金属材料的基本性能

金属材料的基本性能（精选9篇）

金属材料的基本性能 第1篇

炼钢用耐火材料的基本性能

炼钢用耐火材料主要有以下几方面：

1)转炉用耐火材料

目前转炉的炉帽、出钢口、前后大面、熔池和炉底均用镁碳砖；耳轴和渣线部位使用高强度镁碳砖。

镁碳砖中MgO含量一般为70～75％，石墨含量为16～20％，体积密度为2.8～2.9g/cm3，耐压强度25～30MPa。

高强度镁碳砖，成分同镁碳砖，但耐压强度为30～42MPa。

2)电炉用耐火材料

电炉的炉底、炉坡和熔池为镁砂整体打结，或使用镁碳砖和焦油沥青结合的镁砖；热点和渣线区，使用优质镁碳砖；炉门口两侧及出钢El为镁砖、铬镁砖；电炉炉盖为高铝砖或高铝不烧砖。

3)超高功率电炉用耐火材料

超高功率电炉的永久衬为镁石，炉门侧柱为镁铬砖，渣线为镁砖，热点区为镁碳砖，炉壁为镁碳砖，偏心底和熔池为镁砖，出钢口为镁碳砖，电炉盖为高铝砖，出钢孔填料为高铁白云石填充料。

4)平炉用耐火材料

平炉熔炼室由炉底、前后墙和炉顶构成，其所用的耐火材料有：轻质粘土砖、粘土砖、镁砖等，而炉顶采用铬镁砖和镁铝砖等优质碱性耐火材料。

从各种炼钢炉的工作状况可以看出，耐火材料的工作环境是十分恶劣的，因此，不管使用什么耐火材料，都必须具有以下性能：

(1)耐高温，具有较高的耐火度。

(2)耐高温钢水和炉渣的侵蚀和冲刷。

(3)炼钢炉为间歇作业，要求耐火材料具有良好的抗热震性和抗剥落性。

(4)具有较高的机械强度，能承受炉体倾动和装入炉料的冲击作用而不损坏。

金属材料的基本性能 第2篇

叶腊石为晶体结构，属层状硅酸盐矿物，其晶体结构是每一结构单位层由上下二层（Si-O）四面体层中间夹一层（Al-O,OH）八面体层组成。结构式为Al2[Si4O10](OH)2，实验式为Al2O3·4H2O，理论化学成分为Al2O328.3%，SiO266.7%，H2O 5.0%，自然界很少见到纯叶腊石，往往有各种杂质伴生。叶腊石晶体主要为单斜晶系，通常为片状，放射状集合体，带珍珠状晕彩或为隐晶质鳞片状致密块体，一般为白色，微带浅黄色或淡绿色、条痕白色，从玻璃光泽、珍珠光泽、蜡状光泽到无光泽、性柔，具滑腻感，容重2.75～2.80g/cm3，莫氏硬度1.5～2.0。在600～700℃有一个平衡的吸热反应谷，到1000℃还没有出现放热反应峰，这是由于叶腊石脱水反后结构未被破坏，不发生新的结晶作用和结合的原因。

一般工业上用的矿石含叶腊石50%以上，其矿石类型 有石英-叶腊石，高岭土-叶腊石，水铝石-叶腊石，绢云母-叶腊石及比较纯的叶腊石等。各种叶腊石的粉末均呈白色，一般白度在80%以上，最高可达93%。随着粉末细度提高，白度值增大，煅烧后的腊石白度提高，最高可达96%。一般叶腊石质地柔软，细腻，硬度不大，具有良好的机械加工性能，也容易被破磁针和磨细，含石英多的腊石，硬度增大。纯叶腊石耐火高为1710℃。天然叶腊石随Al2O3含量增高，即水铝石、刚玉、红柱石等含量增加，耐火度增高。随灼减增大，耐火度提高。随Fe2O3、K2O、Na2O含量增高，耐火度降低。叶腊石的介电性能并不很好，因此不能广泛用于做电的绝缘体。煅烧后的叶腊石约缘性能提高。在高频率下，腊石的电介损失率不大，导电导热性低。叶腊石具有良好的化学惰性，与强酸强碱都不作用，这可能与表面形成防护膜有关，因为后者能阻止试剂渗透到晶体深处，因此反应进行的很慢。

金属材料的基本性能 第3篇

随着世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展, 高性能纤维得到了不断发展创新, 目前已进入了一个高速发展阶段, 其在防弹领域的应用也渐露头角, 尤其是超高分子量聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维等高性能纤维在防弹装备方面应用, 其前景非常广阔。用高性能纤维材料制成的防弹材料质轻、柔韧性好、防护效果佳, 近年来, 各国用高性能纤维材料开发出了各种软式、软硬复合式防弹衣和防弹头盔。

1 高性能纤维在防弹领域中的应用及基本性能

由于高性能纤维具有较高的强度、较高的模量和适当的断裂伸长率, 再加上高性能纤维的密度比金属低很多, 其性能比金属高几倍到几十倍以上, 因此高性能纤维在防弹领域, 尤其在个体防弹领域有着重要的应用。

目前应用于防弹领域的高性能纤维主要有碳纤维、芳纶、芳香族杂环类纤维、超高分子量聚乙烯纤维 (UHMWPE) 、玻璃纤维五类, 这五类高性能纤维的基本性能对比如表1。

防弹材料的防弹性能是以该材料对弹丸或碎片能量的吸收程度来衡量的。而防弹材料的能量吸收性受材料的结构和特性影响, 纤维的密度、韧性、比模量 (比模量是材料的模量与密度之比, 是材料承载能力的一个重要指标) 、比强度[材料在断裂点的强度 (通用拉伸强度) 与其密度之比]及断裂伸长率都影响纤维的防弹效果。纤维的防弹性能可以由下式表征:

