
脆性(Brittleness)是材料科学中的核心概念,指材料在外力作用下无显著塑性变形即发生断裂的力学特性。该术语对应的英文“brittleness”源自材料断裂时发出的清脆声响特征。以下从三个维度解析其本质特征:
材料断裂特性 脆性材料在承受拉伸或冲击载荷时,断裂面呈现典型的解理断裂形貌,裂纹扩展速率可达声速量级(公式表达:$$v = sqrt{frac{E}{rho}}$$,其中E为弹性模量,ρ为材料密度)。这种断裂行为常见于陶瓷、玻璃等无机非金属材料,与金属材料的延性断裂形成鲜明对比。
缺陷敏感机制 根据Griffith微裂纹理论,脆性材料的断裂强度与表面缺陷尺寸存在定量关系(公式:$$sigma_f = sqrt{frac{2Egamma}{pi a}}$$,γ为表面能,a为裂纹半长)。这一理论奠定了现代断裂力学的基础,解释了脆性材料强度离散性大的本质原因。
工程应用标准 ASTM E399标准明确规定脆性材料的断裂韧性测试方法,通过应力强度因子K_IC定量表征材料抗裂纹扩展能力。工程实践中,脆性转化温度(NDT)成为压力容器选材的关键指标,相关数据可查证于ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII。
脆性是材料科学中的重要概念,指材料在外力作用下(如拉伸、冲击)仅产生很小的弹性变形即突然断裂的性质,与韧性相反。以下是详细解释:
脆性材料断裂前几乎不出现塑性变形,例如玻璃、生铁等受拉力时无明显形变即破碎。其抗冲击能力差,外力达到临界值后迅速失效,破坏具有突发性()。
韧性材料(如橡胶)断裂前有明显塑性变形,能吸收更多能量;脆性材料则直接断裂,能量吸收能力弱()。
如需进一步了解特定材料的脆性表现或测试方法,可参考权威材料学资料或工程手册。
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