聊一聊一些荧幕和现场背后的图像故事(23)--力矩和力的结合 衍生


力矩是指将支点到施力点的距离 乘以 垂直方向上的力 不垂直方向的力 乘个sin角度就是垂直方向的力了。
假设一扇门长度1,你要手刀100的力可以将它分成两半
这时候你把这块砖一半悬空,长度就变为0.5了,你力矩一算 得到个50.


更简易理解联想案例:打扫卫生,拖把沾水,手靠近拖把头平举拖把轻松,手靠近柄末 费力,举不起来。

力矩→力巨→利举
原理↑现象↑目的↑
力矩表示力对物体作用时所产生的转动效应的物理量。力和力臂的向量积为力矩。力矩是矢量(vector)。力对某一点的力矩的大小为该点到力的作用线所引垂线的长度(即力臂)乘以力的大小,其方向则垂直于垂线和力所构成的平面用力矩的右手螺旋法则来确定。力对某一轴线力矩的大小,等于力对轴上任一点的力矩在轴线上的投影。国际单位制中,力矩的单位是牛顿·米。常用的单位还有千克力·米等。力矩能使物体获得角加速度,并可使物体的动量矩发生改变,对同一物体来说力矩愈大,转动状态就愈容易改变。
折叠静力
当一个物体在静态平衡时,静作用力是零,对任何一点的净力矩也是零。关于二维空间,平衡的要求是:
x,y方向合力均为0,且合力矩为0。
折叠动力
力矩是角动量随时间的导数,就像力是动量随时间的导数。
刚体的角动量是转动惯量乘以角速度。

所谓的力矩电动机是一种扁平型多极永磁直流电动机。其电枢有较多的槽数、换向片数和串联导体数,以降低转矩脉动和转速脉动。力矩电动机有直流力矩电动机和交流力矩电动机两种。
其中,直流力矩电动机的自感电抗很小,所以响应性很好;其输出力矩与输入电流成正比,与转子的速度和位置无关;它可以在接近堵转状态下直接和负载连接低速运行而不用齿轮减速,所以在负载的轴上能产生很高的力矩对惯性比,并能消除由于使用减速齿轮而产生的系统误差。
交流力矩电动机又可以分为同步和异步两种,常用的是鼠笼型异步力矩电动机,它具有低转速和大力矩的特点。一般地,在纺织工业中经常使用交流力矩电动机,其工作原理和结构和单相异步电动机的相同,但是由于鼠笼型转子的电阻较大,所以其机械特性较软。
1.编网

1.用绳线等结成的捕鱼捉鸟的器具:一张~。渔~。结~。撒~。张~。
2.像网的东西:发~。蜘蛛~。电~。
3.像网一样纵横交错的组织或系统:上~。通信~。交通~。灌溉~。
过于刚硬则容易折断,过于柔软会失去中心, 刚柔并集就是真正的强大。
网就是这样的事物。你观察到它的点决定了它是否存在。
2.压强传导
当我们需要去驱动一个质量非常大的物体的时候,单靠电机的运作就难以驱动,
这时候,我们需要一个载体去提高对物体的压强。
帕斯卡定律

帕斯卡定律,是流体静力学的一条定律。“帕斯卡定律”指出,不可压缩静止流体中任一点受外力产生压强增值后,此压强增值瞬时间传至静止流体各点
帕斯卡定律只能用于液体中,由于液体的流动性,封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化,将大小不变地向各个方向传递。压强等于作用压力除以受力面积。
根据帕斯卡定律,在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。如果第二个活塞的面积是第一个活塞的面积的10倍,那么作用于第二个活塞上的力将增大至第一个活塞的10倍,而两个活塞上的压强相等。
3.内应力
所谓内应力,是指当外部荷载去掉以后,仍残存在物体内部的应力。它是由于材料内部宏观或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的。

1.物体由于外因(受力、湿度变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作用的内力,以抵抗这种外因的作用,并力图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。同截面垂直的称为正应力或法向应力。
2.在没有外力存在下,材料内部由于加工成型不当,温度变化,溶剂作用等原因所产生的应力。
3、消除内应力的几种方法:一是对物体进行热处理(针对金属材料、高分子材料等工件)。二是放到自然条件下进行消除(即自然时效消除内应力)。三是人工通过敲打振动等方式进行消除。四是通过超声冲击震荡来优化应力[1] ,或改变应力的方向。

