上海交通大学：《材料综合实验》课程教学课件（PPT讲稿）材料物理性能分析

材料物理性能分析 周伟敏 上海交通大学材料科学与工程学院 zhouwm@sjtu.edu.cn

内容 ■1.前沿 ·2.电阻分析在材料研究中的应用 ■3.热分析在材料研究中的应用 ■4.磁性测量

材料物理性能分析 ■ 研究不同材料的物理性能变化规律，作 为研究材料的一种物理方法和手段

材料物理性能分析特点： ·1有效进行材料试验动态过程研究，较精确 地判断材料中发生相变的温度、时间、数 量和限度 ■2灵敏地确定一些微元素对材料结构与性 能的影响 ·3所得结果反映材料的整体效应，可避免 局部微观区域观察或测定可能造成的错觉

亚共析钢的膨胀曲线 膨胀量 Aci AC3 Ar1 Ar3 温度

亚共析 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 温度 膨胀量

1.电阻分析在材料研究中的应用 电阻率是对材料成分、组织和结构极敏感的性能， 能灵敏地反映材料内部的微弱变化 由于很容易对材料的许多物理过程进行电阻的跟 踪测量，常用测量电阻率的变化来研究材料内部 组织结构的变化，称为电阻分析 如：研究过饱和固溶体的脱溶和溶质元素的回溶 测定固溶体的溶解度曲线、研究合金的时效、合 金的不均匀固溶体的形成以及有序-无序转变等

马氏体相变和逆相变时的电阻-温度 曲线示意图 PI M, M As M, Mr 0 T (a) (b)

研究A1-Si-Cu-Mg铸造合金的时效 对经过490C/8hr+520C/8hr水淬的 170℃ 3 合金在不同温度进行时效 160℃ 1.时效初期，固溶体中形成G-P 01 区，使导电电子发生散射，因 而导致电阻增大。 196℃ 2.当合金开始脱溶析出CuA12和 MgSi时，电阻开始下降。 210℃ 3.随着时效温度的增高和时间 的延长，新相的析出量增加， 240℃ 合金的电阻进一步下降。 100 200 300 400 时效时间/min

材料疲劳过程的研究 材料的应力疲劳是内部位错的增殖、裂纹的扩展等一系列微观缺陷的发 展导致宏观缺陷发展的过程，故将引起电阻的变化。 疲劳过程，电阻变化可以分为四个阶段： ■第1、2阶段：电阻变化不大； 第3阶段：电阻值有缓慢增加的趋势，这对应于材料内部缺陷的密度 不断的增高； 第4阶段：电阻变化更加明显，这时试样内部裂纹已发展到表面出现 微裂纹。 40 电位测量 30 20 4 10 3 恒定直流电 试验机夹头 1 2 50 100150200 250 300 应力周期数N (a) (b)

热分析方法的应用 ·热容测量的经典方法是量热计法 在金属研究中常用的是撒克司Sykes)和史密 斯Smith)法