物理性能期末復(fù)習(xí)

1、材料材料金屬金屬陶瓷陶瓷高分子高分子靜態(tài)拉伸、斷裂、疲勞靜態(tài)拉伸、斷裂、疲勞微觀結(jié)構(gòu)的變化微觀結(jié)構(gòu)的變化低碳鋼拉伸試驗(yàn)低碳鋼拉伸試驗(yàn)彈性彈性變形變形屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)不均不均勻屈勻屈服塑服塑性變性變形形均勻均勻屈服屈服塑性塑性變形變形縮頸縮頸斷裂斷裂那些具體物理性能那些具體物理性能E屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度彈性極限彈性極限斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度斷裂伸長(zhǎng)率斷裂伸長(zhǎng)率 虎克定律泊松比，是材料橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值泊松比，是材料橫向應(yīng)變與縱向應(yīng)變的比值的絕對(duì)值的絕對(duì)值 屈服、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度屈服、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度塑性的意義塑性的意義韌性斷裂和脆性斷裂韌性斷裂和脆性斷裂韌性斷裂：韌性斷裂：金屬斷裂前產(chǎn)生明顯的金屬斷裂前

2、產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形宏觀塑性變形的斷裂，的斷裂， 有一個(gè)緩慢的撕裂過程，在裂紋擴(kuò)展過程中不斷消耗能量。有一個(gè)緩慢的撕裂過程，在裂紋擴(kuò)展過程中不斷消耗能量。u脆性斷裂脆性斷裂：突然發(fā)生斷裂，基本上不發(fā)生塑性變形，突然發(fā)生斷裂，基本上不發(fā)生塑性變形， 沒有明顯征兆，因此危害性很大。沒有明顯征兆，因此危害性很大。 值越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越值越大，表示應(yīng)力狀態(tài)越“軟軟”，金屬越易于，金屬越易于產(chǎn)生塑性變形和韌性斷裂。產(chǎn)生塑性變形和韌性斷裂。 值越小，表示應(yīng)力值越小，表示應(yīng)力狀態(tài)越狀態(tài)越“硬硬”，金屬越不易于產(chǎn)生塑性變形而易，金屬越不易于產(chǎn)生塑性變形而易于產(chǎn)生于產(chǎn)生脆性斷裂脆性斷裂。 拉伸時(shí)塑性很好的材

3、料，在壓縮時(shí)只發(fā)生壓拉伸時(shí)塑性很好的材料，在壓縮時(shí)只發(fā)生壓縮變形而不斷裂?？s變形而不斷裂。為什么用反映塑性大小反映塑性大小彎曲彎曲彎曲彎曲缺口試樣靜載荷試驗(yàn)缺口試樣靜載荷試驗(yàn) 缺口根部產(chǎn)生缺口根部產(chǎn)生應(yīng)力集中應(yīng)力集中，同時(shí)缺口截面上的應(yīng)力同時(shí)缺口截面上的應(yīng)力分布發(fā)生改變。分布發(fā)生改變。缺口效應(yīng)缺口效應(yīng)FF理論應(yīng)力集中系數(shù)理論應(yīng)力集中系數(shù)Kt 由于由于裂紋裂紋破壞了材料的破壞了材料的均勻連續(xù)性均勻連續(xù)性，改變了材料內(nèi)，改變了材料內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)和部應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力應(yīng)力分布，所以機(jī)件的結(jié)構(gòu)性能就不分布，所以機(jī)件的結(jié)構(gòu)性能就不再相似于無裂紋的試樣性能，傳統(tǒng)的力學(xué)強(qiáng)度理論再相似于無裂紋的試樣性能，傳統(tǒng)的力學(xué)