1、钢材的内应力
一块钢板是由无数个铁原子(包括其它成分的原子)所组成的,原子与原子之间之所以能够紧密的连接在一起,而不像一盘沙子一样,是铁原子之间有强大的金属键紧紧的"拉"在一起的,原子之间的"拉力"会由于相邻原子之间的位置远近、角度差异,而导致其"拉力"会在整个钢板的平面内不是很均匀,通俗的说:有些方向的"拉力"大,而有些方向的"拉力"小,但是,由于钢板是在轧钢机轧成平板后,这些钢材立面分子之间的"拉力"会暂时趋于平衡,但是,如果将钢板用刨床将其切削一部分,比如:切薄一半的厚度,这时,剩下的钢板立马将会发生变形,如:发生翘曲,这就是内应力在起作用。

2、西瓜的内应力
可能你会有过这样的经历:有一种西瓜,刀刚刚接触西瓜,那西瓜会"嘭"的一声,自然裂开,这就是里面存在着内应力,当你开启一个小口(或者叫裂纹),那内应力会让这个西瓜整个打开。这个内应力,也是分子之间的"拉力"造成的。
内应力是在结构上无外力作用时保留于物体内部的应力。
没有外力存在时,弹性物体内所保存的应力叫做内应力,它的特点是在物体内形成一个平衡的力系,即遵守静力学条件.按性质和范围大小可分为宏观应力,微观应力和超微观应力.按引起原因可分为热应力和组织应力.按存在时间可分为瞬时应力和残余应力.按作用方向可分为纵向应力和横向应力。
所谓应力,是指单位面积里物体所受的力,它强调的是物体内部的受力状况;一般物体在受到外力作用下,其内部就会产生抵抗外力的应力;物体在不受外力作用的情况下,内部固有的应力叫内应力,它是由于物体内部各部分发生不均匀的塑性变形而产生的。按照内应力作用的范围,可将它分为三类:
(一)第一类内应力(宏观内应力),即由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的内应力;
(二)第二类内应力(微观内应力),即物体的各晶粒或亚晶粒(自然界中,绝大多数固体物质都是晶体)之间不均匀的变形而产生的晶粒或亚晶粒间的内应力;
(三)第三类内应力(晶格畸变应力),即由于晶格畸变,使晶体中一部分原子偏离其平衡位置而造成的内应力,它是变形物体(被破坏物体)中最主要的内应力。
4.结构作用力
为路面填充混凝土时,如果水泥中有气泡会导致结构不稳定

当发泡类面点食物中气体不足,就无法支撑起它的结构

当合金配方不合适时,金属性能就会下降

结构界定了一个整体是否能够成立和牢固程度
消泡剂
是在食品和混凝土加工过程中降低表面张力,抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的添加剂。
在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫,需要添加消泡剂。广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、农药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫
一般来说,泡沫是气体在液体中的粗分散体,属于气-液非均相体系。体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。气-液分散体分为液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。如上图。
什么是泡沫?泡沫可定义为液体介质中稳定的气体。泡沫是一种气体在液体中的分散体系,气

