最新残余内应力残余内应力课件PPT.ppt 40页

' 跳转到第一页 跳转到第一页 跳转到第一页 跳转到第一页 跳转到第一页 2、面心立方晶格：晶胞是一个立方体，金属原子排列在立方体的六个面的中心和八个顶角上。金属有γ-Fe、Cu、Al、Ni、Au等。晶格常数晶胞中原子数目最近原子间距致密度a1/8×8＋1/2×6＝4√2a/20.74跳转到第一页 单晶体：晶格位向完全一致晶体。晶粒：外形不规则，晶格位向一致的小晶体。多晶体:许多位向不同，外形不规则的小晶粒组成晶界：多晶体金属内各晶粒间的交界面。跳转到第一页 理论上单晶体金属塑性变形整体滑移：每一个原子都移动。整体滑移所需的理论力远大于实际所需的力。跳转到第一页 实际滑移通过位错运动和孪生实现线缺陷/位错：晶格中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。位错运动机理：位错的半原子面受到前后两边原子的排斥，处于不稳定的状态，只需加很小的力就能打破力的平衡，位错的半原子面移动很小的距离（小于一个原子间距），达到虚线位置，使位错前进一个原子间距。在切应力作用下，位错继续移动到晶体表面。大量位错移动到晶体表面，就形成宏观塑性变形。金属的塑性变形主要是由位错运动引起滑移完成。跳转到第一页 实际金属的晶体结构晶格畸变：晶格中原子偏离平衡位置，使晶格发生扭曲→破坏了原子的平衡状态。点缺陷：晶格中存在空位、间隙原子、置换原子等点缺陷的存在，从而引起晶格畸变。→性能变化：使金属的电阻率增加，强度、硬度升高，塑性、韧性下降。跳转到第一页 线缺陷线缺陷/位错：晶格中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。常见的有刃型位错和螺型位错金属的塑性变形主要是由位错运动引起滑移形成。→阻碍位错运动是强化金属的主要途径。→减少或增加位错密度都可以提高金属的强度。跳转到第一页 面缺陷面缺陷/晶界：多晶体金属内各晶粒间的交界面。晶界/大角晶界：相邻晶粒位向相差15°以上。亚晶粒：在一个晶粒内部，晶格位向相差很小（2-3°）的小晶。亚晶界/小角晶界：跳转到第一页 晶界特性1、晶界原子排列紊乱，对位错运动有阻碍作用，是金属中的强化部位（在常温下，强度、硬度较高）。→金属的晶粒越细，晶界总面积就越（），金属的强度也越（）2、晶界处的原子处于不稳定的状态，能量比晶内的高(高出叫晶界能）→晶界熔点低、耐蚀性差、原子扩散快。→晶界的缺陷比晶内多，因而外来原子易在晶界上偏聚，其浓度高于晶内，称为内吸附。→晶界还是固态相变的优先形核部位。跳转到第一页 多晶体金属塑性变形分析角度：晶粒位向、晶界、晶粒大小1、晶粒位向：位向不同，使滑移阻力增加，使塑性变形抗力增加。塑性变形不均匀和逐步扩展，产生内应力2、晶界：晶界原子排列紊乱，阻碍位错移动3、晶粒大小：粒小，晶界多，不同位向晶粒多，塑性变形抗力大强度（）。晶粒大小影响韧性、塑性：A变形量均匀分散在更多的晶粒内，不致集中少数晶粒，造成变形严重；B晶粒小，晶界多且曲折，不利于裂纹传播，断裂前能承受大的塑性变形，吸收较多的功故韧性、塑性（）跳转到第一页 冷塑性变形后金属的组织与性能1、位错密度增加，产生加工硬化优点：A、强化金属手段；B、增加构件的安全性；C、有利于金属进行均匀变形，是塑性变形成形的重要因素；缺点：进一步冷塑性变形困难。