4、強(qiáng)度理論就不再適用。就不再適用。 斷裂力學(xué)斷裂力學(xué)就是在這種背景下發(fā)展起來的一門新型斷就是在這種背景下發(fā)展起來的一門新型斷裂強(qiáng)度科學(xué)，是在承認(rèn)機(jī)件存在裂強(qiáng)度科學(xué)，是在承認(rèn)機(jī)件存在宏觀裂紋的前提宏觀裂紋的前提下，下，建立了裂紋擴(kuò)展的各種新的力學(xué)參量，并提出了含建立了裂紋擴(kuò)展的各種新的力學(xué)參量，并提出了含裂紋體的裂紋體的斷裂判據(jù)和材料斷裂韌度斷裂判據(jù)和材料斷裂韌度。斷裂韌性斷裂韌性 裂紋包括：裂紋的萌生和發(fā)展裂紋包括：裂紋的萌生和發(fā)展(1) 應(yīng)力應(yīng)變分析方法：應(yīng)力應(yīng)變分析方法：考慮考慮裂紋尖端附近裂紋尖端附近的的 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度，得到相應(yīng)的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度，得到相應(yīng)的斷裂斷裂K判據(jù)判據(jù)。(2) 能量分析方法

5、：能量分析方法：考慮裂紋擴(kuò)展時(shí)系統(tǒng)能量考慮裂紋擴(kuò)展時(shí)系統(tǒng)能量 的變化，建立的變化，建立能量轉(zhuǎn)化平衡方程能量轉(zhuǎn)化平衡方程，得到相，得到相 應(yīng)的應(yīng)的斷裂斷裂G判據(jù)判據(jù)。線彈性條件下金屬斷裂韌度線彈性條件下金屬斷裂韌度分析裂紋體斷裂問題的方法：分析裂紋體斷裂問題的方法：裂紋擴(kuò)展能量釋放率裂紋擴(kuò)展能量釋放率GI及斷裂韌度及斷裂韌度GIC防止應(yīng)力腐蝕的措施防止應(yīng)力腐蝕的措施合理選擇金屬材料合理選擇金屬材料減少或消除機(jī)件中的殘余拉應(yīng)力減少或消除機(jī)件中的殘余拉應(yīng)力改善化學(xué)介質(zhì)改善化學(xué)介質(zhì)采用電化學(xué)保護(hù)采用電化學(xué)保護(hù)選用合適的合金材料。選用合適的合金材料。將構(gòu)件所承受的應(yīng)力降低到臨界應(yīng)力以下將構(gòu)件所承受的應(yīng)力

6、降低到臨界應(yīng)力以下加更活潑的金屬，高分子涂料加更活潑的金屬，高分子涂料斷裂方式不同：斷裂方式不同： 室溫室溫 高溫高溫 1. 靜載荷靜載荷 位錯(cuò)塞積位錯(cuò)塞積 脆性解理脆性解理 蠕變?nèi)渥?穿晶、沿晶穿晶、沿晶 2. 循環(huán)載荷循環(huán)載荷 疲勞疲勞 穿晶穿晶 疲勞、蠕變疲勞、蠕變 穿晶、沿晶混合穿晶、沿晶混合環(huán)境影響：環(huán)境影響： 影響不大影響不大 高溫氧化高溫氧化金屬的高溫力學(xué)性能金屬的高溫力學(xué)性能一一. . 磨損的概念磨損的概念磨損是摩擦的結(jié)果！磨損是摩擦的結(jié)果！二二. . 磨損的特點(diǎn)磨損的特點(diǎn) 材料表面發(fā)生材料表面發(fā)生微觀變形與斷裂微觀變形與斷裂 變形與斷裂反復(fù)發(fā)生的變形與斷裂反復(fù)發(fā)生的動(dòng)態(tài)過程動(dòng)