泡沫

泡沫
体成为许多气泡被连续相的液体分隔开来,气体是分散相,液体是分散介质。
泡沫是一热力学上的不稳定体系,不可能是稳定的,泡沫的热力学不稳定性,是由于破泡之后体系的液体总表面积大为减少,从而体系能量(自由能)降低甚多的原因。
马兰格尼效应阻止气泡膜的排液,恢复气泡膜厚度。气泡向空气排放气体,气泡破裂。影响此一过程的因素是气泡的表观粘度和稠密度影响到消泡剂微粒在气泡表面膜上的渗透扩散。
主要适用于线路板(PCB)流程;化工;电镀;印染;造纸;医药;水性油墨;陶瓷分切;钢板的清洗;铝业的加工;各种污水处理以及各种工业等水体系方面的消泡和抑泡。
石油工业
硅油消泡剂在石油行业用得十分广泛,已成为生产过程中不可缺少的一个重要助剂。由于钻井液中大量使用强起泡性便面活性剂,不仅抽提原油离不开消泡剂,在原油精炼的后工序中,同样也须使用消泡剂。首先在原油蒸馏过程中需要使用硅油消泡剂,其次,由塔顶脱出的气体或从气井出来的天然气中,均含有H2S、CO2等杂质,当使用乙醇胺或(HOCHMeCH2)2NH作H2S吸收液循环运转时会产生大量泡沫,影响生产正常进行。若在胺液中加入硅油消泡剂,即可实现高效率的连续运转。
在原油馏分分离芳烃(苯、甲苯、二甲苯等)过程,在裂解及加氢重整反应中,或多或少都有泡沫产生。在氢化裂解过程中,由于使用水-二甘醇做溶剂,后者有强烈起泡倾向,这些工艺工程均需使用消泡剂。此外,在生产各类润滑油时,由于填加了诸如浮油剂、抗氧剂、防锈剂、固体润滑剂及极压抗磨剂等,它们均为表面活性物质,都有不同程度的起泡作用,因而需加入硅油消泡剂。
纺织工业
纺织工业是使用硅油消泡剂量最多的部门之一,在织物加工的8个主要工序(即纺纱、上浆、织布、去浆、洗毛、漂白、染色(扎染)及后整理)中,有4个工序(上浆、洗毛、染色及后整理)需要使用表面活性剂及其它助剂,因而存在不同程度的泡沫困扰。例如,在织物印染、匀染及漂染过程中,对于厚密织物的染色常需加入渗透剂,以提高染色均匀性,而渗透剂极易起泡而引起色渍,甚至造成废品;再如,尼龙绸印印花时,也容易产生“泡边”而影响产品质量。如果分别加入硅油乳液消泡剂或与辛醇等共用作消泡剂,则可解决泡沫的困扰,提高匀染效果及色浆的稳定性。需要指出,在纤维织物染色及整理过程中,对所用消泡剂的质量有严格要求。如果消泡剂的稳定性不佳,就可能再织物上出现油迹或油斑,使产品降档或称为废品。为此对消泡剂的性能,浴液配方及酸、碱性,整理温度及搅拌状况等均要认真加以选定。对于一般织物多选用硅油乳液消泡剂;对于聚酯纤维织物的高温(130℃以上)染色,则多使用自乳化型改性硅油消泡剂。
合成橡胶及树脂工业
使用乳液聚合法制取橡胶胶乳时,多以脂肪酸皂做乳化剂,起泡问题比较严重。特别是在反应结束后,汽提回收未反应的单体时,起泡尤为严重。列如在合成丁苯胶乳、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、氯丁共聚物及酚醛树脂等过程中,均有不同程度的起泡问题,使用聚醚硅油消泡剂或硅油乳液消泡剂,可以较满意的解决上述问题。再如,在聚氯乙烯(PVC)地板等生产过程中,需涂布一层PVC溶胶膜。以提高表面耐磨性,而PVC溶胶中存在密集的气泡,不予消除则将影响涂层的透明性及美观。当加入0.2%(质量分数)(按PVC计)的改性硅油消泡剂,可加快溶胶真空脱泡的速度,还能降低溶胶液黏度,改善施工性,固化后的溶胶膜,表面光滑无气泡。
消泡原理
1.泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭
该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫 上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。
2.消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭
消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。
3.消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭
泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。
4.添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭
在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的 疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。
5.增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭
某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使气泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这 种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。
6.电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破灭
对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用,产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。
晶体结构
四方结构
四方晶系 学名 tetragonal system属中级晶族。特征对称元素为四重轴。在唯一具有高次轴的c轴主轴方向存在四重轴或四重反轴特征对称元素的晶体归属于四方晶系