2、冷塑性变形引起各项异性：A、组织纤维化B、结构（晶粒）方向性3、产生残余内应力跳转到第一页 残余内应力1宏观残余内应力：由于金属材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内残余应力。弯曲变形后跳转到第一页 残余内应力2微观残余内应力：多晶体的各晶粒的变形不均匀，而使各晶粒间产生残余内应力。跳转到第一页 残余内应力3晶格畸变应力：金属在塑性变形后，增加了位错及空位等晶体缺陷，使晶体中一部分原子其偏离平衡而造成晶格畸变，从而产生的残余内应力。需要部分原子范围内（几百，几千）来相互平衡。跳转到第一页 残余内应力残余内应力：残留金属内部用于平衡的内部应力。类别：1、宏观残余内应力2、微观残余内应力3、晶格畸变应力（90%）引起残余内应力的原因：塑性变形、温度急剧变化、结晶、固态相变等有害影响：1、降低工件的承载能力2、使工件尺寸和形状发生变化3、降低工件的耐蚀性跳转到第一页 金属结晶1、结晶：液态金属凝固成晶体结构的过程。也是原子由不规则排列的液态逐步过渡到原子规则排列的晶体的过程。2、理论/平衡结晶温度：理论上凝固点与熔点一致的温度3、过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度之差。T0-T1=△T*冷却速度越快，实际结晶温度越低，过冷度越大。结晶阶段跳转到第一页 结晶过程晶核：结晶的核心质点（原子小集团）。结晶过程：形核及晶核长大的过程。晶粒的大小取决于晶核的形成速率和长大速度。控制过冷度：过冷度对形核率和长大速度都有影响。跳转到第一页 铸锭的形成1、表面细晶粒层2、柱状晶区3、中心等轴区跳转到第一页 变形金属加热时组织和性能的变化变形后的金属，晶格畸变，原子内能升（）而处于不稳定状态，具有自发地恢复原来稳定状态的趋势。室温，原子活动能力（），而温度高，（），其组织和性能（）。变化阶段（）。1、回复：加热温度低，显微组织无明显变化，机械性能变化不大，残余残余应力显著下降的阶段。2、原因：温度低，原子短距离扩散，使空位与间隙原子合并，空位与位错发生交互作用而消失，晶格畸变减轻，残余应力显著下降。但位错密度未显著减少，加工硬化的主要原因未消除。机械性能在回复阶段变化不大。3、冷变热处理方法应用：去应力退火回复/冷卷弹簧（250-300℃），青铜丝弹簧（120-150℃）。跳转到第一页 2、再结晶1、再结晶：加热温度较高，显微组织（），加工硬化（性能）和残余应力（）。2、再结晶过程：温升，原子活动能力大，在晶界等晶格畸变严重处，形核，长大成等轴晶粒。晶格畸变轻，位错密度减轻到变形前，残余应力和加工硬化（）。注：再结晶前后，晶粒晶格（）。晶粒形状（）。3、再结晶温度；温度范围最低温度。T再=（0.35-0.4）T熔4、冷变热处理方法应用：（再结晶退火）为工件拉延、弯曲继续进行的中间热处理。跳转到第一页 3、晶粒长大晶粒长大：温升或保温，晶界迁移位向改变，晶粒被吞并而长大跳转到第一页 金属热变形加工（热锻/热轧）1、冷热变形加工区别：以再结晶温度划分。钨/1200℃，锡/-7℃。2、热加工特点：冷加工+再结晶同时进行。热加工时，由于金属原子结合力减小，而且形变强化现象随时被再结晶消除，从而使金属的强度、硬度提高，塑性提高，因此热加工比冷加工易进行。3、适用场合：A、热加工可应用于截面尺寸大，变形量大、材料在室温下脆性较高。B、冷加工适于截面尺寸小、加工尺寸和表面质量要求较高的金属制品。跳转到第一页 金属热变形加工时组织和性能的变化1）形成纤维组织2）消除和改善铸态金属的组织缺陷（如：气泡缩孔焊和、缩松压实、使材料致密；铸态时粗大的柱状晶经热变形加工变成细小的等轴晶粒；大块碳化物被打碎，使成分均匀。