7、態(tài)過程 受受諸多因素諸多因素的影響的影響三三. . 磨損曲線磨損曲線磨損曲線磨損曲線磨損的類型磨損的類型磨損的類型磨損的類型改善方法改善方法六六. . 粘著磨損粘著磨損改善方法改善方法六六. . 粘著磨損粘著磨損陶瓷材料的塑性變形陶瓷材料的塑性變形（1 1）室溫下，大多數(shù)陶瓷塑性變形極小。）室溫下，大多數(shù)陶瓷塑性變形極小。（2 2）10001000以上，大多數(shù)陶瓷可發(fā)生塑性變形（主滑以上，大多數(shù)陶瓷可發(fā)生塑性變形（主滑移系運(yùn)動(dòng)）。移系運(yùn)動(dòng)）。實(shí)際強(qiáng)度遠(yuǎn)小于理論強(qiáng)度的原因?qū)嶋H強(qiáng)度遠(yuǎn)小于理論強(qiáng)度的原因引起陶瓷實(shí)際抗拉強(qiáng)度較低的原因是陶瓷中因工引起陶瓷實(shí)際抗拉強(qiáng)度較低的原因是陶瓷中因工藝缺陷導(dǎo)致的藝

8、缺陷導(dǎo)致的微裂紋微裂紋，在裂紋尖端引起很高的應(yīng)，在裂紋尖端引起很高的應(yīng)力集中，裂紋尖端之最大應(yīng)力可達(dá)到理論斷裂強(qiáng)力集中，裂紋尖端之最大應(yīng)力可達(dá)到理論斷裂強(qiáng)度。因而使陶瓷晶體的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于理論度。因而使陶瓷晶體的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于理論屈服強(qiáng)度。屈服強(qiáng)度。 抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度的原因抗壓強(qiáng)度大于抗拉強(qiáng)度的原因由于陶瓷中總是存在微裂紋，拉伸時(shí)當(dāng)裂紋一達(dá)到由于陶瓷中總是存在微裂紋，拉伸時(shí)當(dāng)裂紋一達(dá)到臨界尺寸就失穩(wěn)擴(kuò)展立即斷裂，而壓縮時(shí)裂紋或閉合臨界尺寸就失穩(wěn)擴(kuò)展立即斷裂，而壓縮時(shí)裂紋或閉合或呈穩(wěn)態(tài)緩慢擴(kuò)展，使壓縮強(qiáng)度提高。或呈穩(wěn)態(tài)緩慢擴(kuò)展，使壓縮強(qiáng)度提高。陶瓷材料的增韌（細(xì)密、純、勻，減少應(yīng)力集中）（細(xì)

9、密、純、勻，減少應(yīng)力集中）（1）改善顯微結(jié)構(gòu)）改善顯微結(jié)構(gòu)（2）相變?cè)鲰g）相變?cè)鲰g（3）微裂紋增韌）微裂紋增韌當(dāng)主裂紋遇到微裂紋時(shí)，發(fā)生分叉轉(zhuǎn)向前進(jìn)，增當(dāng)主裂紋遇到微裂紋時(shí)，發(fā)生分叉轉(zhuǎn)向前進(jìn)，增加擴(kuò)展過程中的表面能；并松弛主裂紋尖端的應(yīng)加擴(kuò)展過程中的表面能；并松弛主裂紋尖端的應(yīng)力集中，減慢裂紋擴(kuò)展速度。力集中，減慢裂紋擴(kuò)展速度。陶瓷的抗熱震性（熱沖擊）材料承受溫度驟變而不破壞的能力。材料承受溫度驟變而不破壞的能力。在各種熱環(huán)境下引起的熱應(yīng)力，以及與之在各種熱環(huán)境下引起的熱應(yīng)力，以及與之相應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子是熱震破壞的原因。相應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子是熱震破壞的原因。由熱震引起的瞬時(shí)斷裂，即熱振斷裂。由熱

