Nauka o materiałach - wykład 9

Nauka o Materiałach Wykład IX Odkształcenie   materiałów – właściwości plastyczne Jerzy Lis Nauka o Materiałach   Treść wykładu: 1. Odkształcenie plastyczne 2. Parametry makroskopowe 3. Granica plastyczności 4. Mechanizmy odkształcenia  plastycznego 5. Zjawiska podwyższające  granicę plastyczności 6. Wpływ temperatury na  plastyczność materiałów Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI PLASTYCZNE Parametry makroskopowe Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI PLASTYCZNE Parametry makroskopowe Re  = R 0.02 umowna granica plastyczności (2% odkształcenia trwałego) Rm wytrzymałość na rozciąganie (plastyczne) Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI PLASTYCZNE Określenie granicy plastyczności w próbie twardości * Próba twardości polega na wciskaniu w powierzchnię materiału  wgłębnika w kształcie piramidy lub kulki * Podczas wciskania następuje lokalne plastyczne  (trwałe)  odkształcenie materiału i powstaje trwałe wgłębienie o kształcie wgłębnika * Wyznaczana tą metodą twardość H jest wielkością charakteryzującą  materiał związaną z jego właściwościami plastycznymi Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI PLASTYCZNE Określenie granicy plastyczności w próbie twardości Twardość wyznaczana metodą Vickersa (techniczna) Wgłębnik wykonany jest z monokryształu diamentu o kształcie piramidy H V - twardość Vickersa H V = F/S       F- obciążenie ; S - całkowita powierzchnia wgłebienia Dla określenia granicy plastyczności stosujemy H - rzeczywista twardość H = F/A          F- obciążenie   ; A - powierzchnia rzutu wgłębienia H ~ H V (wielkości skorelowane w tablicach) Można wykazać, że  H = 3 Re Metodą tą można (w sposób przybliżony) określić granicę plastyczności  materiałów zwłaszcza tych, które nie można odkształcić plastycznie w  próbach rozciągania (ściskania) jak kruche materiały ceramiczne Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI PLASTYCZNE Teoretyczna granica plastyczności Trwałe odkształcenie materiału następuje w wypadku gdy jeden  element materiału przemieści się pod wpływem naprężeń ścinających  względem drugiego elementu zachowując cały czas spójność  materiału W modelu  zakładamy  działanie  na kryształ  sił  ścinających Nauka o materiałach  WŁAŚCIWOŚCI PLASTYCZNE Teoretyczna granica plastyczności W przybliżeniu W zakresie małych odkształceń      τ  = G(u/a)   u- przesunięcie atomu;  a – odległość  międzypłaszczyznowa Zerwanie wiązania zachodzi przy  a   ≈  r o/4  stąd τ max = G( ro/4a)  ≈  G/4  ≈  E/8 Czyli rzędu 100 GPa Nauka o materiałach  Granica plastyczności  rzeczywistych 

(…)

…
(umocnienie materiału)
Dla odkształcenia plastycznego konieczne jest występowanie dyslokacji
i ich łatwe przemieszczanie w sieci krystalicznej.
Gdy dyslokacja się przemieszcza poszczególne wiązania musza ulegać
zerwaniu i odtwarzaniu. Wymaga to pokonania pewnej siły.
Minimalną siłę jaką należy pokonać dla uruchomienia dyslokacji
nazywamy krytycznym naprężeniem poślizgu dyslokacji.
Zjawiska zwiększające…
… mogą się odkształcać bez przeszkód do momentu
jego zerwania i stąd możliwy jest łatwy ruch dyslokacji.
W materiałach ceramicznych dyslokacje mają utrudniony ruch gdyż:
Wiązania ukierunkowane mogą
odkształcać się o niewielki kąt ok. 3o
bez zerwania ciągłości materiału,
stąd
Naprężenia niezbędne dla ruchu
dyslokacji są w ceramice duże
większe niż w metalach i nieraz
większe od wytrzymałości
materiałów = materiały…
... zobacz całą notatkę