汽车工程材料1PPT推荐.ppt

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菜单菜单几种新兴材料简介几种新兴材料简介1.1.镁合金镁合金magnesiummagnesium密度低、比强度和比刚度较高。

密度低、比强度和比刚度较高。

镁镁铝铝钛钛铁铁密度密度1.741.742.72.74.54.57.87.8镁、铝合金和复合材料镁、铝合金和复合材料汽车轻量化的材料汽车轻量化的材料减少油耗减少油耗镁合金方向盘骨架镁合金汽车轮镁合金汽车轮毂毂镁合金汽缸盖镁合金汽缸盖2.2.形状记忆合金形状记忆合金应用应用:

丰田汽车的散热器护拦活门丰田汽车的散热器护拦活门.日产汽车冷却风扇离合器日产汽车冷却风扇离合器.3.3.复合材料复合材料玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）比强度高、耐腐蚀比强度高、耐腐蚀.4.4.纳米材料纳米材料颗粒直径颗粒直径0.l0.l100100纳米（原子、分子尺度）纳米（原子、分子尺度）具有卓越的性能和特殊功能，如：

具有卓越的性能和特殊功能，如：

纳米级铜不导电；

纳米冰柜可抑制细菌生长。

5.5.其他材料其他材料超导材料贮氢材料分离膜材料一张纳米光盘将可记录1000部电影超微外观大体结构纳米人工骨1.1.材料的力学性能材料的力学性能u材料的力学性能：

材料的力学性能：

是指材料在是指材料在外加荷载外加荷载作用下作用下所表现出来的性能。

所表现出来的性能。

包括包括强度强度、塑性塑性、硬度硬度、韧度韧度、疲劳强度疲劳强度及及断断裂韧度裂韧度等；

等；

u力学性能指标力学性能指标：

用来表征材料力学性能的各种用来表征材料力学性能的各种临界值或规定值临界值或规定值.可通过可通过试验测定试验测定.根据根据外加荷载外加荷载的性质，荷载分为：

的性质，荷载分为：

11、静荷载、静荷载22、冲击荷载、冲击荷载33、交变荷载。

、交变荷载。

金属材料金属材料（受载）（受载）-变形变形,分：

分：

弹性变形弹性变形：

荷载卸除后恢复原状：

荷载卸除后恢复原状塑性变形塑性变形：

荷载卸除后不能恢复：

荷载卸除后不能恢复,也叫永也叫永久变形。

久变形。

（如图如图）拉压拉压实验实验拉压拉压图图应力应变图应力应变图力学性能（指力学性能（指标）标）1）1）弹性弹性：

材料保持弹性变形的能力：

材料保持弹性变形的能力.（弹性（弹性模量，弹性极限）模量，弹性极限）2）2）强度强度：

指材料抵抗破坏（塑性变形或断：

指材料抵抗破坏（塑性变形或断裂）的能力。

裂）的能力。

3）3）塑性塑性：

指材料在断裂前产生永久变形而：

指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。

不被破坏的能力。

（一一）材料的拉压试验材料的拉压试验11拉伸试验拉伸试验根据国家标准根据国家标准金属材料拉伸试验金属材料拉伸试验（GB228-GB228-20082008）规定，将材料制成标准拉伸试样，在试）规定，将材料制成标准拉伸试样，在试验机上加载拉伸至断裂，得验机上加载拉伸至断裂，得拉伸图拉伸图：

F-LF-L曲线；

曲线；

再作出再作出应力应力-应变图应变图，图图1-1-77为低碳钢应力为低碳钢应力-应变应变曲线。

曲线。

图图1-71-7低碳钢的低碳钢的-曲线曲线塑性材料塑性材料：

断裂前有明显的塑性变形，称为塑性断裂,塑性断裂的断口呈“杯锥”状。

如低碳钢。

脆性材料：

在断裂前未发生明显的塑性变形，为脆性断裂，断口是平整的。

如铸铁、玻璃等。

不同类型的材料，其-曲线有很大差异。

反映出其所具有不同的抗拉性能特点。

2.2.材料的材料的弹弹性性指标指标（11）弹性模量弹性模量EE表征了材料抵抗弹性表征了材料抵抗弹性变形的能力，也称之为变形的能力，也称之为刚度。

刚度。

E=/=tanE=/=tan（MPaMPa）式中，式中，为弹性变形阶段的应力，为弹性变形阶段的应力，为为相应的应变相应的应变，tantan为拉伸曲线的斜率。

为拉伸曲线的斜率。

（2）

（2）弹性极限弹性极限ee：

指材料在弹性变形阶段所能承受的最指材料在弹性变形阶段所能承受的最大应力。

大应力。

ee=F=Fee/A/A00（MPaMPa）式中，式中，FFee是试样不产生塑性变形时的最大是试样不产生塑性变形时的最大荷载（荷载（NN）；

）；

AA00是试样的原始横截面积是试样的原始横截面积（mmmm22）；

ee表示材料保持弹性变形的最表示材料保持弹性变形的最大应力。

3.3.材料的材料的强度强度指标指标（11）屈服点屈服点ss：

表示材料产生屈服时对应的应力。

：

屈服点也称为屈服强度。

ss=Fs/=Fs/AoAo（MPaMPa）式中，式中，FsFs为试样发生屈服变形时的荷载（为试样发生屈服变形时的荷载（NN），），AA00为为试样原始横截面积（试样原始横截面积（mmmm22）。