10、震引起的瞬時(shí)斷裂，即熱振斷裂。 高分子材料相對(duì)于金屬，陶瓷材料的高分子材料相對(duì)于金屬，陶瓷材料的優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)是是什么？什么？ 原因：原因：1. 種類繁多；種類繁多；2. 制造加工便利、質(zhì)輕、制造加工便利、質(zhì)輕、耐化學(xué)腐蝕，耐化學(xué)腐蝕，3. 還因?yàn)樗哂休^高的力學(xué)強(qiáng)還因?yàn)樗哂休^高的力學(xué)強(qiáng)度和韌性。度和韌性。塑料塑料橡膠橡膠纖維纖維塑料的彈性模量介于橡膠和纖塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間，約維之間，約107108Pa；受力形受力形變可達(dá)百分之幾至幾百。變可達(dá)百分之幾至幾百。 室溫彈性高；形變大（可達(dá)室溫彈性高；形變大（可達(dá)1000%1000%），），外力去除后，能迅速恢復(fù)原狀；彈性模外力去除后，能

11、迅速恢復(fù)原狀；彈性模量小，約量小，約10105 510104 4PaPa。彈性模量較大，約彈性模量較大，約1091010Pa。形變。形變小，機(jī)械性能隨溫度變化不大小，機(jī)械性能隨溫度變化不大 y -y -屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)e-e-彈性極限點(diǎn)彈性極限點(diǎn)冷拉冷拉應(yīng)變軟化應(yīng)變軟化應(yīng)變硬化應(yīng)變硬化 e b y e b yp-比例極限比例極限 p pb -b -斷裂點(diǎn)斷裂點(diǎn)p-比例極限比例極限線型非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力線型非晶態(tài)高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸過程高分子鏈的三種運(yùn)動(dòng)情況：拉伸過程高分子鏈的三種運(yùn)動(dòng)情況：彈性形變（開始彈性形變（開始e e點(diǎn)）點(diǎn)）強(qiáng)迫高彈形變強(qiáng)迫高彈形變塑性變形塑性變形塑性變形塑性變

12、形 是微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移，而不引起是微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分產(chǎn)生永久性位移，而不引起材料斷裂的現(xiàn)象。材料斷裂的現(xiàn)象。塑性變形是一種不可逆變形塑性變形是一種不可逆變形. .塑性變形主要是由于塑性變形主要是由于切應(yīng)力切應(yīng)力引起的。材料塑性變形引起的。材料塑性變形過程中仍然保留著彈性變形，所以整個(gè)變形過程是過程中仍然保留著彈性變形，所以整個(gè)變形過程是彈性加塑性變形過程，可稱為彈塑性變形。彈性加塑性變形過程，可稱為彈塑性變形。結(jié)晶態(tài)高分子材料結(jié)晶態(tài)高分子材料: :塑變機(jī)制：塑變機(jī)制： 塑性變形是由薄晶塑性變形是由薄晶轉(zhuǎn)變?yōu)檠貞?yīng)力方向排列轉(zhuǎn)變?yōu)檠貞?yīng)力方向排列的微纖維束的過程的微纖維束的過程非晶態(tài)

13、高分子材料非晶態(tài)高分子材料：塑變機(jī)制：在正應(yīng)力作用下形成銀紋和塑變機(jī)制：在正應(yīng)力作用下形成銀紋和切應(yīng)力作用切應(yīng)力作用下無取向分子鏈局部轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕械睦w維束下無取向分子鏈局部轉(zhuǎn)變?yōu)榕帕械睦w維束冷拉和成頸冷拉和成頸玻璃態(tài)高聚物在玻璃態(tài)高聚物在TbTg之間之間部分結(jié)晶高聚物在部分結(jié)晶高聚物在TbTm之間之間 玻璃態(tài)高聚物的玻璃態(tài)高聚物的強(qiáng)迫強(qiáng)迫高彈形變高彈形變 對(duì)于玻璃態(tài)高聚物，當(dāng)環(huán)境溫度處于對(duì)于玻璃態(tài)高聚物，當(dāng)環(huán)境溫度處于 Tb T Tg時(shí)，雖然材料處于玻璃態(tài)，鏈段凍結(jié)，但在時(shí)，雖然材料處于玻璃態(tài)，鏈段凍結(jié)，但在恰當(dāng)速率下拉伸，材料仍能發(fā)生百分之幾百的大恰當(dāng)速率下拉伸，材料仍能發(fā)生百分之幾百的大變形