跳转到第一页 金属的同素异构转变同素异构转变：金属在固态下，随着温度改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象。遵守结晶的形核和晶核的生长。固态转变有着与结晶不同的特点：①发生固态转变时，形核一般在某些特定部位发生，如晶界、晶内缺陷、特定晶面等。因为晶界原子不稳定，扩散容易。②由于固态下扩散困难，固态相变组织通常要比结晶组织细。③固态转变往往伴随着体积变化，因而易产生很大的内应力，使材料发生变形或开裂。跳转到第一页 胰岛素和肾上腺素对血糖浓度的影响 实验目的1、掌握胰岛素和肾上腺素对血糖水平的调节作用2、熟悉分光光度计的使用。 二、实验原理v人和动物体内，血糖浓度受各种激素调节而维持恒定。胰岛素能降低血糖；其他很多激素则具有升高血糖的作用，其中以肾上腺素作用较为迅速而明显。胰岛素促进肝和肌将葡萄糖合成糖原，又加强糖的氧化利用，故可降低血糖；肾上腺素促进糖原分解而增高血糖。v人和动物体内，血糖浓度受各种激素调节而维持恒定。胰岛素能降低血糖；其他很多激素则具有升高血糖的作用，其中以肾上腺素作用较为迅速而明显。胰岛索促进肝和肌将葡萄糖合成糖原，又加强糖的氧化利用，故可降低血糖；肾上腺素促进糖原分解而增高血糖。 三、实验材料v1、家兔。v2、722N型分光光度计。v3、试剂。v（1）草酸钠。v（2）葡萄糖。v（3）肾上腺素lmg/ml。v（4）胰岛素。 四、实验方法v1．动物准备：取正常家兔一只，实验前预先饥饿16h，称体重(一般为2～3kg)。v2．取血：心脏采血，放入含抗凝剂的试管中，约需5ml，混匀。（抗凝血1）v3．注射激素后取血：取饿兔血后，其中一组在兔皮下注射胰岛素，剂量按1U/kg体重计算，并记录注射时间。30分钟后再取血。另一组在兔皮下注射肾上腺素，剂量按0.4mg/kg体重计算。并记录注射时间。15分钟后再取血。（抗凝血2) 制备无蛋白血滤液v3.5ml蒸馏水+0.5ml抗凝血+0.5ml1/3mol/L硫酸+0.5ml10%钨酸钠v混匀后离心五分钟，三档（1500转/分），将上清液用胶头滴管转移至干燥的试管中。即为无蛋白血滤液 血糖管空白管标准管测定管1测定管2试剂ml无蛋白血滤液一一1ml1ml标准葡萄糖应用液一1ml一一蒸馏水2ml1ml1ml1ml碱性铜试剂2ml2ml2ml2ml混匀，置沸水浴中煮8min。取出用自来水冷却（切勿摇动）磷钼酸试剂2ml2ml2ml2ml混匀后放置2min，临比色前加水至25ml 比色测定将各管颠倒混匀后，用空白管调零，在620nm处测定吸光值。 操作注意v1、等水沸腾后，才能放入血糖管。加热要准确8分钟。v2、冷却时切不可摇动血糖管，以免还原的氧化亚铜被空气中的氧再氧化，降低实际结果。v3、加入磷钼酸后迅速比色。v4、分光光度计的使用。 分光光度计的使用1、接通电源，打开比色皿盖，预热20-30分钟后，调节波长至所需波长。2、将盛有空白溶液的比色皿放在比色架的第一格，其余放测定溶液。将比色皿盖盖上，此时空白溶液在光路上。将光点调到“T”，调节T为100%。3、将光点调到“A”，轻轻拉动比色架固定拉杆，使第二个比色皿溶液处在光路中，此时读数即为该溶液的吸收度。4、依次拉出第三、第四个比色皿，分别读取吸收度。5、测定完毕，先打开比色皿盖，再断电源。 结果计算测定管吸收度×0.5551/0.1=1L血液中的血糖mmol数标准管吸收度'