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纳米材料的性能与应用-力学性能

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-06热度:

力学性能

常规多晶材料的屈服强度或硬度与晶粒尺寸之间的关系用著名的Hall一Petch公式表示。
它是建立在位错塞积理论基础上,经过大量实验的证实,总结出来的经验公式,其中K为正数。
这就是说,随着晶粒直径的减小,屈服强度或硬度都增加,它们都与J“f”呈线性关系。
对各种纳米固体材料的硬度与晶粒尺寸的关系进行大量研究后,归纳出五种情况:正Hall一Petch关系(K>o)、反Hall一Petch关系(K<o)、正一反混合Hall一Petch关系、斜率久变化、偏离Hall一Pelch关系。
目前,对纳米固体材料反常Hall一Petch关系的解释有三叉晶界的影响、界面的作用、存在临界尺寸等几种观点。

纳米材料的其他力学性能与传统材料也不相同。
纳米晶体材料的弹性模量与普通晶粒尺寸的材料相同。
当晶粒尺寸非常小(例如小于5nm)时,材料几乎没有弹性。

当温度明显低于Q 5⑩T⑥m(熔点)时,纳米晶体脆性材料或金属间化合物的高韧性还没有得到进一步证实。
对于塑性金届(普通晶粒),当晶粒尺寸降低到小于25nm的范围内时,韧性明显降低。

在一些纳米晶体材料中已经发现,在相对于普通晶粒尺寸的材料更低温度和更高应变速率的情况下会产生超塑性。
超塑性是指材料在一定的应变速率下产生较大的拉伸应变。

纳米TiOz陶瓷在室温下就能发生塑性变形,在180℃下塑性变形可达到200%,同时不发生裂纹扩展。
纳米陶瓷的硬度和强度也明显高于传统材料。
在100℃下,纳米TiO 2陶瓷的显微硬度为1300 MPa,而普通TiO 2陶瓷的显微硬度低于200MPa。


纳米材料的性能与应用-力学性能第1张图

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