14、（參見圖中變形（參見圖中T = 80，60的情形），這種的情形），這種變形稱強(qiáng)迫高彈形變。變形稱強(qiáng)迫高彈形變。 （2 2）強(qiáng)迫高彈形變的本質(zhì)是在高應(yīng)力下，原來）強(qiáng)迫高彈形變的本質(zhì)是在高應(yīng)力下，原來卷曲卷曲的分子鏈的分子鏈段段被強(qiáng)迫被強(qiáng)迫發(fā)生運(yùn)動(dòng)、伸展，發(fā)生大變形，如同處于高彈態(tài)的發(fā)生運(yùn)動(dòng)、伸展，發(fā)生大變形，如同處于高彈態(tài)的情形。這種強(qiáng)迫高彈形變?cè)谕饬Τ废?，通過適當(dāng)升溫（情形。這種強(qiáng)迫高彈形變?cè)谕饬Τ废?，通過適當(dāng)升溫（T T T Tg g）仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)。）仍可恢復(fù)或部分恢復(fù)。 （1 1）既）既不同于不同于高彈態(tài)下的高彈形變，也高彈態(tài)下的高彈形變，也不同于不同于粘流態(tài)下的粘流態(tài)下的粘性流

15、動(dòng)，是一種獨(dú)特的力學(xué)行為。粘性流動(dòng)，是一種獨(dú)特的力學(xué)行為。（3 3）強(qiáng)迫高彈形變能夠產(chǎn)生，說明提高應(yīng)力可以促進(jìn)分子鏈）強(qiáng)迫高彈形變能夠產(chǎn)生，說明提高應(yīng)力可以促進(jìn)分子鏈段在作用力方向上的運(yùn)動(dòng)，如同升高溫度一樣，起到某種段在作用力方向上的運(yùn)動(dòng)，如同升高溫度一樣，起到某種“活化活化”作用。作用。l玻璃態(tài)高聚物強(qiáng)迫高彈形變的特點(diǎn)玻璃態(tài)高聚物強(qiáng)迫高彈形變的特點(diǎn)晶態(tài)高聚物的應(yīng)力晶態(tài)高聚物的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線第一階段第一階段OY段：段：出現(xiàn)出現(xiàn)“細(xì)細(xì)頸頸”。第二階段，第二階段，細(xì)頸的發(fā)展階段。細(xì)頸的發(fā)展階段。第三階段（第三階段（DB）：）：成頸變細(xì)成頸變細(xì)的試樣重新被均勻拉伸，直的試樣重新被均勻拉伸

16、，直到斷裂點(diǎn)到斷裂點(diǎn)B。 第二階段是由于應(yīng)力增加到第二階段是由于應(yīng)力增加到C點(diǎn)時(shí)足已點(diǎn)時(shí)足已克服其晶格能克服其晶格能，結(jié)晶，結(jié)晶發(fā)生發(fā)生熔融熔融，鏈段開始運(yùn)動(dòng)，并沿外力方向，鏈段開始運(yùn)動(dòng)，并沿外力方向取向取向。如果在此溫。如果在此溫度下，聚合物度下，聚合物結(jié)晶結(jié)晶速率足夠大，則沿外力方向取向后鏈段能速率足夠大，則沿外力方向取向后鏈段能重新排入晶格而重新結(jié)晶；如果結(jié)晶速度太低，則會(huì)成為重新排入晶格而重新結(jié)晶；如果結(jié)晶速度太低，則會(huì)成為 非晶態(tài)的取向高聚物。由于取向后分子鏈間排列緊密，分子非晶態(tài)的取向高聚物。由于取向后分子鏈間排列緊密，分子間作用力增大，故強(qiáng)度增大。取向后強(qiáng)度增大，致使試樣不間作用

