這種材料有多強？能承受多大的力不會永久變形？ 一定的負荷之下，這種材料會怎麼變形？變多少？ 用什麼方法去測試？| 材料科學導論 |
| 1. 簡介 |
| 這種材料有多強？能承受多大的力不會永久變形？ |
| 一定的負荷之下，這種材料會怎麼變形？變多少？ |
| 用什麼方法去測試？ |
| 2. 抗拉試驗(The tensile test (“pull test”)) |
| A.
應力對應變曲線 (stress versus strain curve) |
--
( 拉應力tensile stress,  ;
拉應變tensile strain, e) |
| (a) 工程應力(engineering
stress,
) |
| =
P/Ao = (負荷，load) / (截面積) |
(b) 工程應變(engineering
strain,  )
|
����
= (l-lo) / lo =  l / lo
= (伸長的長度) /（原來的長度） |
| (c) 真實應力與應變(true stress and strain) |
| ─因為抗拉試驗的試樣會發生”neck down” |
| B. 主要機械性質（由抗拉試驗求得）── |
| (a) 彈性模數 (modulus of elasticity, E) |
| (b) 降伏強度 (yield strength, Y.S.) |
| (c) 抗拉強度 (tensile strength, T.S.) |
| (d) 延性
(ductility, 100 xfailure) |
 percent
elongation at failure |
(e) 韌性
(toughness =  ��) |
| C. 應力對應變曲線的種類 |
| (a) Brittle fracture |
| (b) Plastic deformation |
| (c) Plastic deformation with yield point |
| 例外： （1）陶瓷也具塑性 |
| 鹽岩構造的陶瓷如LiF, NaCl, MgO |
| ─具滑動系統，故也會塑性變形。 |
| （2） 金屬也具脆性 |
|
─ 各種合金 (alloy)，鑄鐵(cast iron)， |
| 金屬間化合物 (intermetallic compounds)。 |
| 3. 各種彈性常數的定義 |
| A. 楊氏係數
[Young’s modulus, E (Hooke’s
Law)] |
| B. 剪力模數 (shear modulus, modulus of rigidity, G = τ／γ ) |
| C. 體積彈性係數 (bulk modulus, B = -Δp/(ΔV/V)) |
| D. 蒲松比 (Poisson’s ratio, v ) |
| 例：部份材料在室溫下的彈性性質 |
| 4. 撞擊試驗 [impact test ] – impact engergy & toughness |
| A. 缺口 |
| (a) 無缺口 (Unnotched) |
| (a) V形缺口
(V-notch)
resistance to crack propagation. |
| (a) 鑰匙孔缺口 (Key-hole notch) |
| B. 溫度對撞擊試驗的影響 |
| — 轉變溫度 (transition T) |
| C. 內在與外在缺口對撞擊試驗的影響 |
| — 延性鐵（含球狀石墨）與灰鐵（含片狀石墨） |
| 5. 陶瓷的機械性質 |
| A. 裂隙與應力集中(Cracks
and Stress Concentration) |
| B. 陶瓷的各種強度測試方法 |
| (a) 抗拉強度 (tensile strength) |
| (b) 彎曲強度 [bend strength (Modulus of Rupture)] |
| (c) 壓縮強度 (compressive strength) |
| (d) 雙軸強度 (biaxial strength) |
| 6. 硬度的測試方法 |
| A. 裂隙與應力集中(Cracks
and Stress Concentration) |
| (a) Brinell (BHN), |
| (b) Vickers (VHN), |
| (c) Knoop (KHN), |
| (d) Rockwell ( RA,C,D,B,F,G,E) |
| B. 固體的內聚能(cohesive energy)與硬度的關係 |
| C. 幾種常用硬度系統比較 |
| 7. 潛變試驗 [creep test ] |
| A. 單晶之塑性變形 |
| B. 潛變曲線 (三期：primary, secondary, final) |
| 8. 單晶 |
| A. 大於 1/2 Tm
(絕對溫度K) |
| B. 晶體中的滑動系統 (slip systems) |
 問
題：為什麼陶瓷會這麼硬卻脆而易破？ |
| 問
題：為什麼金屬只是變形而不會破？ |
| 問
題：金屬與陶瓷的機械性質如此不同，要如何測試？ |