金屬材料“十大效應”

NO.1 - 棘輪效應

 

材料受到拉伸或壓縮時，如果力大于材料的屈服強度，那么材料就會發(fā)生塑性變形。外力卸載并反向加載，材料先是沿彈性線恢復繼而發(fā)生反向變形，如果反向加載的載荷小于初始加載的載荷，那么材料反向變形大小就會小于初始變形，進而產(chǎn)生了殘余應變。如此反復，這就是材料中的棘輪效應。簡單點說，就是材料在非對稱應力循環(huán)載荷下將會產(chǎn)生塑性變形循環(huán)累積現(xiàn)象，稱之為棘輪效應。

 

NO.2 - 量子尺寸效應

 

是指當粒子尺寸下降到某一數(shù)值時，費米能級附近的電子能級由準連續(xù)變?yōu)殡x散能級或者能隙變寬的現(xiàn)象。當能級的變化程度大于熱能、光能、電磁能的變化時，導致了納米微粒磁、光、聲、熱、電及超導特性與常規(guī)材料有顯著的不同。 

 

NO.3 - 小尺寸效應

 

當顆粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態(tài)的相干長度或透射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體周期性的邊界條件將被破壞，非晶態(tài)納米粒子的顆粒表面層附近的原子密度減少，導致聲、光、電、磁、熱、力學等特性呈現(xiàn)新的物理性質的變化稱為小尺寸效應。對超微顆粒而言，尺寸變小，同時其比表面積亦顯著增加，從而產(chǎn)生如下一系列新奇的性質。

 

NO.4 - 表面效應

 

球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積/體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑的變小，比表面積將會顯著地增加，顆粒表面原子數(shù)相對增多，從而使這些表面原子具有很高的活性且極不穩(wěn)定，致使顆粒表現(xiàn)出不一樣的特性，這就是表面效應。

   

NO.5 - 宏觀量子隧道效應

 

當微觀粒子的總能量小于勢壘高度時，該粒子仍能穿越這一勢壘。近年來，人們發(fā)現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強度，量子相干器件中的磁通量等亦有隧道效應，稱為宏觀的量子隧道效應。

 

NO.6 - 電阻應變效應

 

吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱為電阻應變效應。

 

NO.7 - 輻照效應

 

輻照效應是物質在輻射作用下所產(chǎn)生的一切現(xiàn)象，主要指輻射把能量傳遞給物質，造成物質性狀變化。廣義的輻射包括任何以波或運動粒子的形式向周圍空間或物質發(fā)射并在其中傳播的能量，有聲輻射、熱輻射和電磁輻射。一般所指的輻照效應包括激光、微波和電離輻射產(chǎn)生的效應，由于電離輻射對生物或材料的損傷較強，所以狹義上主要指電離輻射造成的效應。

 

NO.8 - 磁效應

 

物質的磁性與其力學、聲學、熱學、光學及電學等性能均取決于物質內原子和電子狀態(tài)及它們之間的相互作用。因此這些性能相互聯(lián)系、相互影響。磁狀態(tài)的變化引起其他各種性能的變化；反之，電、熱、力、光、聲等作用也引起磁性的變化，這些變化統(tǒng)稱為磁效應。

 

NO.9 - 缺口效應

 

缺口效應是指集中應力達到材料的屈服強度時，引起的缺口根部附近區(qū)域的塑性變形。即缺口造成應力的集中，這是缺口的第一個效應。缺口改變了缺口前方的應力狀態(tài)，使平板中材料所受的應力由原來的單向拉伸改變?yōu)閮上蚧蛉�向拉伸，這是缺口的第二個效應。試樣的屈服應力比單向拉伸時的要高，即產(chǎn)生了所謂缺口“強化”現(xiàn)象。缺口使塑性材料得到“強化”，這是缺口的第三個效應。

 

 NO.10 - 包申格效應

 

金屬材料經(jīng)過預先加載產(chǎn)生少量塑性變形（殘余應變?yōu)?/span>1%～2%），卸載后再同向加載，規(guī)定殘余應力（彈性極限或屈服強度）增加；反向加載，規(guī)定殘余應力降低（特別是彈性極限在反向加載時幾乎降低到零）的現(xiàn)象，稱為包申格效應。

 

通常認為，把材料受載后產(chǎn)生一定的變形，二卸載后這部分變形消逝，材料回復到原來的狀態(tài)的性質（彈性）為理想彈性性質，實際上絕大多數(shù)固體材料的彈性行為都表現(xiàn)出非理想彈性性質。彈性應力不僅僅是應力的關系函數(shù)，并且和時間有關系，即屈服強度會隨加載歷史的不同而有所變化。包申格效應與金屬材料中位錯運動所受的阻力變化有關。在金屬預先受載產(chǎn)生少量塑性變形時，位錯沿某滑移面運動，遇到林位錯而彎曲。結果，在位錯前方，林位錯密度增加，形成位錯纏結或胞狀組織。這種位錯結構在力學上是相當穩(wěn)定的，因此，如果此時卸載并隨后同向加載，位錯線不能作顯著運動，宏觀上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長應力增加。但如卸載后施加反向力，位錯被迫作反向運動，因為在反向路徑上，像林位錯這類障礙數(shù)量較少，而且也不一定恰好位于滑移位錯運動的前方，故位錯可以再較低應力下移動較大距離，即第二次反向加載，規(guī)定殘余伸長應力降低。

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