其中, R为防弹性能指标, W为断裂能量吸收率, C为纤维中的声速。C由纤维的韧性和模量决定, 模量越高, 韧性越好, C就越大。对照表1现将几种高性能纤维防弹性能对比分析如下。

1.1 碳纤维

碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高, 无蠕变, 耐疲劳性好, 耐腐蚀性好, 纤维的密度低, 但其耐冲击性较差, 容易损伤。由表1也可看出碳纤维具有很高的强度和弹性模量, 声速C值在所有高性能纤维中最大, 但是由于其断裂延伸较低 (高模碳纤维为0.5, 高强碳纤维1.4) 仅是高强高模超高分子量聚乙烯纤维的五分之一不到, 因此碳纤维耐冲击性低, 吸收子弹或碎片的冲击能也较低, 被投射物击中后易破碎断裂, 一般它只作为作为补强材料, 与其他材料配合使用制成复合防弹材料。

1.2 高强高模芳香族聚酰胺纤维 (芳纶)

芳香族聚酰胺是指酰胺键直接与两个芳环连接成线型聚合物。用这种聚合物制成的纤维即芳香族聚酰胺纤维, 在我国, 其商品名为芳纶。目前在防弹领域使用较为广泛的是对位芳香族聚酰胺纤维。它开始于20世纪70年代美国杜邦公司 (Du Pont) 推出的凯芙拉 (Kevlar) 纤维, 除Kevlar外目前比较有代表性的产品还有由Du Pont公司制备出来的聚对苯二甲酰对苯二胺[poly (pphenyleneterephthalamide) PPTA]纤维, 在我国被称为芳纶1414, 和荷兰的阿克苏 (AKZO) 的Twaron等。对位芳纶纤维是一种呈对位排列的刚性高分子材料, 其主链结构上的大分子通常呈高度的规则性排列, 并沿纤维轴向伸直和高度取向, 形成棒状结构, 从而使纤维具有很高的模量。此外在其刚性的直线型分子链中, 由于存在着较强的共价键和较弱的氢键, 而且在酰胺基中, 氧原子和氮原子的电子会产生共轭效应, 因此具有良好的物理化学性能。从表1也可以看出对位芳纶防弹纤维具有较高的模量和较高的韧性, 与优质钢相比, 其强度是优质钢材的5~6倍, 模量是钢材或玻璃纤维的2~3倍, 断裂伸长率是钢材和碳纤维的2~4倍, 密度为1.44g/cm3仅为钢材的1/5, 声速C值也较大, 因此对位芳纶纤维具有优良的防弹性能。另外, 对位芳纶纤维使用的温度范围极宽, 在-196~250℃范围内可正常使用。在150℃下的收缩率为0, 在560℃的高温下不分解不熔化, 并具有良好的绝缘性和抗腐蚀性, 对有机溶剂、盐溶液有很好的稳定性, 生命周期很长。但是水份会大幅降低芳纶的强度。同时, 它对紫外线也较为敏感, 长时间暴露在日光中会使其强度损失很大。正是由于这些优异的防弹性能和物理化学性能, 使对位芳纶防弹纤维从一出现就受到了极大的欢迎, 目前已被广泛应用于防弹领域。这种高性能纤维的出现使软质纺织物防弹衣性能大为提高, 在很大程度上改善了防弹衣的舒适性。

1.3 芳香族杂环类纤维

目前用于防弹领域的芳香族杂环类纤维主要有PBO和俄罗斯的SVM、Armos、Rusar杂环芳纶。PBO是聚对苯撑苯并双嚼唑纤维 (Poly.P.phenylenebenzobisthiazole) 的简称, 是20世纪70年代美国空军材料实验室开发的, 它的主要合成单体之一为4, 6-二氨基-1, 3-苯二酚盐酸盐 (简称为DAR) 。是一种高性能的芳香族杂环聚合物, 其商品名为柴隆 (Zylon) , 是继Kevlar纤维之后出现的又一合成的高性能纤维, 被誉为21世纪超级纤维, 其强度超过碳纤维、Kevlar等纤维。同时PBO纤维还具有高强、高模量、耐热、阻燃等特性, 其强度、模量为Kevlar纤维的两倍。PBO纤维的极限氧指数为68, 在有机纤维中它的阻燃性最高。PBO纤维柔软性良好, 织成的织物柔软性近似于涤纶纤维织物, 利于纺织编织加工。PBO纤维的抗老化性能、耐热性和耐燃烧性都比芳纶好, 而且, 它的耐冲击性比芳纶、碳纤维都要高很多。因此, PBO纤维将有可能被用于防弹复合领域。被视为新一代防弹装甲纤维材料, 可用于导弹和子弹的防护设备、防弹背心、防弹头盔等。但由于其制备技术及价格的影响, 使得PBO纤维在装甲防弹方面的应用尚处于研究阶段。

1.4 超高分子量聚乙烯纤维 (UHMWPE)

超高分子量聚乙烯纤维也称UHMWPE纤维, 是继碳纤维、Kevlar纤维之后的第三代高性能纤维。1979年由荷兰DSM公司生产的Dyneema (迪尼玛) 纤维, 是世界上第一种超高分子量聚乙烯纤维, 此后各国相继开发了多种超高分子量聚乙烯, 如:美国联合信号公司 (Allied Signal) 的Spectra、三井石油化的Tekmilon等。国内对UHMWPE纤维的研究开发工作, 始于20世纪的80年代初期, 经过几十年的研究开发, 国内已经形成了多家UHMWPE纤维生产厂家, 其中初具规模的代表厂家有:宁波大成材料股份公司、湖南中泰新材料股份公司、中纺投资北京同益中特种纤维技术开发有限公司、南化集团研究院高聚纤维研发中心等。