17、力增大，故強(qiáng)度增大。取向后強(qiáng)度增大，致使試樣不會(huì)迅速變細(xì)拉斷，而是在細(xì)頸兩端發(fā)展，也就是粗細(xì)交接處會(huì)迅速變細(xì)拉斷，而是在細(xì)頸兩端發(fā)展，也就是粗細(xì)交接處的分子鏈繼續(xù)取向，直至細(xì)頸發(fā)展完全。此后，必須進(jìn)一步的分子鏈繼續(xù)取向，直至細(xì)頸發(fā)展完全。此后，必須進(jìn)一步增加應(yīng)力，才能破壞晶格能或克服鏈間作用力，使分子發(fā)生增加應(yīng)力，才能破壞晶格能或克服鏈間作用力，使分子發(fā)生位移，甚至斷裂，從而導(dǎo)致材料破壞。位移，甚至斷裂，從而導(dǎo)致材料破壞。熔融熔融- -重結(jié)晶重結(jié)晶溫度的影響溫度的影響l非晶態(tài)高聚物不同溫度下的應(yīng)力非晶態(tài)高聚物不同溫度下的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線1，2-溫度低于脆性溫度，材料處于硬玻璃溫度低于

18、脆性溫度，材料處于硬玻璃態(tài)，無強(qiáng)迫高彈性態(tài)，無強(qiáng)迫高彈性3，4，5-溫度處于脆性溫度與玻璃化溫度溫度處于脆性溫度與玻璃化溫度之間，為軟玻璃態(tài)之間，為軟玻璃態(tài)6，7，8-溫度處于玻璃化溫度與黏流溫度溫度處于玻璃化溫度與黏流溫度之間，為高彈態(tài)之間，為高彈態(tài)9-溫度處于黏流溫度以上，為黏流態(tài)溫度處于黏流溫度以上，為黏流態(tài)123456 789形變速率的影響形變速率的影響拉伸速率提高屈服強(qiáng)度上升拉伸速率提高屈服強(qiáng)度上升. .時(shí)時(shí)- -溫等效原理溫等效原理高聚物的屈服行為高聚物的屈服行為脆性斷裂時(shí)，試樣沒有明顯的變化，斷裂面一般與拉伸方脆性斷裂時(shí)，試樣沒有明顯的變化，斷裂面一般與拉伸方向垂直（圖向垂直（圖

19、a），斷裂面很光潔；），斷裂面很光潔；韌性破壞過程中，當(dāng)拉伸至屈服點(diǎn)時(shí)，試樣常出現(xiàn)與拉伸韌性破壞過程中，當(dāng)拉伸至屈服點(diǎn)時(shí)，試樣常出現(xiàn)與拉伸方向呈約方向呈約45角傾斜的剪切滑移變形帶角傾斜的剪切滑移變形帶 剪切帶為何為剪切帶為何為4545o o銀紋面之間是由維系兩銀紋面的銀紋質(zhì)銀紋面之間是由維系兩銀紋面的銀紋質(zhì) 高度取向的微纖束和空穴組成的高度取向的微纖束和空穴組成的 l銀紋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)銀紋的內(nèi)部結(jié)構(gòu)銀紋是高聚物所特有的一種現(xiàn)象，脆性材料拉伸中的微觀銀紋是高聚物所特有的一種現(xiàn)象，脆性材料拉伸中的微觀屈服現(xiàn)象主要是銀紋屈服現(xiàn)象主要是銀紋 銀紋和剪切帶均有分子鏈取向，吸收能量，呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象銀紋和剪切帶

20、均有分子鏈取向，吸收能量，呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象主要區(qū)別主要區(qū)別剪切屈服剪切屈服銀紋屈服銀紋屈服形變形變形變大幾十形變大幾十幾百幾百%形變小形變小 10%曲線特征曲線特征有明顯的屈服點(diǎn)有明顯的屈服點(diǎn)無明顯的屈服點(diǎn)無明顯的屈服點(diǎn)體積體積體積不變體積不變體積增加體積增加力力剪切力剪切力張應(yīng)力張應(yīng)力結(jié)果結(jié)果冷拉冷拉裂縫裂縫分子鏈結(jié)構(gòu)的影響分子鏈結(jié)構(gòu)的影響極性基團(tuán)和氫鍵極性基團(tuán)和氫鍵 低壓聚乙烯，聚氯乙烯，尼龍低壓聚乙烯，聚氯乙烯，尼龍 - 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度 但不能密度過大，但不能密度過大， 妨礙鏈段運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫妨礙鏈段運(yùn)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)迫高彈，高彈， 表現(xiàn)為脆性斷裂表現(xiàn)為脆性斷裂芳雜環(huán)芳雜環(huán) 其強(qiáng)度和模量