晶体结构/玻璃
晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。任一晶体总可找到一套与三维周期性对应的基向量及与之相应的晶胞,因此可以将晶体结构看作是由内含相同的具平行六面体形状的晶胞按前、后、左、右、上、下方向彼此相邻“并置”而组成的一个集合。晶体学中对晶体结构的表达可采取原子分立分布的方式,亦可用具连续分布的电子密度函数的方式。
晶体结构即晶体的微观结构,是指晶体中实际质点(原子、离子或分子)的具体排列情况。自然界存在的固态物质可分为晶体和非晶体两大类,固态的金属与合金大都是晶体。晶体与非晶体的最本质差别在于组成晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列的(长程序),而非晶体中这些质点除与其最相近外,基本上无规则地堆积在一起(短程序)。金属及合金在大多数情况下都以结晶状态使用。晶体结构是决定固态金属的物理、化学和力学性能的基本因素之一。
周期性
晶体是各向异性的均匀物体。生长良好的晶体,外观上往往呈现某种对称性(图1)。从微观来看,组成晶体的原子在空间呈周期重复排列(图2)。即以晶体中的原子或其集合为基点,在空间中三个不共面的方向上,各按一定的点阵周期,不断重复出现。如从重复出现的每个基元中各取某一相当点,则这些点合在一起形成一个空间点阵的一部分,图3a为其示意图。确切地说,点阵是一组按连接其中任何两点的矢量进行平移后而能复原的点的重复排列。
空间点阵是认识晶体结构基本特征的关键之一,用它可以方便而又清楚地说明晶体的微观结构在宏观中所表现出的面角守恒、有理指数等定律以及X射线衍射的几何关系。各点分布在同一直线上的点阵称为直线点阵,分布在同一平面中者称为平面点阵,而分布在三维空间中者称为空间点阵。空间点阵可以分解为各组平行的直线点阵或平面点阵,并可划分成并置的平行六面体单位。规定这个单位的矢量为a、b和c。空间点阵划分成一个个并置的平行六面体单位后,若点阵中各点都位于各平行六面体的顶点处,则此单位只摊到一个点,称为素单位。平行六面体单位也可在面上或体内带心,摊到一个以上的点,成为复单位。按照空间点阵的平行六面体单位,可划分成晶体结构的单位,这样的单位称为晶胞。
晶体的一些宏观规律性反映了它微观结构中具有长程序的空间点阵形式。晶体之所以不同于一般具有短程序的非晶态固体和液体而成为各向异性体,与此有关。晶体外形为晶面构成的多面体,而晶面必与空间点阵中一组平面点阵平行,晶棱则与某一直线点阵组平行。在同一种晶体上两个给定晶面之间的交角是两组相应的点阵平面之间的交角,从而是常数。

点阵平面和直线点阵方向的表示方法在任何晶体中,可根据空间点阵的基向量a、b和c来取晶轴系。若任一点阵平面与它们交于A、B和C,则这个面在这三个晶轴上的倒易截之比,必可通约成三个互质数之比,即h:k:l,这是“有理指数定律”,h,k,l称为点阵平面指数,而(hkl)是该晶面的符号。晶棱或与一组直线点阵平行的方向可用记号【uvw】来代表,其中u、v和w也是三个互质的整数,称点阵方向指数。而这个方向与矢量ua+vb+wc平行。例如直线点阵方向【100】必与a平行,【010】与b平行,等等;而点阵平面(100)必与b和c平行,(010)与c和a平行,等等。
有了点阵概念就可以将晶体结构用下述所谓公式来简单表示:
晶体结构=点阵+结构基元
晶体对称性
在晶体的外形以及其他宏观表现中还反映了晶体结构的对称性。晶体的理想外形或其结构都是对称图象。这类图象都能经过不改变其中任何两点间距离的操作后复原。这样的操作称为对称操作,平移、旋转、反映和倒反都是对称操作。能使一个图象复原的全部不等同操作,形成一个对称操作群。在晶体结构中空间点阵所代表的是与平移有关的对称性,此外,还可以含有与旋转、反映和倒反有关并能在宏观上反映出来的对称性,称为宏观对称性,它在晶体结构中必须与空间点阵共存,并互相制约。制约的结果有二:①晶体结构中只能存在1、2、3、4和6次对称轴,②空间点阵只能有 14种形式。n次对称轴的基本旋转操作为旋转360°/n,因此,晶体能在外形和宏观中反映出来的轴对称性也只限于这些轴次。
晶体可以由原子、离子或分子结合而成。例如非金属的碳原子通过共价键可以形成金刚石晶体。金属的钠原子与非金属的氯原子可以先分别形成Na和Cl离子,然后通过离子键结合成氯化钠晶体,每个离子周围是异号离子。离子结合而成的晶体称为离子晶体。在有些晶体中原子可以先结合成分子,然后通过分子间键或范德华(Van der Waals)力结合成晶体。如非金属的硫原子先通过共价键形成王冠状的S8分子,然后再通过范德华力形成硫黄晶体。又如在石墨中碳原子先通过共价键形成层型分子,然后通过范德华力结合成晶体。在层型分子内部,化学键是连亘不断的。矿物主要以金属氧化物、硫化物以及硅酸盐晶体的形式存在,它们一般为离子晶体。金属原子通过金属键结合而成金属晶体。典型结构有A1、A2和A3型等三种。晶体中每一原子周围所具有的,与其等距离的最近邻的原子数目叫配位数。