由于UHMWPE纤维具有低密度、高比模量、高比强度、良好的能量吸收性能等优点, UHMWPE纤维出现后打破了芳纶纤维在防弹材料领域的垄断地位, 并有逐渐取代芳纶防弹纤维的趋势, 与其他几种高性能纤维相比UHMWPE纤维优异之处及缺点如下。

1.4.1 相对密度小

目前已商品化的几种UHMWPE纤维, 相对密度为0.97g/cm3, 是所有高性能纤维中密度最小的, 是铝的1/3和钢的1/8, 是芳纶的2/3, 碳纤维的1/2;UHMWPE纤维复合材料要比芳纶复合材料轻20%, 比碳纤维复合材料CERP轻30%。

1.4.2 比模量、比强度高

UHMWPE纤维具有很高的主链结合强度。再加上其高度结晶取向, 使纤维具有很高的强度和模量。UHMWPE纤维是目前高性能纤维中比强度最高的纤维, 比芳纶高35%, 比碳纤维高50%;其比模量也很高 (仅低于碳纤维, 高于其他纤维) 的纤维, 是芳纶的2.5倍, 而且由于该纤维有常规准静态条件下较高的模量, 能造成高的声速传播, 从而使得它在防护子弹冲击时的能量吸收和应力波传递优于其它纤维, 因此从个体防弹头盔和防弹衣的防弹性和舒适性等综合性能分析, UHMWPE纤维是目前公认的防弹性能最好的纤维。

1.4.3 其它物理化学优异性能

UHMWPE纤维的表面呈化学惰性, 耐化学试剂强于芳纶, 具有较强的耐酸、耐碱及多种化学试剂, 水对它的强度几乎没有影响。耐光性也很好, 在紫外线照射1500h后强度保持率为90%, 耐磨性、耐弯曲性在各类高性能纤维中也是最高的。

1.4.4 UHMWPE纤维的缺点

UHMWPE纤维也存在着耐热性差、粘接性差等缺点。这从表1中可以看出UHMWPE纤维的最高使用温度仅为100℃, 与芳纶纤维相比, 该纤维不耐高温, 在145~145℃之间溶化, 因此当被投射物击中时容易出现熔融破坏现象, 在防弹服中若选用UHMWPE和芳纶纤维混杂结构, 将有利于减少弹击时纤维的熔融破坏现象。

1.5 玻璃纤维

与其他防弹用的高性能纤维相比, 玻璃纤维被认为是最重的纤维, 其资源分布广泛, 价格低, 因此在防弹领域中也占有者独特的市场地位, 尤其是在制作透明防弹装备方面有着其它高性能纤维无法替代的位置, 如:防弹头盔的护目镜、装甲车的防弹玻璃等等。另外, 大量试验表明, 玻璃纤维是典型的脆性断裂, 在破坏时延伸率低, 但是玻璃纤维的应变率敏感性大, 随着弹丸冲击速度的提高, 其吸收能量的能力明显增加, 玻璃纤维的这一特性与其它纤维相比最为突出。加之玻璃纤维还具有耐高温、抗腐蚀、强度高、比重、吸湿低及绝缘好等一系列优异特性, 因此玻璃纤维也常常与碳纤维等其他纤维制成具有更高性能的复合防弹材料。

2 结语

高性能纤维的出现, 极大地拓展了防弹材料的空间, 用高性能纤维制成的复合材料具有优良的物理机械性能和良好的动能吸收性, 无二次杀伤效应, 是性能优异的防弹材料, 高性能纤维的出现还加速了防弹材料向轻量化、舒适化的方向发展, 而且防弹的性能也在不断增强, 高性能纤维目前已成为防弹领域的首选材料。随着未来世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展, 高性能纤维在防弹领域的应用将显示出其越来越强的生命力。

摘要：简述了高性能纤维的基本分类及高性能防弹纤维材料的防弹机理, 并对比分析了碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维 (UHMWPE) 、玻璃纤维等几种纤维的基本结构、防弹性能及其在防弹领域的应用。

关键词：高性能纤维,防弹材料,超高分子量聚乙烯

参考文献

[1]刘明.高性能聚乙烯纤维的发展现状与应用前景[J].纺织科学研究, 2008, (3) .

[2]丁权.玻璃纤维防弹材料[J].玻璃纤维, 2007, (2) .

[3]袁承军.高性能纤维和材料在防弹衣上的应用[J].中国个体防护装备, 2005, (3) .

金属材料的力学性能 第4篇

【关键词】金属材料；力学；性能

在机械加工领域，常研究的金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：材料强度与塑性、材料硬度、冲击韧性与疲劳强度。通过对金属材料力学性能的研究，在满足零部件加工性能的同时，更好更合理的选材。

一、强度与强度指标

金属材料在机械加工时，承受静载荷的作用，其抵抗塑性变形或断裂的能力称之为强度。载荷就是金属材料在使用及加工过程中所承受的各种外力，其中载荷分为静载荷、冲击载荷、交变载荷。顾名思义静载荷就是力的大小和方向均不发生变化的载荷，而冲击载荷就是冲击力比较大，作用在工件上的时间比较短、速度比较快，交变载荷与静载荷相反，力的大小和方向随时间发生周期性的变化。我们所研究的强度指标就是在静载荷作用下研究的。

屈服强度是用来表示金属材料强度指标最有效的形式。当金属材料受力达到一定程度出现屈服现象时，发生塑性变形并且变形能力不随力增加而改变，此时所对应的应力称之为屈服强度。