21、都比脂肪族高，因此，新穎的工程其強(qiáng)度和模量都比脂肪族高，因此，新穎的工程塑料大都主鏈含芳雜環(huán)的。塑料大都主鏈含芳雜環(huán)的。分子鏈的支化程度分子鏈的支化程度（分子間距離）（分子間距離） -作用力減少，拉伸強(qiáng)度低，作用力減少，拉伸強(qiáng)度低， 沖擊強(qiáng)度高沖擊強(qiáng)度高 交聯(lián)度交聯(lián)度提高，橡膠材料的拉提高，橡膠材料的拉伸模量和強(qiáng)度都大大提高，達(dá)到伸模量和強(qiáng)度都大大提高，達(dá)到極值強(qiáng)度后，又趨于下降（結(jié)晶極值強(qiáng)度后，又趨于下降（結(jié)晶取向下降）；斷裂伸長(zhǎng)率則連續(xù)取向下降）；斷裂伸長(zhǎng)率則連續(xù)下降下降。 交聯(lián)可以提高材料的交聯(lián)可以提高材料的抗蠕變能力抗蠕變能力，也能提高，也能提高斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度。對(duì)于玻璃態(tài)聚合物，交聯(lián)

22、對(duì)脆性強(qiáng)度的影響不大；但對(duì)高彈對(duì)于玻璃態(tài)聚合物，交聯(lián)對(duì)脆性強(qiáng)度的影響不大；但對(duì)高彈態(tài)材料的強(qiáng)度影響很大。態(tài)材料的強(qiáng)度影響很大。交聯(lián)的影響交聯(lián)的影響 分子量是對(duì)高分子材料力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、彈性、韌性）分子量是對(duì)高分子材料力學(xué)性能（包括強(qiáng)度、彈性、韌性）起起決定性作用決定性作用的結(jié)構(gòu)參數(shù)。的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 低分子有機(jī)化合物一般沒有力學(xué)強(qiáng)度（多為液體），高分子低分子有機(jī)化合物一般沒有力學(xué)強(qiáng)度（多為液體），高分子材料要獲得強(qiáng)度，必須具有一定材料要獲得強(qiáng)度，必須具有一定聚合度聚合度，使分子間作用力足夠大，使分子間作用力足夠大才行。才行。分子量的影響分子量的影響 超過最小聚合度，隨分超過最小聚合度，隨分子量

23、增大，子量增大，材料強(qiáng)度（材料強(qiáng)度（拉伸拉伸強(qiáng)度）強(qiáng)度）逐步增大逐步增大。到一定的。到一定的值，值，拉伸強(qiáng)度變化不大，拉伸強(qiáng)度變化不大，沖沖擊強(qiáng)度繼續(xù)增大（超高分子擊強(qiáng)度繼續(xù)增大（超高分子量量PE）。）。 但當(dāng)分子量相當(dāng)大，致但當(dāng)分子量相當(dāng)大，致使分子間作用力的總和超過使分子間作用力的總和超過了化學(xué)鍵能時(shí)，材料強(qiáng)度主了化學(xué)鍵能時(shí)，材料強(qiáng)度主要取決于化學(xué)鍵能的大小，要取決于化學(xué)鍵能的大小，這時(shí)材料強(qiáng)度不再依賴分子這時(shí)材料強(qiáng)度不再依賴分子量而變化。量而變化。分子量的影響分子量的影響主要影響因素有主要影響因素有結(jié)晶度、晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)結(jié)晶度、晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)。 一般影響規(guī)律是：一般影響規(guī)律是：

