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延展性和脆性

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在材料科学实验室对金属样品进行拉伸测试,以评估延展性和脆性。

(图片仅供参考)

延展性是衡量材料在断裂前发生显著塑性变形的能力,通常用伸长率或面积缩小率来量化。韧性材料,如钢,在其应力-应变曲线上显示出较长的塑性区域。脆性则与此相反;陶瓷或铸铁等脆性材料在断裂时几乎不会发生塑性变形。.

从应力-应变曲线上可以清楚地看出韧性和脆性的区别。韧性材料在应力-应变曲线上表现出明显的应变,而脆性材料在应力-应变曲线上表现出明显的应变。 屈服点 和断裂点之前。屈服后曲线下的大面积表明,材料在断裂前可以吸收大量能量。在许多工程应用中,这一特性对安全至关重要,因为延性破坏会在完全崩溃前发出明显的警告(如弯曲或拉伸)。延展性的关键指标是伸长百分比,[latex](\frac{L_f - L_0}{L_0}) \times 100[/latex],以及面积减小百分比,[latex](\frac{A_0 - A_f}{A_0}) \times 100[/latex],其中 ‘f ’下标表示断裂时的最终尺寸。.

相反,脆性材料在达到弹性极限后,应变非常小。断裂应力通常接近极限拉伸强度,失效会突然发生,且没有任何预兆。陶瓷、玻璃和一些聚合物就是典型的例子。材料的行为也可能取决于外部条件。例如,许多在室温下具有延展性的钢在低温下会经历延展性到脆性的转变,这种现象曾导致灾难性的破坏,例如二战期间的自由轮。

UNESCO Nomenclature: 3322
- 材料科学

类型

材料特性

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 退火和回火冶金实践以控制材料性能
  • 早期工程结构中材料失效模式的观察
  • 拉伸试验作为标准表征方法的发展

应用程序

  • 根据成型应用选择材料(例如车身)
  • 结构设计确保失效是渐进的(延性的)而不是灾难性的(脆性的)
  • 拉丝和金属挤压工艺
  • 评估材料在低温下的性能,许多材料在低温下会变脆

专利:

NA

潜在创新理念

  • 开发球墨铸铁来取代脆性铸铁
  • 具有特殊微结构的增韧陶瓷,可提高延展性
  • 依靠钢筋延展性的抗震建筑设计
  • 聚合物混合以制造抗冲击塑料
  • 控制金属的晶粒尺寸以优化强度和延展性之间的平衡
  • 断裂力学分析预测含裂纹结构的失效
  • 开发具有更高延展性的块体金属玻璃
  • 压力容器和飞机机身等安全关键部件的设计
  • 基于延展性基板的柔性电子设备
  • 仿生材料,模仿骨骼等天然材料的延脆性层次
相关内容: 延展性、脆性、塑性变形、断裂、伸长率、面积缩小、韧性破坏、脆性断裂、材料行为、应力-应变曲线。.

历史背景

延展性和脆性

1788
1834
1850
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1867
1761
1807-01-01
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1850
1860
1870

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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