在机械加工领域，常用到的材料一般不允许存在塑性变形，这就决定了屈服强度是我们设计零部件和选材的最主要依据。

二、塑性与塑性指标

金属材料在机械加工时承受载荷作用时发生变形，当载荷增加一定程度时发生断裂，在断裂前所承受的最大塑性变形的能力我们称之为材料塑性。拉伸试验是我们获得金属材料的强度和塑性指标最有效的试验。首先把被测材料加工成标准试样，将试样安装在拉伸试验机上通过缓慢施加拉伸载荷，获得拉伸载荷与式样伸长量的关系，即拉伸曲线。

三、硬度和硬度试验

金属材料的硬度就是指金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。金属材料的力学性能中最重要的指标之一就是硬度。与拉伸试验相比，硬度试验相对操作比较简单，可以直接在零部件表面进行试验，比较直观，应用比较广泛。硬度试验方法种类比较多，最常用的有以下三种试验方法。

1、布氏硬度试验法

（1）布氏硬度试验原理

布氏试验就是先使用硬质合金球做压头压入金属表面，在施加一定的压力，在规定时间后消除试验力，最后测量压痕表面直径，根据试验压力，作用时间，压痕直径，带入公式，通过计算公式得出其硬度值。通过实验我们可以得出以下结论：布氏硬度值与压痕直径成正比例关系。

（2）布氏硬度特点及适用范围

由于在布氏硬度实验过程中，所用到的试验力和压头直径都比较大，所以压痕也比较大，测量起来比较直观准确，故能准确反映出硬度值。但是也存在一定缺陷，由于壓痕比较大，对金属表面的损伤程度也比较大，对于测量零部件表面质量要求比较高或薄壁零部件不适用布氏硬度试验。

2、洛氏硬度试验法

（1）洛氏硬度实验原理

洛氏硬度实验原理与布氏硬度试验相比，不同点在于把硬质合金球形压头改为金刚石圆锥压头，不是通过压痕直径来测量，而是通过压痕深度来测量硬度值。对于不同标尺下的硬度值必须转化为同一标尺才能进行比较。

（2）洛氏硬度特点及适用范围

由于洛氏硬度试验压头采用金刚石锥头，压痕较小，对零部件的损坏程度比较小，适用于测量一些薄壁及表面质量要求比较高的零部件，但存在一定的局限性，测量的硬度值不够准确。

3、维氏硬度试验法

维氏硬度试验压头区别于布氏和洛氏硬度，采用金刚石四棱锥体，维氏硬度试验压痕比较不明显，故可以测量薄壁零部件，但在实验过程中，对压痕对角线的测量比较复杂，增加试验难度。

四、冲击韧性与疲劳强度

由于金属材料在实际使用加工过程中所承受的载荷是多样的，也可能是多种载荷的叠加，常见的的载荷有静载荷，动载荷和交变载荷，只对静载荷研究远不够，对于冲击和疲劳载荷的研究意义重大。

1、冲击韧性

冲击载荷的研究只要通过冲击韧性来获得，冲击韧性主要通过弯曲试验获得。冲击抗力是通过冲击韧度来衡量，主要由材料的强度和塑性决定。

2、疲劳强度

实际生产中常会遇到这种现象，虽然材料承受力远低于屈服极限，但较长时间工作后也会发生断裂，这种现象就是金属疲劳。金属材料出现疲劳破坏时会出现以下特征：（1）疲劳断裂前不出现明显征兆，突然破坏。（2）引起疲劳破坏的应力并不是很大，往往远低于材料的屈服强度。（3）疲劳破坏需要经过三个阶段：裂纹形成、裂纹扩展、整体断裂。

五、结论

金属材料的基本性能 第5篇

1.1 性能是什么

在性能调优之前，我们首先来了解一下性能是什么？关于性能，我想每个学习过Java的人都能列出几点，甚至可以夸夸其谈。在《Java TM Platform Performance》一书中，定义了如下五个方面来作为评判性能的标准：

1)运算的性能——哪一个算法的执行性能最好？

2)内存的分配——程序运行时需要耗费多少内存？

3)启动的时间——程序启动需要多长时间？这在Web项目中的影响不大，但要注意部分程序需要部署或运行在客户端时的情形（比如applet程序）。

4)程序的可伸缩性——在压力负载的情况下，程序的性能如何？

5)性能的感知——用户在什么情况下会觉得程序的性能不好？

以上五个方面，在具体的使用场景可以有选择的去评判。至于这五方面的性能调优，在后续的章节中将会陆续的给以相应的性能调优策略。

1.2 调优的规则

我们只需要关心对我们程序有影响，可以察觉到的性能问题，而不是每一个类中的每一个方法我们都需要想方设法的提高性能。如果程序的性能没有达到我们所期 望的要求，我们才需要考虑如何优化性能。同样的，晦涩的代码虽然提高了程序的性能，但同时可能带给我们的是维护的噩梦。我们需要折中的考虑以上两种情况，使得程序的代码是优美的，并且运行的足够快，达到客户所期望的性能要求。

优化代码甚至会导致不良的结果，Donald Knuth（一位比较牛比较有影响的人物，具体是谁，我也忘了，谁知道，可以告诉我一下，谢谢！）曾说过，“Premature optimization is the root of all evil”。在开始性能调优前，需要先指出不优化代码的一些理由。

1)如果优化的代码已经正常工作，优化后可能会引入新的bug；

2)优化代码趋向于使代码更难理解和维护；

3)在一个平台上优化的代码，在另一个平台上可能更糟；

4)花费很多时间在代码的优化上，提高了很少的性能，却导致了晦涩的代码。确实，在优化前，我们必须认真的考虑是否值得去优化。

1.3 调优的步骤

一般我们提高应用程序的性能划分为以下几个步骤：

1)明确应用程序的性能指标，怎样才符合期望的性能需求；

2)在目标平台进行测试；

3)如果性能已经达到性能指标，Stop；

4)查找性能瓶颈；

5)修改性能瓶颈；

6)返回到第2步。

二 JDK调优

2.1 选择合适的JDK版本

不同版本的JDK，甚至不同厂家的JDK可能都存在着很大的差异，对于性能优化的程度不同。一般来说，尽可能选择最新发布的稳定的JDK版本。最新的稳定的JDK版本相对以前的JDK版本都会做一些bug的修改和性能的优化工作。

