2010年4月，应美国Science杂志邀请，我国金属材料研究领域的代表性人物、中科院金属所沈阳材料科学国家（联合）实验室主任、中国科学院院士卢柯研究员撰写了一篇题为“The Future of Metals”的展望性文章。文中认为（参照图1），虽然由于比强度和比刚度较低，金属在工程材料中所占的份额日益减少，在重量作为主要考虑因素的应用领域（如航空及运动器材等）正逐步被其他材料所替代，但是，由于金属材料自身所具有的一些独特性质，如高强度、高断裂韧性、性能各向一致性、失效强度可预测性、独特的电磁学性能、在中高温度范围内良好的综合力学性能以及可回收性等，金属在很多工业领域，尤其是高可靠性和高持久性要求的应用领域仍是不可替代的材料[1]。而静态力学性能的表现是评价一种金属材料能否获得工程应用的重要参考因素之一，材料人网整理出了几种常见的金属材料静态力学性能的相关知识及测试标准，希望能对研究金属材料力学性能的你有所帮助。

图1 常见材料的断裂韧性-比强度关系图[1]

【金属材料的静态力学性能】

材料的力学性能是指材料构件在一定环境条件下，承受载荷或应力作用时状态的变化，变化总体上有三种基本类型，即弹性变形（elastic deformation）、塑性变形（plastic deformation）和断裂（fracture or rupture）[2]。下面根据静态载荷的变形方式来分别介绍金属材料拉伸、压缩、扭转、弯曲和硬度性能的相关知识。

拉伸试验是工业上广泛应用的力学性能试验方法之一，其特点是试验温度、应力状态及应变速率是恒定的。试验过程中通过试验机记录载荷及位移信号，根据样品的尺寸经过换算就可以得到工程应力应变曲线以及真应力应变曲线。

图2给出了一种典型的结构钢的拉伸应力应变曲线[3]，其中红色线条A表示的是工程应力应变曲线，蓝色线条B表示的是真应力应变曲线。我们可以看出，在拉伸过程的开始阶段，材料的应力应变保持线性关系同步提高，材料处于弹性变形阶段（卸载后变形可完全恢复），直到应力达到点2，材料发生屈服，此时的应力值就是材料的屈服强度（yield strength），接着材料进入了塑性变形阶段（卸载后变形不可完全恢复），随着应变的增加应力缓慢提高，表现出一定程度的加工硬化现象（区域4），当工程应力达到最大值点1（抗拉强度ultimate strength）之后开始下降，材料出现颈缩现象（区域5），直至最后发生断裂（点3）。

根据材料的拉伸应力应变曲线，可以得到材料的一些基本力学性能指标，其中比较常用的指标及其定义如下：

（1）弹性模量（elastic modulus）：工程应力应变曲线弹性阶段的斜率；

（2）屈服强度（yield strength）：反映材料抵抗塑性变形的抗力，是材料由弹性变形进入塑性变形的标志，对于在拉伸过程中有明显屈服效应的材料，将其工程应力应变曲线上明显屈服效应的下屈服应力作为它的屈服强度（如退火低碳钢），对于在拉伸过程中没有明显屈服效应的材料，屈服强度一般用名义屈服强度代替，即工程应力应变曲线上对应一定参与应变量（一般为/s/1eRDBO9W 密码:bhm5）

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