24、1 1）隨著）隨著結(jié)晶度結(jié)晶度上升，材料的屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、硬度、彈性上升，材料的屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、硬度、彈性模量均模量均提高提高，但斷裂伸長(zhǎng)率和韌性，但斷裂伸長(zhǎng)率和韌性下降下降。這是由于結(jié)晶使分子鏈。這是由于結(jié)晶使分子鏈排列緊密有序，孔隙率低，分子間作用增強(qiáng)所致。然而如果結(jié)晶排列緊密有序，孔隙率低，分子間作用增強(qiáng)所致。然而如果結(jié)晶度太高，材料將發(fā)脆。度太高，材料將發(fā)脆。結(jié)晶的影響結(jié)晶的影響聚乙烯的斷裂性能與結(jié)晶度的關(guān)系聚乙烯的斷裂性能與結(jié)晶度的關(guān)系結(jié)晶度結(jié)晶度 / 65758595斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度 /14.4182540斷裂伸長(zhǎng)率斷裂伸長(zhǎng)率 / 50030010020 3 3）晶體形態(tài)晶

25、體形態(tài)對(duì)聚合物拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律是，同一聚合對(duì)聚合物拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律是，同一聚合物，物，伸直鏈晶體的拉伸強(qiáng)度最大，串晶次之，球晶最小伸直鏈晶體的拉伸強(qiáng)度最大，串晶次之，球晶最小。 2 2）晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu)晶粒尺寸和晶體結(jié)構(gòu) 均勻小球晶均勻小球晶能使材料的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、模量和韌性得能使材料的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、模量和韌性得到到提高提高，而大球晶將使斷裂伸長(zhǎng)和韌性下降，沖擊強(qiáng)度下，而大球晶將使斷裂伸長(zhǎng)和韌性下降，沖擊強(qiáng)度下降。降。 原因：原因：大量的大量的均勻小球晶均勻小球晶分布在材料內(nèi)，起到類似分布在材料內(nèi)，起到類似交交聯(lián)點(diǎn)聯(lián)點(diǎn)作用，使材料應(yīng)力作用，使材料應(yīng)力- -應(yīng)變曲線由軟而弱型轉(zhuǎn)為軟而韌應(yīng)變

26、曲線由軟而弱型轉(zhuǎn)為軟而韌型，甚至轉(zhuǎn)為有屈服的硬而韌型。型，甚至轉(zhuǎn)為有屈服的硬而韌型。 方法：方法：因此改變結(jié)晶歷史，如采用添加成核劑，如在因此改變結(jié)晶歷史，如采用添加成核劑，如在聚丙烯中添加草酸酞作為晶種，都有利于均勻小球晶生成，聚丙烯中添加草酸酞作為晶種，都有利于均勻小球晶生成，從而可以提高材料強(qiáng)度和韌性。從而可以提高材料強(qiáng)度和韌性。聚丙烯應(yīng)力聚丙烯應(yīng)力-應(yīng)變曲線與球應(yīng)變曲線與球晶尺寸的關(guān)系晶尺寸的關(guān)系 加工過程中分子鏈沿一定方向取向，使材料力學(xué)性能加工過程中分子鏈沿一定方向取向，使材料力學(xué)性能產(chǎn)生產(chǎn)生各向異性各向異性，在取向方向得到增強(qiáng)。，在取向方向得到增強(qiáng)。 對(duì)于對(duì)于延性、易結(jié)晶材料延性、易結(jié)晶材料，在平行于取向方向的強(qiáng)度、，在平行于取向方向的強(qiáng)度、模量提高，在垂直于取向方向的強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率增大。模量提高，在垂直于取向方向的強(qiáng)度下降，伸長(zhǎng)率增大。取向的影響取向的影響 雙軸取向雙軸取向時(shí)，在該雙軸構(gòu)成的平面