2.2 垃圾收集Java堆的优化

垃圾收集就是自动释放不再被程序所使用的对象的过程。当一个对象不再被程序所引用时，它所引用的堆空间可以被回收，以便被后续的新对象所使用。垃圾收集 器必须能够断定哪些对象是不再被引用的，并且能够把它们所占据的堆空间释放出来。如果对象不再被使用，但还有被程序所引用，这时是不能被垃圾收集器所回收 的，此时就是所谓的“内存泄漏”。监控应用程序是否发生了内存泄漏，有一个非常优秀的监控工具推荐给大家——Quest公司的JProbe工具，使用它来 观察程序运行期的内存变化，并可产生内存快照，从而分析并定位内存泄漏的确切位置，可以精确定位到源码内。这个工具的使用我在后续的章节中还会做具体介 绍。

Java堆是指在程序运行时分配给对象生存的空间。通过-mx/-Xmx和-ms/-Xms来设置起始堆的大小和最大堆的大小。根据自己JDK的版本和厂家决定使用-mx和-ms或-Xmx和-Xms。Java堆大小决定了垃圾回收的频度和速度，Java堆越大，垃圾回收的频度越 低，速度越慢。同理，Java堆越小，垃圾回收的频度越高，速度越快。要想设置比较理想的参数，还是需要了解一些基础知识的。Java堆的最大值不能太大，这样会造成系统内存被频繁的交换和分页。所以最大内存必须低于物理内存减去其他应用程序和进程需要的内存。而且堆设置的太 大，造成垃圾回收的时间过长，这样将得不偿失，极大的影响程序的性能。以下是一些经常使用的参数设置：

1)设置-Xms等于-XmX的值；

2)估计内存中存活对象所占的空间的大小，设置-Xms等于此值，-Xmx四倍于此值；

3)设置-Xms等于-Xmx的1/2大小；

4)设置-Xms介于-Xmx的1/10到1/4之间；

5)使用默认的设置。

金属材料的力学性能包括哪些 第6篇

1、强度：材料在外力(载荷)作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。

2、屈服点(6s)：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。

3、抗拉强度(6b)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa

4、延伸率(δ)：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。

工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料，如常温静载的低碳钢、铝、铜等;而把δ5%的`材料称为脆性材料，如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。

5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。

6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)。

金属基复合材料的种类与性能 第7篇

摘要：金属基复合材料科学是一门相对较新的材料科学，仅有40余年的发展历史。金属基复合材料的发展与现代科学技术和高技术产业的发展密切相关，特备是航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，有力地促进了先进复合材料的迅速发展。单一的金属、陶瓷、高分子等工程材料均难以满足这些迅速增长的性能要求。金属基复合材料正是为了满足上述要求而诞生的。

关键词：金属；金属基复合材料；种类；性能特征；用途 1.金属基复合材料的分类 1.1按 增强体类型分

1.1.1颗粒增强复合材料

颗粒增强复合材料是指弥散的增强相以颗粒的形式存在，其颗粒直径和颗粒间距较大，一般大于1μm。

1.1.2层状复合材料

这种复合材料是指在韧性和成型性较好的金属基 材料中含有重复排列的高强度、高模量片层状 增强物的复合材料。片曾的间距是微观的，所以在正常比例下，材料按其结构组元看，可以认为是各向异性的和均匀的。

层状复合材料的强度和大尺寸增强物的性能比较接近，而与晶须或纤维类小尺寸增强物的性能差别较大。因为增强物薄片在二维 方向上的尺寸相当于结构件的大小，因此增强物中的缺陷可以成为长度和构件相同的裂纹的核心。

由于薄片增强的强度不如纤维增强相高，因此层状结构复合材料的强度受到了限制。然而，在增强平面的各个方向上，薄片增强物对强度和模量都有增强，这与纤维单向增强的复合材料相比具有明显的优越性。1.1.3纤维增强复合材料

金属基复合材料中的一维增强体根据其长度的不同可分为长纤维、短纤维和晶须。长纤维又叫 连续纤维，它对金属基体的增强方式可以以单项纤维、二维织物和三维织物存在，前者增强的复合材料表现出明显的各向异性特征，第二种材料在织物平面方向的力学性能与垂直该平面的方向不同，而后者的性能基本是个向同性的。连续纤维增强金属基复合材料是指以高性能的纤维为增强体，金属或他们的合金为基体制成的复合材料。纤维是承受载荷的，纤维的加入不但大大改变了材料的力学性能，而且也提高了耐温性能。

短纤维和晶须是比较随机均匀地分散在金属基体中，因而其性能在宏观上是各向同性的；在特殊条件下，短纤维也可以定向排列，如对材料进行二次加工（挤压）就可达到。

当韧性金属基体用高强度脆性纤维增强时，基体的屈服和塑性流动是复合材料性能的主要特征，但纤维对复合材料弹性模量的增强具有相当大的作用。1.2按基体类型分

主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。目前以铝基、镁基、钛基、镍基复合材料发展较为成熟，已在航天、航空、电子、汽车等工业中应用。在这里主要介绍这几种材料 1.2.1铝基复合材料

这是在金属基复合材料中应用最广的一种。由于铝合金基体为面心立方结构，因此具有良好的塑性和韧性，再加之它所具有的易加工性、工程可靠性及价格低廉等优点，为其在工程上应用创造了有利条件。再制造铝基复合材料时通常并不是使用纯铝而是铝合金。这主要是由于铝合金具有更好的综合性能。1.2.2镍基复合材料

