Nauka o Materiałach. Wykład IX. Odkształcenie materiałów właściwości plastyczne. Jerzy Lis

Podobne dokumenty
Wykład IX: Odkształcenie materiałów - właściwości plastyczne

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

Nauka o Materiałach. Wykład VI. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste i plastyczne. Jerzy Lis

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Nauka o Materiałach Wykład II Monokryształy Jerzy Lis

Ćwiczenie nr 3 Statyczna próba jednoosiowego rozciągania. Umocnienie odkształceniowe, roztworowe i przez rozdrobnienie ziarna

Nauka o Materiałach. Wykład XI. Właściwości cieplne. Jerzy Lis

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

STRUKTURA IDEALNYCH KRYSZTAŁÓW

Zjawisko to umożliwia kształtowanie metali na drodze przeróbki plastycznej.

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Integralność konstrukcji

Rys Przykładowe krzywe naprężenia w funkcji odkształcenia dla a) metali b) polimerów.

Dekohezja materiałów. Przedmiot: Degradacja i metody badań materiałów Wykład na podstawie materiałów prof. dr hab. inż. Jerzego Lisa, prof. zw.

Nauka o Materiałach. Wykład VIII. Odkształcenie materiałów właściwości sprężyste. Jerzy Lis

Podstawy Nauki o Materiałach II Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Wykład X: Dekohezja. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

30/01/2018. Wykład IX: Dekohezja. Treść wykładu: Dekohezja - wprowadzenie. 1. Dekohezja materiałów - wprowadzenie.

Nauka o Materiałach. Wykład IV. Polikryształy I. Jerzy Lis

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

Wykład IV: Polikryształy I. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

OBRÓBKA PLASTYCZNA METALI

MATERIAŁOZNAWSTWO. Prof. dr hab. inż. Andrzej Zieliński Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 204

Właściwości kryształów

OBRÓBKA PLASTYCZNA METALI

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

2. WPŁYW ODKSZTAŁCENIA PLASTYCZNEGO NA ZIMNO NA ZMIANĘ WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH METALI

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE SPRĘŻYSTOŚĆ MATERIAŁ. Właściwości materiałów. Właściwości materiałów

ODKSZTAŁCENIE I REKRYSTALIZACJA METALI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Politechnika Białostocka

Dyslokacje w kryształach. ach. Keshra Sangwal, Politechnika Lubelska. Literatura

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wykład 8: Lepko-sprężyste odkształcenia ciał

Materiałoznawstwo Materials science. Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz.13

Materiałoznawstwo Materials science. Automaryka i Robotyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

Dyslokacje w kryształach. ach. Keshra Sangwal Zakład Fizyki Stosowanej, Instytut Fizyki Politechnika Lubelska

Wytrzymałość Materiałów

Pomiar twardości ciał stałych

Pomiar twardości. gdzie: HB - twardość wg Brinella, F - siła obciążająca, S cz - pole powierzchni czaszy.

MATERIAŁOZNAWSTWO. dr hab. inż. Joanna Hucińska Katedra Inżynierii Materiałowej Pok. 128 (budynek Żelbetu )

BUDOWA STOPÓW METALI

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA w elektronice

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Zmęczenie Materiałów pod Kontrolą

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

DEFEKTY STRUKTURY KRYSTALICZNEJ

Właściwości mechaniczne

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

Struktura materiałów. Zakres tematyczny. Politechnika Rzeszowska - Materiały lotnicze - I LD / dr inż. Maciej Motyka.