晶体结构
在这三种结构型式中,每个原子为很多相同的原子所包围,从而配位数很高。考虑金属学问题往往采用一个较简单的模型,即把金属原子(离子实)看成是刚性球体,它们之间相互吸引,从而结合在一起。如果将上述的金属典型结构与等径刚球三种较密的排列方式相对应,与A1和A3型相应的各为立方和六方最密排列,每个刚球与周围的12个刚球邻接,配位数记为12。与A2型相应的是立方体心密排,每个刚球为周围8个刚球相包围,此外,尚有6个次近邻刚球,距离只比8个最近邻远15%左右,因此往往要考虑到次近邻的作用。有时将A2型的配位数记为8+6,即有效配位数要大于 8。在上述密排结构中存在两种间隙位置,即四面体间隙和八面体间隙。在某些条件下,这些间隙空间可成为金属或合金中自身的或外来的原子所在位置,例如碳就可以占据铁点阵中的间隙位置。除了上述三种常见的晶体结构之外,金属元素还有其他几种结构,如正交结构(如镓、铀)、四方结构(如铟、钯)、菱面体结构(如钾、锑、铋)等。
玻璃和晶体的区别
玻璃在结构上属于原子排列不规则的无定型结构,跟晶体相对,晶体是原子规则排列的定型结构。这个差别在于,玻璃是各向同性,就是说各个方向的物理化学性质在宏观上相同,因为其原子排列在微观上杂乱无章,导致了宏观上的统计结果的同性;而晶体是各向异性,不同方向性质不同。各向同性导致的结果之一是,光线在通过该物质的时候,总能有合适的通路可以使其通过(杂乱无章另一方面也说明了存在各种排列的情况,总有一种符合光通过的条件);而晶体则不同,仅有某个特定的方向可使光线通过,而且由于一般的物质都不是由单一的晶体组成,而是多晶体,这就使得可让光线通过的通路成为一条曲折的路线,于是直线传播的光线便不能通过。现实中的单晶体主要是宝石,因此宝石也有一定的透光性。但是不像玻璃那样。 也导致玻璃的物理硬度难以媲美单一结构晶体(钻石)
一般的液体在结构上也是无定型的,因此像水也是透光的。事实上,玻璃的原子排布形式在晶体学上叫“玻璃态”,而玻璃态的物质同时也被成为“过冷液体”。我们知道,一般晶体物质在到达其凝固点时会结晶。这个结晶的过程实际上包括两步,一是原子不再可以随处运动,而是被固定在一定的位置上,二是原子的排布由不规则排列转变为规则排列。而玻璃态的物质在这时候只经历了第一个过程,而原子不规则的排列的状态则被“冷冻”了下来。玻璃和液体的原子排列方式实际上是一样的。
鲁珀特之泪
将熔化的玻璃靠重力自然滴入冰水中,就会形成这些蝌蚪状的“玻璃泪滴”。被俗称为“鲁珀特之泪”的这种玻璃有着奇妙的物理特性:泪珠本身比一般玻璃坚硬很多,能在8吨压力下不碎 [1] ,然而,若是抓住其纤细的尾巴、稍微施加一些压力,那么整颗玻璃泪就会瞬间爆裂四溅、彻底粉碎。

鲁珀特之泪碎裂的原理叫做“裂纹扩展”,源于其内部不均衡的压力:当熔化的玻璃滴入冰水中时,玻璃表面迅速冷却形成外壳,而壳下的玻璃还仍然是液态。等到核部的玻璃也冷却凝结体积变小时,液态的玻璃自然而然地拉着已经是固态的外壳收缩,导致靠近表面的玻璃受到很大的拉应力, [2] 当外部遭到破坏时,这些残余应力迅速释放出来,使得裂纹瞬间传遍全体、支离破碎,据高速摄影技术观测,其裂纹的传递速度可达秒速1450米-1900米。

表面压应力让“鲁珀特之泪”拥有很高的结构强度。要使“鲁珀特之泪”破碎,必须在玻璃滴内部拉伸区形成裂纹,而表面裂纹只会沿着玻璃滴表面发展,不会深入内部拉伸区。但尾部却是“鲁珀特之泪”的阿喀琉斯之踵,因为尾部碎裂会使裂纹传入玻璃滴拉伸区,并迅速从内部土崩瓦解。
应用
防爆玻璃,就是能够防止暴力冲击的玻璃,它是利用特殊的添加剂和中间的夹层由机器加工做成的特种玻璃,即使玻璃打破也不会轻易掉落,因为中间的材料(PVB胶片)或另一侧防爆玻璃已经充分粘接起来。因此,防爆玻璃可以大大减少遭遇暴力冲击时对人员及贵重物品的伤害。