这种复合材料是以镍及镍合金为基体制造的。由于镍的高温性能优良，因此这种复合材料主要是用于制作高温下工作的零部件。人们研制镍基复合材料的一个重要目的是希望用它来制造燃气轮机的叶片，从而进一步提高燃气轮机的工作温度。但目前由于制造工艺及可靠性等问题尚未解决，所以还未能取得满意的结果。1.2.3钛基复合材料

钛比任何其他的结构材料具有更高的比强度。此外，钛在中温时比铝合金能更好地保持其强度。因此，对飞机结构来说，当速度从亚音速提高到超音速时，钛 比铝合金显示出了更大的优越性。随着速度进一步的加快，还需要改变飞机的结构设计，采用更细长的机翼和其他翼型，为此需要高刚度的材料。而纤维增强钛恰好可以满足这种对材料刚度的要求。钛 基 复合材料中最常用的增强体是硼纤维，这是由于钛与硼的热膨胀系数比较接近。1.2.4镁 基 复合材料

以陶瓷颗粒、纤维或晶须作为增强体，可制成 镁基 复合材料，集超轻、高比刚度、高比强度于一身，该类材料比铝基复合材料更轻，具有更高的比强度和比刚度，将使航空航天方面的优选材料。1.3按用途分

1.3.1结构复合材料

主要用作承力结构，它基本上有增强体和基体组成，它具有高比强度、高比模量、尺寸稳定、耐热等特点。用于制造各种航天、航空、电子、汽车、先进武器系统等高性能构建。1.3.2功能复合材料

是指除力学性能外还有其他物理性能的复合材料，这些性能包括电、磁、热、声、力学（指阻尼、摩擦）等。该材料用于电子、仪器、汽车、航天、航空、武器等。

2.金属基复合材料的性能特征

金属基复合材料的增强体主要有纤维、晶须和颗粒，这些增强体主要是无机物（陶瓷）和金属。无机纤维主要有碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等。金属纤维主要有铍、钢、不锈钢和钨纤维等。用于增强金属复合材料的颗粒主要是无机非金属颗粒，主要包括石墨、碳化硅、氧化铝、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。

金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。通过优化组合可以既具有金属特性，又具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等综合性能。

其主要性能有以下几点： 1.高比强度、比模量 2.导热、导电性能好

3.热膨胀系数小、尺寸稳定性好 4.良好的高温性能 5.良好的耐磨性

6.良好的断裂韧性和抗疲劳性能 7.不吸潮、不老化、气密性好 3.结束语

金属材料的基本性能 第8篇

高水材料是一种新型的无机水硬性材料, 它由甲料、乙料两部分组成, 甲料、乙料按1∶1比例混合, 甲、乙料单独加水搅拌后长时间不凝结、不堵管、可泵送, 混合后又能速凝早强。这种材料适合于高水灰比条件下使用, 具有用水量大、固体用料少、凝固体韧性好等特点[1]。目前, 高水材料主要应用于巷旁充填、岩层注浆加固或堵水、采空区密闭、以及其他领域等一系列工程中[2]。

2 高水材料组成成分对其基本性能的影响

高水材料分为甲料、乙料两部分, 其中甲料是硫铝酸盐水泥熟料、悬浮剂和超缓凝剂等的混合物;乙料是石膏、石灰、悬浮剂、速凝早强剂等的混合物。甲料中最主要和最基本的配料是硫铝酸盐水泥熟料, 乙料中最基本的配料是石膏和石灰, 本文通过一系列的实验从初凝时间、泌水程度以及强度等方面来分析硫铝酸盐水泥熟料、石膏和石灰对高水材料性能的影响。

2.1 实验内容

实验内容为: (1) 其他条件完全相同, 甲料所用硫铝酸盐水泥熟料来源不同, 测定高水材料的初凝时间、泌水情况及不同龄期的强度; (2) 其他条件完全相同, 乙料所用石膏来源和比例不同, 测定高水材料初凝时间和泌水情况; (3) 其他条件完全相同, 乙料所用石灰来源和比例不同, 测定高水材料初凝时间和泌水情况。

2.2 实验过程

(1) 实验仪器。 (1) 70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的试模; (2) 搅拌机; (3) 刻度尺; (4) 天平 (精确到1 g) ; (5) 材料实验压力机。

(2) 实验过程。由于所配制的高水材料的组分很多, 但是每份用量又较少, 为保证拌合物的质量, 本实验采用人工搅拌的方法。首先将甲、乙料分别倒入两个搅拌锅, 按固定的水灰比分别加入一定量的水, 搅拌5 min, 然后将甲、乙料混合搅拌5 min均匀取出, 倒入70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的试模。流程图如图1所示。

(1) 初凝时间测定:从甲料、乙料混合以后, 搅拌5 min, 从倒入试模开始, 到掀起试模一端倾斜45度, 浆液不流动结束, 这段就是高水材料的初凝时间。

(2) 泌水情况的测定:待高水材料初凝时, 用刻度尺测量试模中试块上部泌出水分的高度, 算出泌水高度占试块总高度的比例。这就是高水材料的泌水情况。

(3) 强度的测定:将制作好的试件进行标准养护, 达到龄期以后拿出试件并擦干放在实验机的下压板上, 试件的承压面应与成型时的顶面垂直。试件的中心应与实验机下压板的中心对准。在实验过程中应连续均匀的加载, 加载速度为50 N/s;当试件破坏时, 记录破坏荷载, 根据破坏荷载算出试件的强度, 每三个试件为一组, 三个试件的平均值即为高水材料的抗压强度。

