每个工程师都应该知道的材料属性

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每个工程师都应该知道的材料属性

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2月,2019

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通俗的讲,当我们想描述一种材料怎么样,是不是适合我们的工程使用,这就需要用到材料属性。通俗的讲,当我们想描述一种材料怎么样,是不是适合我们的工程使用,这就需要用到材料属性。以下是工程师必须知道的10个最重要的材料属性列表。

1)硬度

硬度是最常用的材料性能之一,可应用于任何固体材料。它是指材料承受表面划痕或压痕的能力。评判材料硬度的单位有洛氏硬度和布氏硬度。虽然某些材料自然会比其他材料更硬(例如,钢总是比铝更硬),但是通过热处理或加工硬化可以增加或减少许多材料的硬度。

2)刚度

刚度是指材料抗变形的倾向。一般测定材料的弹性模量来衡量材料的刚度。弹性模量越高,刚度越高。例如,一个很大负载的长跨度桥,工程师一定要选择弹性模量较高的材料,以确保在预期载荷的作用下不会产生太大的偏移。

3)热膨胀系数

材料的热膨胀系数,也称cte,该属性描述了随着温度变化,零件尺寸会改变多少。cte越高,零件尺寸随温度升高而增长越多。这个属性对于发动机上的零件在高温应用中尤其重要。

4)导热系数

导热系数是指材料多么容易传导热量。例如,设计散热片时,较高导热系数的材料更为适合。

5)剪切强度

剪切强度是材料在剪切载荷下失效的阻力。剪切载荷是在两个相反的方向上的滑动载荷,就像剪刀剪切纸张一样,如果零件收到剪切的力,就要选择剪切强度较高的材料。

6)抗拉强度

材料的抗拉强度是最最重要的材料属性,它是在标准拉伸试验中确定的,将试样拉伸直到断裂,来测量载荷。一般工程中我们所说的“能不能扛得住”其实就是指抗拉强度的高低。

7)抗压强度

抗压强度是部件抗压力的能力。抗压强度低的材料在压缩时会弯曲并破裂。通常,给出材料的应力 – 应变曲线,以显示由给定量的压缩应力产生的应变情况。

设计复合材料时,抗压强度是一个很重要的指标。例如,碳纤维具有非常高的拉伸强度,但在压缩下容易弯曲。

8)屈服强度

当受到压力时,大多数材料将产生弹性变形开,这意味着一旦撤去压力,它们就会弹回原来的形状。但是,达到某一压力值时,所产生的变形将永远不再恢复,那么这个使材料产生塑形变形的点就被称为屈服强度。

9)表面粗糙度

这里的表面粗糙度是指材料在自然状态下,其表面和外观能达到的平整度和光滑度。另外,也指材料在经过一定加工,能达到的表面效果情况。

10)熔点

最后,在设计高温条件下应用的零件时,需要考虑材料的熔点 ,这是材料从固体转变成液体的温度。同样值得注意的是,压力会对材料的熔点产生影响,随着压力的增加,熔点增加。

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