）。

（22）抗拉强度抗拉强度bb指试样在拉伸过程中所能承受的最大指试样在拉伸过程中所能承受的最大应力值。

应力值。

bb=FFbb/A/Aoo（MPaMPa）式中，式中，FFbb是试样断裂前所承受的最大荷载是试样断裂前所承受的最大荷载（N）,AN）,Aoo是是试样的原始横截面积试样的原始横截面积（22）。

抗拉强度抗拉强度：

bb，它是设计和选材的主要依据之一，是它是设计和选材的主要依据之一，是工程技术上的主要强度指标。

工程技术上的主要强度指标。

屈强比：

ss/bb，是一个有意义的指标。

其比值越大，是一个有意义的指标。

其比值越大，越能发挥材料的潜力。

但是为了使用安全，该比值亦不越能发挥材料的潜力。

但是为了使用安全，该比值亦不宜过大，适当的比值一般在宜过大，适当的比值一般在0.650.650.750.75之间。

之间。

比强度：

bb/，它表征了材料强度与密度之间的关，它表征了材料强度与密度之间的关系。

在考虑汽车轻量化的问题时，常常用到这个指标。

系。

4.4.材料的塑性指标材料的塑性指标

（1）伸长率伸长率：

是指试样拉断后，标距伸长量是指试样拉断后，标距伸长量与原始标距的百分比。

即与原始标距的百分比。

即式中，式中，lluu是试样断裂后的标距（是试样断裂后的标距（），），ll00是试样是试样的原始标距（），同一材料的伸长率与试样的原始标距（），同一材料的伸长率与试样尺寸有关。

尺寸有关。

（22）断面收缩率断面收缩率：

是指试样拉断后横截是指试样拉断后横截面积的缩减量与原始横截面积之比。

面积的缩减量与原始横截面积之比。

即即=（SS00-S-SUU）/S/S00100%100%式中式中,SSUU是试样断裂处的最小横断面积（是试样断裂处的最小横断面积（22），），SS00是试样的原始横截面积是试样的原始横截面积（22）。

（二二）硬度硬度材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。

材料抵抗其他硬物压入其表面的能力。

衡量材料软硬程度衡量材料软硬程度最常用的硬度试验为最常用的硬度试验为布氏硬度（布氏硬度（HBHB）洛氏硬度洛氏硬度（HR）（HR）.此外，还有维氏硬度此外，还有维氏硬度（HV）（HV）、肖氏硬度（弹性回肖氏硬度（弹性回跳法）、显微硬度和锤击式布氏硬度等。

跳法）、显微硬度和锤击式布氏硬度等。

11布氏硬度布氏硬度测试原理：

用一定大小的荷载测试原理：

用一定大小的荷载FF，把直径为把直径为DD的的硬硬质合金球质合金球压入被测试样表面，保持规定时间后卸除荷压入被测试样表面，保持规定时间后卸除荷载，移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径载，移去压头，用读数显微镜测出压痕平均直径dd。

用荷载用荷载FF除以压痕的表面积所得的商，即为被测材料除以压痕的表面积所得的商，即为被测材料的布氏硬度值。

的布氏硬度值。

用用硬质合金球硬质合金球作为压头所测得的布氏硬作为压头所测得的布氏硬度用符号度用符号HBWHBW表示，适用于测量表示，适用于测量硬度不超过硬度不超过650650的材料。

的材料。

u布氏硬度的布氏硬度的表示方法表示方法规定为：

规定为：

符号符号HBSHBS和和HBWHBW前面的数值为硬度值，符号前面的数值为硬度值，符号后面按以下顺序表示试验条件：

压头球体直径后面按以下顺序表示试验条件：

压头球体直径（）、试验荷载（）、试验荷载（KgfKgf）、）、试验荷载保持试验荷载保持时间（时间（SS）（）（101015S15S不标注）。

不标注）。

例例120HBW10/1000/30120HBW10/1000/30实验测量实验测量dd查表查表硬度硬度2.2.洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度采用直接测量压痕深度来确定洛氏硬度采用直接测量压痕深度来确定度值的。

度值的。

试验原理试验原理如图如图11-9-911-99所示。

所示。

我国常用的我国常用的是是HRAHRA、HRBHRB、HRCHRC三种，试三种，试验条件及应用范围见表验条件及应用范围见表1-21-2。

洛氏硬度值的表示方法洛氏硬度值的表示方法规定为：

硬度符规定为：

硬度符号前面注明硬度值，例如号前面注明硬度值，例如52HRC52HRC、70HRA70HRA。

在硬度和强度之间，存在着一定的换算在硬度和强度之间，存在着一定的换算关系，如表关系，如表1-31-3所示。

（三三）冲击韧度冲击韧度材料抵抗冲击荷载的能力，是指材料在受材料抵抗冲击荷载的能力，是指材料在受到冲击荷载而断裂之前吸收能量并进行塑性到冲击荷载而断裂之前吸收能量并进行塑性变形的能力。

变形的能力。

对于两种不同的冲击荷载，分别采用了对于两种不同的冲击荷载，分别采用了冲击韧度冲击韧度和和多冲抗力多冲抗力两个指标来衡量材料的冲两个指标来衡量材料的冲击性能。

击性能。

1.1.冲击韧度冲击韧度冲击韧度通常是采用一次摆锤冲击试验冲击韧度通常是采用一次摆锤冲击试验来测定的。

来测定的。

冲击试验冲击试验的原理如下图所示。

的原理如下图所示。

在忽略机械摩擦和空气阻力等条件下，在忽略机械摩擦和空气阻力等条件下，摆锤冲断试样所消耗的冲击功摆锤冲断试样所消耗的冲击功A