浙江大学材料科学基础实验力学实验报告.doc
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1、专业:材料科学与工程姓名:学号:日期:地点:曹楼实验报告课程名称:材料科学基础实验 指导老师: 成绩:_实验名称:光学性能 实验类型:_ 同组学生姓名:一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析(必填)七、讨论、心得材料的力学性能实验1 45钢(淬火、低温回火态)的静拉伸试验一、 实验目的(1) 掌握金属拉伸性能指标的测定方法,加深对拉伸性能指标物理意义的理解。(2) 了解组织形态对力学性能特点的影响。二、 实验原理(1)屈服强度S淬火低温回火的45钢没有明显物理屈服现象,应测量其屈服强度0。2,即
2、为试验在拉伸过程中标距部分残余伸长达原长度0。2%的应力。(2) 抗拉强度b将试样加载至断裂,由断裂前的最大载荷所对应的应力即为抗拉强度。(3) 延伸率延伸率为试样拉断后标距长度的增量与原标距长度的百分比即:=(LKL0)/L0100% L0与LK分别为试样原标距长度和拉断后标距间的长度。根据测定延伸率的需要,在试样上先刻出标距,并分为10分格。由于断裂位置对有影响,其中以断在正中的试样伸长率为最大。因此测量断后标距部分长度LK时分为两种情况:.如果拉断处到邻近标距端点的距离大于1/3L0,可直接测量断后两端点的距离LK.如果拉断处到邻近标距端点的距离小于或等于1/3L0则要用移位法换算LK,
3、如图所示:先在长段上从断口处O截取一段OC,其长度等于1/2或稍大于1/2标距的总格数;再由C向断口方向截取一段CB,令CB的格数等于C到邻近标距端点D的格数CD;则AC+CB便是断后长度。这样处理就相当于把CB移到试样的另一端,接到A处,变为断口在正中。(4) 断面收缩率断面收缩率为试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比即:=(F0-FK)/F0100% 其中F0与FK分别为试样原始横截面积和拉断后缩颈处的最小横截面积。三、 实验设备本实验采用微机控制电拉伸试验机,其最大载荷为200kN,配备有引伸计、负荷、位移、形变等传感器,曲线与数据均能自动绘制、记录、显示、计算和保存
4、。四、 实验步骤1) 试样的准备测量试样尺寸,用进度为0.02mm的游标卡尺测量直径(同一截面相互垂直的两个方向各量一次,至少测量三个截面),计算平均直径并以最小平均直径计算横截面积填入表内。测量标距填入表内。拉伸实验记录表实验材料45钢热处理状态淬火、低温回火拉伸前数据标距L0(mm)直径d0(mm)截面面积F0(mm2)100.010。0078。54拉伸过程中数据屈服载荷ps(kN)32.02最大载荷pb(kN)51.31拉断试样后数据标距LK的测定断裂处直径d0(mm)断裂处截面面积FK(mm2)断裂位置测量方法LK(mm)12平均情况移位法122。827.067.087.0739.26
5、2) 试验设备的准备(1) 了解所用设备的基本原理,认识所用设备的性能、用途及特点。(2) 学习设备操作规程、安全事项和操作方法。(3) 调整并设置好所用设备及参数。3) 试验设置“试验参数”:试验方案名:金属拉伸引伸计运行方向:拉向 变形传感器:引伸计 引伸计切换点:2入口负荷:2速度:5 起始判断点数:50 结束后除去点数:1 定负荷衰减率:80返车位置:0 返车速度:0同步曲线:位移-负荷详细参数向导的设计:试验方案名:金属拉伸引伸计 试验处理方法:GB2282002(金属拉伸)试样形状:棒材定显结果项:拉伸强度、断后伸长率、最大力等。设置“用户参数”:试样材料、试样直径、试样长度等。点
6、击“试验”,显示试验结果,测量拉断试样的LK及FK,计算各个试验结果。五、 数据处理试验结果显示:试验结果计算:屈服强度s=32.02kN78。54mm2=407.7MPa抗拉强度b=51.31kN78.54mm2=653.3MPa断后伸长率=(122。82100。00)100。00100%=22。82%断面收缩率=(78。5439.26)78.54100=50.01%六、 思考题(1) 为什么塑性变形小的材料或在屈服点前拉伸的运行速度应设置较慢;试样在拉伸过程中为什么随着塑性变形增加强度增大.答:拉伸速度会对材料的屈服强度、抗拉强度等数据的测量造成影响。在低的拉伸速度下,有充足的时间利于缺陷