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

BADANIA PÓL NAPRĘśEŃ W IMPLANTACH TYTANOWYCH METODAMI EBSD/SEM. Klaudia Radomska

ODKSZTAŁCANIE NA ZIMNO I WYŻARZANIE MATERIAŁÓW

BADANIE ODPORNOŚCI NA PRZENIKANIE SUBSTANCJI CHEMICZNYCH PODCZAS DYNAMICZNYCH ODKSZTAŁCEŃ MATERIAŁÓW

POLITECHNIKA WARSZAWSKA WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI TEORETYCZNEJ I SYSTEMÓW INFORMACYJNO-POMIAROWYCH

Metaloznawstwo I Metal Science I

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH 1. Próba rozciągania metali w temperaturze otoczenia (zg. z PN-EN :2002)

MATERIAŁY KOMPOZYTOWE

INŻYNIERIA NOWYCH MATERIAŁÓW

Laboratorium inżynierii materiałowej LIM

30/01/2018. Wykład X: Właściwości cieplne. Treść wykładu: Stabilność termiczna materiałów

Badania wytrzymałościowe

Wykład XI: Właściwości cieplne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Własności materiałów konstukcyjnych w niskich temperaturach

ZAGADNIENIA EGZAMINACYJNE

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PĘKANIE. Dekohezja. Wytrzymałość materiałów. zniszczenie materiału pod wpływem naprężeń

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Analityczne Modele Tarcia. Tadeusz Stolarski Katedra Podstaw Konstrukcji I Eksploatacji Maszyn

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Nazwa przedmiotu INSTRUMENTARIUM BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Instrumentation of research in material engineering

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

SPRAWOZDANIE: LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

Przemiana martenzytyczna

Model wiązania kowalencyjnego cząsteczka H 2

Rys. I. Zależność odkształcenia od obciążenia dla różnych rodzajów ciał stałych: I odkształcenie sprężyste, II odkształcenie plastyczne

Materiały budowlane - systematyka i uwarunkowania właściwości użytkowych

Wykład 8. Przemiany zachodzące w stopach żelaza z węglem. Przemiany zachodzące podczas nagrzewania

Nauka o Materiałach. Wykład I. Zniszczenie materiałów w warunkach dynamicznych. Jerzy Lis

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

NIEDOSKONAŁOŚCI BUDOWY CIAŁA STAŁEGO KRYSZTAŁY RZECZYWISTE.

Wykład XIV: Właściwości optyczne. JERZY LIS Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Katedra Technologii Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

Charakterystyka mechaniczna cynku po dużych deformacjach plastycznych i jej interpretacja strukturalna

Rok akademicki: 2015/2016 Kod: MEI s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Sylabus modułu kształcenia/przedmiotu

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Temat 3. Nauka o materiałach. Budowa metali i stopów

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

ĆWICZENIE 1 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI - UPROSZCZONA. 1. Protokół próby rozciągania Rodzaj badanego materiału. 1.2.

Logistyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

KARTA PRZEDMIOTU. 1. NAZWA PRZEDMIOTU: Inżynieria materiałowa. 2. KIERUNEK: Mechanika i budowa maszyn. 3. POZIOM STUDIÓW: I stopnia

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

Transkrypt:

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

Parametry makroskopowe

Parametry makroskopowe Re = R 0.02 Rm umowna granica plastyczności (2% odkształcenia trwałego) wytrzymałość na rozciąganie (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

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 R e 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

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

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( r o /4a) G/4 E/8 Czyli rzędu 100 GPa

Granica plastyczności rzeczywistych materiałów

10-1 Granica plastyczności rzeczywistych materiałów

Granica plastyczności rzeczywistych materiałów typowymi materiałami plastycznymi są metale i stopy ich granica plastyczności jest rzędu 10-6 10-2 E i jest niższa od wytrzymałości tworzyw granica plastyczności materiałów ceramicznych jest wyższa tj. 10-2 10-1 E znacznie przewyższa wartości wytrzymałości tych tworzyw - są to materiały kruche * polimery charakteryzują się niską wartością granicy plastyczności chociaż w wypadku polimerów usieciowanych wartości te zbliżają się do metali W wypadku metali muszą istnieć mechanizmy obniżające granicę plastyczności!!!!!!!!!