2.3 实验结果

1) 水泥熟料的影响。甲料中硫铝酸盐水泥熟料生产的主要原燃料是矾土、石膏、石灰石、煤炭 (立窑生产要求用无烟煤) 和少量的复合矿化剂, 要求达到下列品质指标:矾土:Al2O3>55%, Si O2<25%;石灰石:Ca O>48%~52%;石膏:SO3>38%[3,4]。

通过一组实验来分析水泥熟料对高水材料性能的影响。所用甲料的水泥熟料分别采购于A地和B地, 其他条件完全相同, 甲料与乙料的水灰比均是1.76∶1。通过实验得到实验结果见表1。

通过表1的实验结果, 可以得到以下结论。

(1) A熟料对高水材料早期强度影响较好。它的初凝时间较B熟料要短, 泌水也比较少, 而且5 h时已经有强度。

(2) 用B熟料的试块后期强度较前者高, 3~7 d强度增长幅度较大。两种熟料的1~7 d强度随龄期增加而变大, 28 d强度较7 d都有所提高。

(3) 对于材料初凝时间, 泌水以及早期强度有要求的试块可以选用A熟料。而对后期强度要求高的试块可选用B熟料。

2) 石膏的影响。高水材料乙料的主要原料是石膏、石灰, 辅助原料有悬浮剂、速凝早强剂等。

石膏品质要求为:石膏:SO3>45%[4]。

我们通过两组组实验来研究石膏对高水材料性能的影响, 两组实验甲料和其他条件完全相同, 不同的是配料所用石膏的种类和比例, 实验结果如表2~3所示。

从实验结果我们得到以下结论。

(1) 随着石膏比例的增加, 初凝时间缩短, 泌水也减小。

(2) 同一比例的不同类型的石膏对材料初凝时间和泌水情况也有影响, 从表2中可得出, 用1号石膏的材料的初凝时间较短, 泌水较少。

(3) 但是实验过程中, 1号和2号石膏的材料使用乙料30 min左右就凝固, 而且凝固后强度较高, 考虑到实际应用, 1号和2号石膏都不可取。

(4) 选用石膏配料的时候要综合考虑它对乙料, 初凝时间和泌水情况的影响。

3) 石灰的影响。对于高水材料乙料所用的石灰, 品质要求为:Ca O>80%[4]。我们通过一组实验来研究石灰对高水材料性能的影响, 这组实验甲料和其他条件完全相同, 不同的是乙料所用石灰的种类和比例, 实验结果如表4所示。

从表4的实验结果得到下的结论。

(1) 对于同一比例的石灰, 用石灰 (新自磨) 材料的初凝时间较短, 泌水较少。

(2) 用石灰 (新自磨) 10%得到的材料初凝最短泌水最少。

3 研究展望

高水材料既具有普通混凝土的各种性能, 又具有普通混凝土所不具有的高水、速凝、易泵送及防冻等特殊性能, 这种新材料是混凝土材料领域的一大突破。国内外学者都作了一些前期研究, 由于高水材料的研究开发刚起步, 很多技术还不完善, 很多课题尚需进一步探讨。

(1) 高水速凝材料的性能主要包括:材料的初凝时间, 泌水情况, 以及材料在1、3、7、28 d的强度。

(2) 通过不同材料, 不同水灰比的材料实验情况、综合初凝时间、泌水情况以及不同龄期的强度, 选取高水材料的较优配比。

(3) 将高水材料应用到建筑中, 可以考虑用高水材料代替钢管混凝土中的混凝土, 然后对这种钢管高水材料进行力学性能的研究。

摘要：随着科技的进步, 现代建筑业的发展, 陆陆续续出现了很多新型的材料。高水材料是一种新型的无机水硬性材料, 本文通过一系列实验分析了高水材料的组成成分对其性能的影响, 为高水材料的进一步研究提出方向。

关键词：高水材料,甲料,乙料

参考文献

[1]颜志平, 漆泰岳, 张连信, 等.ZKD高水速凝材料及其泵送充填技术的研究[J].煤炭学报, 1997, 22 (3) :48-53.

[2]陈国锋, 杨米加.ZKD高水速凝材料浆的流动性能及其堵水机理的研究[J].山西煤炭, 1997, 17 (5) :29-32.

[3]陈国峰, 杨永生.ZKD高水速凝材料若干性能的实验研究[J].矿业快报, 2000, 20 (20) :4-7.

金属材料的基本性能 第9篇

一、异型柱的概念

异形柱是指根据建筑平立面设计、布置、使用功能的需要，在满足结构强度、刚度和稳定性等前提条件下，采取不同几何形状截面而成的柱，诸如T、L、十字（不含Z字形）形状截面的柱。在构造上，异形柱截面一般要求各肢厚度不宜大于300mm，肢厚不应小于200mm，肢高不应小于500mm。

二、异型柱的受力性能与基本构造

异形柱各肢肢长可以相等，也可以不相等，但提倡采用等肢异形柱。异形柱由于多肢的存在，其受力中心与截面形心往往不重合。在受力状态下，各肢会产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力会使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，增加异形柱的脆性，从而降低异形柱的变形能力。为了尽可能达到异型柱本身的受力均衡性，提高结构的抗震性和破坏延性，结构设计人员可以在抗震设计时采用等肢异形柱；在整体梁柱结构布置时，尽可能采用对称布置，使结构和各构件受力更均衡。

