
脆性(Brittleness)是材料科學中的核心概念,指材料在外力作用下無顯著塑性變形即發生斷裂的力學特性。該術語對應的英文“brittleness”源自材料斷裂時發出的清脆聲響特征。以下從三個維度解析其本質特征:
材料斷裂特性 脆性材料在承受拉伸或沖擊載荷時,斷裂面呈現典型的解理斷裂形貌,裂紋擴展速率可達聲速量級(公式表達:$$v = sqrt{frac{E}{rho}}$$,其中E為彈性模量,ρ為材料密度)。這種斷裂行為常見于陶瓷、玻璃等無機非金屬材料,與金屬材料的延性斷裂形成鮮明對比。
缺陷敏感機制 根據Griffith微裂紋理論,脆性材料的斷裂強度與表面缺陷尺寸存在定量關系(公式:$$sigma_f = sqrt{frac{2Egamma}{pi a}}$$,γ為表面能,a為裂紋半長)。這一理論奠定了現代斷裂力學的基礎,解釋了脆性材料強度離散性大的本質原因。
工程應用标準 ASTM E399标準明确規定脆性材料的斷裂韌性測試方法,通過應力強度因子K_IC定量表征材料抗裂紋擴展能力。工程實踐中,脆性轉化溫度(NDT)成為壓力容器選材的關鍵指标,相關數據可查證于ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII。
脆性是材料科學中的重要概念,指材料在外力作用下(如拉伸、沖擊)僅産生很小的彈性變形即突然斷裂的性質,與韌性相反。以下是詳細解釋:
脆性材料斷裂前幾乎不出現塑性變形,例如玻璃、生鐵等受拉力時無明顯形變即破碎。其抗沖擊能力差,外力達到臨界值後迅速失效,破壞具有突發性()。
韌性材料(如橡膠)斷裂前有明顯塑性變形,能吸收更多能量;脆性材料則直接斷裂,能量吸收能力弱()。
如需進一步了解特定材料的脆性表現或測試方法,可參考權威材料學資料或工程手冊。
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