蠕變主要有以下幾種理論:位錯運動理論位錯攀移示意圖高溫蠕變理論 擴散蠕變理論高溫蠕變理論 沿晶粒內(nèi)部擴散的穩(wěn)態(tài)蠕變速率 擴散蠕變理論沿晶界擴散擴散的穩(wěn)態(tài)蠕變速率 高溫蠕變理論 多晶陶瓷中存在著大量晶界，當晶界位向差大時，可以把晶界看成是非晶體。高溫時，其粘度變小，從而易發(fā)生粘滯流動，而產(chǎn)生蠕變。晶界蠕變理論高溫蠕變理論 溫度 應(yīng)力 顯微結(jié)構(gòu) 化學(xué)組成 晶體結(jié)構(gòu)影響蠕變的因素剪應(yīng)力與剪切速度梯度成正比 1-4 高溫下玻璃相的粘性流動牛頓定律絕對速率理論模型 流動速度 流體粘度 溫度 時間 組成影響粘度的