7、的发展,从而强度值较小,而较大的拉伸速度下,材料的断裂主要是其化学键的破坏引起,测得的强度值较大,但不符合实际情况。形变导致位错密度增加,然后位错线交织在一起,限制其进一步运动,导致形变难以继续进行,宏观表现为金属的强化。(2) 试样拉断后如果断口在根部附近为什么要用移位法来测量伸长率。答:低碳钢拉断时实际上并不是均匀伸长的,越靠近端部伸长得越少,如果断在标距点附近,直接测量的伸长量可能会偏小,所以采取位移法。位移法实际在做的事情是所谓的“断口移中”,右边多量一次移到左边去,这样量出来的比直接测量地大一些,也接近断在中间情况下的数值。实验2 改性陶瓷的弯曲实验一、 实验目的(1) 掌握陶瓷材料
8、性能指标的测定方法,加深对压缩、弯曲性能指标物理意义的理解.(2) 了解组织形态和成分对力学性能特点的影响。二、 实验原理弯曲强度:将试样在弯曲装置上经受弯曲塑性变形,不改变加力方向,直到达到规定的弯曲角度或断裂前的最大载荷Fbf所对应的应力即为弯曲强度bf。bf=FbfLs/4W其中Ls为跨距,对于矩形试样截面系数W=bh2/6。三、 实验设备设备同实验1。试样采用101050的改性陶瓷。四、 实验步骤1)试验设备的准备(1)了解所用设备的基本原理,认识所用设备的性能、用途及特点。(2)学习设备操作规程、安全事项和操作方法.(3)调整并设置好所用设备及参数。2)设置“试验参数”:试验方案名:
9、金属弯曲运行方向:压向 变形传感器:位移 入口负荷:2速度:0.3 起始判断点数:50 结束后除去点数:1 定负荷衰减率:80返车位置:0 返车速度:0同步曲线:位移-负荷详细参数向导的设计:试验方案名:金属弯曲 试验处理方法:GB1445293(金属弯曲)试样形状:板材定显结果项:弯曲强度、弯曲模量、最大弯曲力、断裂挠度等。设置“用户参数”:试样材料、试样长度等.点击“试验”,显示试验结果。五、 实验结果弯曲强度:231。8MPa 弯曲模量:7624。5MPa 最大弯曲力:3。86kN 断裂挠度:0。213mm六、 思考题(1) 陶瓷材料的抗压性与抗弯性有什么区别和联系。答:抗压性指的是材料
10、对抗直线压缩的能力大小,抗弯性则指材料对抗弯曲塑性变形的能力大小。抗压性与抗弯性没有直接的联系,但都是衡量材料性能的重要指标。实验3 材料的硬度实验一、 实验目的1. 了解硬度测定的基本原理及应用范围。2. 了解布氏、洛氏、维氏硬度试验机的主要结构、基本原理。3. 掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验机的正确使用和操作方法。二、 实验原理与操作硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标,是表示金属抵抗最大塑性变形的能力。因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映了材料的弹性、塑性、韧性、强度等一系列不同力学性能组成的综合性能指标,所以硬度所表示的量不仅取决于材料本身,而且还取决于试验方法和试验条件.布氏硬
11、度(HB)原理:布氏硬度试验是材料在金属表面施加一定大小的载荷p,将直径为D的淬硬钢球压入被测材料表面,保持一段时间,然后卸除载荷,根据钢球在金属表面所压出的凹痕面积F,除载荷所得的商即为布氏硬度。其符号用HB表示:HB=p/F(kg/mm2)布氏硬度值的大小,就是压痕单位面积上所承受的压力,所以布氏硬度是有量纲的。技术要求:(1) 试样表面必须平整光洁,以使压痕边缘清晰.(2) 试验时必须保证所施作用力与试样或试件的试验平面垂直.试验过程中加荷应平稳均匀,不得受到冲击和震动。(3) 硬度试验计的示值允许误差为3%。(4) 压痕中心到试样边缘的距离应不小于压痕直径的2.5倍,而其相邻压痕中心的
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