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載荷下將會產生塑性變形循環累積現象，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值時，費米能級附近的電子能級由準連續變為離散能級或者能隙變寬的現象。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，顆粒表面原子數相對增多，從而使這些表面原子具有很高的活性且極不穩定，致使顆粒表現出不一樣的特性，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，人們發現一些宏觀量，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生阻值變化的現象,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生的一切現象，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及它們之間的相互作用。因此這些性能相互聯系、相互影響。磁狀態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，使平板中材料所受的應力由原來的單向拉伸改變為兩向或三向拉伸，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，即產生了所謂缺口“強化”現象。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

 

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

 

通常認為，把材料受載后產生一定的變形，二卸載后這部分變形消逝，材料回復到原來的狀態的性質（彈性）為理想彈性性質，實際上絕大多數固體材料的彈性行為都表現出非理想彈性性質。彈性應力不僅僅是應力的關系函數，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，宏觀上表現為規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，規定殘余伸長應力降低。

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