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构的不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，结构设计人员应按照空间体系来考虑异形柱结构，优先采用具有异形柱单元的计算程序来分析内力。因异形柱和剪力墙受力不同，所以不能按剪力墙的建模来计算异形柱。作为异形柱延性的保证措施，结构设计人员必须在计算过程中严格控制轴压比，同时避免剪跨比小于2（短柱）或柱净高与柱肢截面高度之比小于4，并且剪跨比在抗震设计时不应小于1.5。针对剪跨比小于2的异形柱，轴压比限值应比大于2的异形柱相应数值减少0.05；二三级抗震等级柱的箍筋体积配箍率不应小于1.2%；当三四级抗震等级异形柱的剪跨比小于2时，箍筋间距不应大于100mm，箍筋直径不应小于8mm，且全高加密。因此，采用异形截面柱的建筑在设计中应尽量避免出现短柱，并在构造上采取加强措施。

控制柱截面轴压比的目的在于要求柱应具有足够大的截面尺寸与抵抗强度，以提高柱的变形能力和破坏延性，满足抗震要求。根据异形柱的形状、自身的受力性能和外部受力状况，其轴压比也会有所不同。在相同的抗震等级条件下，L形轴压比限值最小，T形轴压比较大，十字形轴压比最大。

当然，异形柱也和其他结构构件具有相同或相似的构造要求，如异形柱、梁的纵向受力钢筋的接头可采用焊接、机械连接或绑扎搭接，接头位置宜设在构件受力较小处。在层高范围内，异形柱的每根纵向受力钢筋接头数不应超过1个，它的纵向受力钢筋在同一连接区段的接头面积不应大于50%，连接区段的长度应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定来确定。

三、异型柱与矩形柱、短肢墙、普通剪力墙的区别

建筑界所讲的“异形柱”特点，是指截面肢薄，由此引起构件的受力、变形、构造做法、受力性能与矩形柱、短肢墙、普通剪力墙的一系列差异，其形式与短肢墙相似，但不能按短肢墙建模来计算。按照规定，异形柱与矩形柱、短肢墙、普通剪力墙在定义上的区别主要表现在截面高宽比的不同，即矩形柱高宽比应小于或等于3，且柱截面不宜小于250mm；异形柱截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的肢高与肢厚比小于4，肢厚小于300mm，但不应小于200mm，肢高不小于500mm；短肢剪力墙是指墙肢高与墙肢的厚度比不小于4且不大于8的剪力墙结构，常用的有T字形、L形、十字形、Z字形、折线形，它与普通剪力墙的区别在于普通剪力墙肢高与墙肢的厚度之比大于8。

异形柱与矩形柱、短肢墙、普通剪力墙的区别主要表现在受力变形、破坏形式不同。

（1）异形柱受力形式接近矩形框架柱，即剪切变形、双向偏压，计算时应该按柱输入。一字形柱截面（通常称扁柱）两主轴方向抗弯能力相差甚大。不论是在风荷载、梁板荷载的作用下，还是在地震的作用下，结构中的柱一般都要受到两个方向的弯矩同时作用。由于截面厚度太单薄，它在双向剪力作用下的性能也存在缺陷。由GB50011柱双向受剪承载力计算公式可见，柱截面相邻两边长相差越多，其斜向受剪承载力越低。因此，框架柱在截面最小宽度方面有限制，即不宜小于250mm，而异形柱与短肢墙、普通剪力墙均不宜采用一字形，特别是抗震结构中。因此，结构设计人员应尽量少用和慎用柱截面宽度只能是200mm的一字形柱、截面高宽比不大于5的矩形柱，特别是抗震结构中。如果必须采用这类异形柱，也只能使用局部小跨度、低层结构高度低和受力状况不复杂的结构，而且还要采取更加严格的构造措施，如加大配箍率、加密箍筋、加大箍筋截面、降低结构柱限制轴压比等。

（2）普通剪力墙受力变形是剪弯变形，计算时按墙输入。短肢剪力墙变形接近于普通剪力墙。

（3）异形柱与矩形柱、短肢墙、普通剪力墙的延性也不相同，普通剪力墙最大，其次是短肢剪力墙，异形柱最小。所以，它们的适用范围不同，构造也不相同。

四、总结

异形柱其实是介于柱与剪力墙之间的一种构件，它的产生和许多新生事物一样，具有很强的生命力和竞争力，并且受到了大力的推广和广泛的应用。随着国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》的颁布，砼异形柱结构将建筑美观、使用功能的灵活性与建筑结构合理的受力性能有机地结合起来，为用户提供了理想的居住环境，受到了房地产开发商和广大用户的欢迎。由于它符合室内布置的要求，且与墙体（指填充墙）连接效果良好，在我国许多省市的住宅建筑中广泛应用。但对异形结构的应用尚处于初始阶段，还没有形成系统的理论研究，国家现行规范没有对一些具体与异形柱混用的结构作出明确的规定。如国家现行规范中规定异形柱结构中不应采用部分由砌体墙承重的混合结构形式，但在实际应用中，异形柱结构的最顶层是可以采用砌体墙承重的混合结构形式，但该砌体墙承重的混合结构层应按抗震要求设置构造柱与圈梁，并且这种设计最顶层异形柱框架结构受力与完全采用异形柱框架结构受力形式是一样的。根据建筑布置及结构受力的需要，异形柱结构中的框架柱可以全部采用异形柱，也可以部分采用普通的框架柱。当根据建筑功能需要设置底部大空间时，可以通过框架底部抽柱，并设置转换梁，形成底部抽柱带转换层的异形柱结构。

总之，异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构有着较大的市场需求。设计人员应根据其受力特点，提高异形柱结构设计的理论水平，选择合理的结构形式。并且只有正确掌握了计算机的分析方法，在确保其结构合理与经济适用的前提条件下，保证其结构的安全、可靠。运用计算机进行正确的结构分析与截面配筋，规范与归纳已成体系的异形柱设计理论和实践经验，并深入研究与推广应用，贯彻执行国家技术经济政策，为混凝土异形柱结构在设计及施工中做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量保驾护航。