文档介绍：,3无机材料的脆性断裂与强度
《Titanic》
Titanic
近代船用钢板
断裂：塑性断裂(延性或韧性断裂)和脆性断裂两种类型。
塑性断裂：在断裂时伴成和显微结构的函数,是材料抵抗裂纹扩展的阻力因素。与裂纹的大小、形状以及外力无关。随着材料的弹性模量和断裂能的增加而提高。
ⅠC
应力场强度因子KⅠ随外应力而增大(KⅠ=Yσ√c)，当外应力大到一定的程度时，裂纹达到失稳定状态，会迅速扩展，直到断裂，这时的应力场强度因子KⅠ叫断裂韧性(应力场强度因子极限)，只有当材料的场强因子小于断裂韧性时，材料才是安全的。
断裂韧性与其它韧性性能一样，综合反映了材料的强度和塑性，在防止低应力脆断选用材料时，根据材料的断裂韧性指标，可以对构件允许的工作应力和裂纹尺寸进行定量计算。因此，断裂韧性是断裂力学认为能反映材料抵抗裂纹失稳扩展能力的性能指标，对构件的强度设计具有十分重要的意义---本征参数
>应用
已知应力，材料，确定结构安全的最大裂纹长度
已知裂纹长度，材料，确定结构安全的最大应力
已知应力，裂纹长度，确定结构安全的材料
断裂韧度是用高强度钢制造的飞机、导弹和火箭的零件，及用中低强度钢制造气轮机转子、大型发电机转子等大型零件的重要性能指标。
>影响断裂韧性的因素
成分组织结构
镁是最有效的韧化元素，它不仅改善钢的断裂韧性，还能有效地降低冷脆转化温度。
细化晶粒，裂纹扩展时所消耗的能量越多
夹杂物提高或降低断裂韧性：脆性相时↓，韧性相时↑
>提高材料的断裂韧性
>冲击韧性
冲击吸收功：Ak=mg(h-h’)
冲击韧性：AK/S
10×10×55mm的试样（长度方向的中间处有“U”型或“V”型缺口，缺口深度2mm）
韧脆转变温度
材料的冲击韧性随温
度下降而下降。在某
一温度范围内冲击韧
性值急剧下降的现象
称韧脆转变。发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度。材料的使用温度应高于韧脆转变温度。
韧
>断裂韧性的测试方法
单边切口梁法(SENB)
压痕法
测试试样表面先抛光成
镜面，在显微硬度仪上，
以10Kg负载在抛光表面
用硬度计的锥形金刚石
压头产生一压痕，这样在压痕的四个顶点就产生了预制裂纹。根据压痕载荷P和压痕裂纹扩展长度C计算出断裂韧性数值
>断裂（弯曲）强度的测试
三点弯曲：
四点弯曲：
f=3PL/2bh2
f=3P(L-l)/2bh2
实验条件：
测试误差：
P40
>经典强度理论与断裂力学强度理论比较
经典强度理论 断裂强度理论
断裂准则： f/n ( ys /n) KI KIC
有一构件，,有下列两种钢供选：
甲钢： ys =, KIC =45Mpa·m 1\2
乙钢： ys =, KIC =75Mpa·m 1\2
P54
动力：由裂纹扩展单位面积所降低的弹性应变能。
阻力：KIC 或 2γ
内裂的薄板为例 KI=π1/2σc1/2.
当为临界值时，
有KIC=π1/2σcc1/2, 故KIC2= πσc2c
代入P55:3-16
1)材料结构中存在缺陷，当受外力时，在这些缺陷处引起应力集中，导致裂纹产生。
位错：
2)材料表面的机械损伤与化学腐蚀形成表面裂纹。
3)热应力形成裂纹。
冰裂纹釉
宋朝五大名窑之一的哥窑就是以烧制纹片釉著称
超过临界状态后，多余能量的去向：
裂纹的加速扩展；
裂纹的繁殖；
形成复杂的断面。
一旦G ≥ Gc时，裂纹发生扩展，且由于裂纹扩展，使裂纹长度增大，从而又增大裂纹扩展力，其结果则会使裂纹的扩展越来越剧烈，加速扩展进行，并产生分枝状的新表面，以吸收多余的能量。
对于多晶材料：
当起始裂纹受晶粒限制，其尺度与晶粒相当，则脆性断裂强度与晶粒粒度的关系为：
对于多晶材料，大量试验证明：晶粒越小，强度越高；微晶材料就成为无机材料发展的一个重要方向
MgO
透明氧化铝陶瓷断裂强度与气孔率有关系
气孔的存在降低了陶瓷材料的实际承载面积，并引发应