金屬材料“十大效應(yīng)”

NO.1 - 棘輪效應(yīng)

 

材料受到拉伸或壓縮時(shí)，如果力大于材料的屈服強(qiáng)度，那么材料就會(huì)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(fù)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(huì)小于初始變形，進(jìn)而產(chǎn)生了殘余應(yīng)變。如此反復(fù)，這就是材料中的棘輪效應(yīng)。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)，就是材料在非對(duì)稱應(yīng)力循環(huán)載荷下將會(huì)產(chǎn)生塑性變形循環(huán)累積現(xiàn)象，稱之為棘輪效應(yīng)。

 

NO.2 - 量子尺寸效應(yīng)

 

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

 

NO.3 - 小尺寸效應(yīng)

 

當(dāng)顆粒的尺寸與光波波長(zhǎng)、德布羅意波長(zhǎng)以及超導(dǎo)態(tài)的相干長(zhǎng)度或透射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，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(dǎo)致聲、光、電、磁、熱、力學(xué)等特性呈現(xiàn)新的物理性質(zhì)的變化稱為小尺寸效應(yīng)。對(duì)超微顆粒而言，尺寸變小，同時(shí)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(zhì)。

 

NO.4 - 表面效應(yīng)

 

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(huì)顯著地增加，顆粒表面原子數(shù)相對(duì)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(yīng)。

   

NO.5 - 宏觀量子隧道效應(yīng)

 

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

 

NO.6 - 電阻應(yīng)變效應(yīng)

 

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

 

NO.7 - 輻照效應(yīng)

 

輻照效應(yīng)是物質(zhì)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(zhì)，造成物質(zhì)性狀變化。廣義的輻射包括任何以波或運(yùn)動(dòng)粒子的形式向周圍空間或物質(zhì)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(yīng)包括激光、微波和電離輻射產(chǎn)生的效應(yīng)，由于電離輻射對(duì)生物或材料的損傷較強(qiáng)，所以狹義上主要指電離輻射造成的效應(yīng)。

 

NO.8 - 磁效應(yīng)

 

物質(zhì)的磁性與其力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)及電學(xué)等性能均取決于物質(zhì)內(nèi)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(yīng)。

 

NO.9 - 缺口效應(yīng)

 

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

 

 NO.10 - 包申格效應(yīng)

 

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

 

通常認(rèn)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(fù)到原來(lái)的狀態(tài)的性質(zhì)（彈性）為理想彈性性質(zhì)，實(shí)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(zhì)。彈性應(yīng)力不僅僅是應(yīng)力的關(guān)系函數(shù)，并且和時(shí)間有關(guān)系，即屈服強(qiáng)度會(huì)隨加載歷史的不同而有所變化。包申格效應(yīng)與金屬材料中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)所受的阻力變化有關(guān)。在金屬預(yù)先受載產(chǎn)生少量塑性變形時(shí)，位錯(cuò)沿某滑移面運(yùn)動(dòng)，遇到林位錯(cuò)而彎曲。結(jié)果，在位錯(cuò)前方，林位錯(cuò)密度增加，形成位錯(cuò)纏結(jié)或胞狀組織。這種位錯(cuò)結(jié)構(gòu)在力學(xué)上是相當(dāng)穩(wěn)定的，因此，如果此時(shí)卸載并隨后同向加載，位錯(cuò)線不能作顯著運(yùn)動(dòng)，宏觀上表現(xiàn)為規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力增加。但如卸載后施加反向力，位錯(cuò)被迫作反向運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵诜聪蚵窂缴希�像林位錯(cuò)這類障礙數(shù)量較少，而且也不一定恰好位于滑移位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的前方，故位錯(cuò)可以再較低應(yīng)力下移動(dòng)較大距離，即第二次反向加載，規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力降低。

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