Mechanizmy odkształcenia plastycznego Tak niskie granice plastyczności są możliwe dzięki występowaniu mechanizmom poślizgu dyslokacji Ruch dyslokacji krawędziowej

Mechanizmy odkształcenia plastycznego Ruch dyslokacji śrubowej

Mechanizmy odkształcenia plastycznego Niskie granice plastyczności są możliwe gdyż w czasie odkształcenia trwałego następuje zerwanie pojedynczych wiązań Materiały zawierających wysokie stężenia dyslokacji, w których ruch dyslokacji jest możliwy oraz występują dodatkowe źródła dyslokacji tj. w metalach posiadają właściwości plastyczne. W metalach odkształcenie plastyczne może zachodzić także przez bliźniakowanie

Mechanizmy odkształcenia plastycznego Obraz dyslokacji w stali Schemat powierzchni metalu odkształconego plastycznie

Mechanizmy odkształcenia plastycznego Systemy poślizgu (dla poślizgu dyslokacji) * Poślizg w strukturach krystalograficznych zachodzi wzdłuż uprzywilejowanych płaszczyzn i określonych kierunków charakteryzujących się największą gęstością upakowania. * Kombinacja płaszczyzny i kierunku tworzy tzw. system poślizgu. * Materiały uważa się za plastyczne jeżeli posiadają więcej niż 5 niezależnych systemów poślizgu

Mechanizmy odkształcenia plastycznego Materiał System poślizgu Liczba systemów Miedź RSC <101>{111} 3x4=12 Molibden RPC <111>{112} 6x2=12 Kadm HZ <1120>{0001} 1x3=3 MgO RSC <110>{110} 2 Grafit HZ <1120>{1010} 1

Odkształcenie plastyczne ZJAWISKA PODWYŻSZAJĄCE GRANICĘ PLASTYCZNOŚCI (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 krytyczne naprężenie poślizgu dyslokacji czyli zmniejszające plastyczność materiału nazywamy mechanizmami umocnienia materiału.

Naprężenia niezbędne dla ruchu dyslokacji są w ceramice duże większe niż w metalach i nieraz większe od wytrzymałości materiałów = materiały kruche Odkształcenie plastyczne ZJAWISKA PODWYŻSZAJĄCE GRANICĘ PLASTYCZNOŚCI A. Występowanie wiązań ukierunkowanych np. atomowych, które nie mogą ulegać znacznej deformacji (przykład ceramika kowalencyjna) Wiązania metaliczne praktycznie 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. 3 o bez zerwania ciągłości materiału, stąd

Odkształcenie plastyczne B. UMACNIANIE ROZTWOROWE I DYSPERSYJNE Występowanie domieszek obcych atomów w formie roztworów stałych utrudnia ruch dyslokacji stąd obniża plastyczność Stopy mają mniejszą plastyczność niż czyste metale Podobny efekt można osiągnąć za pomocą dyspersyjnych wtrąceń jak w kompozytach ziarnistych

Odkształcenie plastyczne C. UMOCNIENIE ODKSZTAŁCENIOWE W toku umocnienia plastycznego dyslokacje ulegają spiętrzeniu i splątaniu Powoduje to umocnienie materiału Aby materiał był znów plastyczny należy poddać go wyżarzaniu.

Odkształcenie plastyczne D. UMOCNIENIE W POLIKRYSZTALE 1. Jeżeli granice międzyziarnowe są słabe to ruch dyslokacji jest przez nie utrudniony co powoduje obniżenie plastyczności. 2. Ziarna których systemy poślizgu są odchylone od kierunku działania naprężeń zewnętrznych będą odkształcały się słabiej stąd sumarycznie w polikrysztale dla odkształcenia plastycznego konieczne jest większe naprężenie R e = 3 τ y -czynnik Taylora

Odkształcenie plastyczne ZJAWISKA PODWYŻSZAJĄCE PLASTYCZNOŚĆ MATERIAŁÓW TEMPERATURA W temperaturach pokojowych właściwości plastyczne wykazują jedynie metale. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta ruchliwość defektów punktowych a wraz z nimi możliwość ruchów dyfuzyjnych dyslokacji. W podwyższonych temperaturach możliwe jest wystąpienie odkształceń plastycznych także materiałów kruchych np. Ceramicznych = NADPLASTYCZNOŚĆ

Nauka o Materiałach Dziękuję do zobaczenia za tydzień