缺点:无法加工,因为内外的压强不同,一旦切割,整个玻璃就会立刻粉碎。
残留应力

残留应力指工件在各部位已无温差且不受外力作用的条件下存留下来的内应力。零件表层残留应力来源于塑性变形、热变形和相变作用,即:由于切削中塑性变形不均衡而产生的塑性变形应力;由于切削热作用而产生的热变形应力;由于金相组织变化,比容不同而引起的相变应力。
例如磁力就是一种应力,它能被人为消除

消除工件中残留应力的方法有自然时效、热时效和共振法等 [2]
自然时效
将铸件露天放置半年至一年多,可以自然地、非常慢地发生变形,从而使残留应力松弛或部分消除,此法称自然时效。虽然不需要任何附加设备,但生产周期长和占地面积大,而且消除残留应力不彻底.
热时效
将铸件加热到合金的弹塑性状态的温度范围,使残留应力得以消除,然后冷却到常温,并且在冷却过程中尽量避免重新产生残留应力,此法称为热时效(亦称人工时效、消除内应力退火等)。
热时效的加热速度、时效温度、保温时间和冷却速度等一系列工艺参数,要根据合金性质、铐件结构和原始冷却条件的特点来规定。一般的规律是将铸件缓慢加热到合金的弹塑性状态的温度范围,保温一定时间后,再缦慢地冷却。
对于具体铸件的热时效规范,可通过实验或参考生产中所累积的经验数据确定出最合适的工艺参数,做到既消除了残留应力,又能有较高的生产率。
时效炉炉温均匀与否,对消除原有残留应力和形成新的残留应力都有很大的影响,时效炉温度差应尽可能小。
通常热时效是在零件粗切加工以后进行的,这样既有利于原有残留应力的消除,又可以避免在热时效后经粗切削加工而产生新的残留应力。
共振法
这种方法是将钟件在共振频率下报动10~60分钟,以达到消除残留应力的目的。根据资料介绍,共振法消除应力的装置是由一个振动器和一个控制箱组成。振动器是一个在驱动轴上装有偏心体的电动机。工作时,直接把振动器牢固地夹在铸件中部或一端(小件则装在振动台上)。根据铸件大小、形状,用改变偏心的办法来调整电动机输出功率(20~100%),再根 据铸件材料的共振值来改变电动机的转速以调节振动器的振动频率(400~6000次/秒)。为了知道是否已达到共振频率,还有一个声波放大器夹紧在铸件上,它吸收振动井将振动传至控制箱内,在此将振动放大,同时在表盘上指示出来。调整振动器的电动机转速,当表盘上显示最大读数时就说明电动机转速已达到共振频率。
与自然时效或热时效方法相比,共振法消除残留应力的显著优点是:时间短,设备费用低;动力小,一马力的振动器就能处理50吨以上的件;结构轻便,易于操作;无氧化皮和尺寸变化;不受热时效时铸件尺寸的限制,并且也没有因热时效不当而产生热应力甚至发生裂纹的间题。共振法节省人力和燃料,便于生产的机械化和自动化。
1.最紧密堆积原理
对于电子云分布呈球形对称以及无方向性的质点,如离子晶体和金属晶体,它们的紧密结合可以看做是刚性球体的堆积。从几何角度来看,球体堆积的密度越大,系统的势能越低,晶体越稳定。此即球体最紧密堆积原理。
对于等径球来说,其堆积方式可分为最密堆积和非最密堆积。其中最密堆积方式分为面心立方最紧密堆积(ccp)和六方最紧密堆积(hcp)。非最密堆积则如体心立方堆积等。
关于如何理解最紧密堆积,我们可以先想象一下刚性球的二维堆积方式。也就是说,如何在一定的平面内放置更多的球?从我们的经验与事实结果得总结,可知如下这种球体间相互交错的排列方式,是在平面内能得到的最密堆积。

我们称这种平面内的密堆积为密置层。三维的最紧密堆积就是由无数的密置层按照一定规律在竖直方向上累积而成。为了更好地描述纵向的堆积方式,我们把密置层分为球体(A),下三角型空隙(B),上三角型空隙(C)。
六方最紧密堆积

选取最下面一层密置层中的七个蜂巢型质点做第一层。第二层的质点A放置在第一层你的空隙B或空隙C之上(这两种情况是等价的)。第三层为第一层向上方平移,第四层为第二层向上方平移。如此形成ABABAB式循环。将其放在点阵中描述如(b)图所示,即六方晶胞的纵向延伸。分层拆解如下。

面心立方最紧密堆积

同样选取最底层的七个相连质点为第一层。第二层的质点A放置在第一层的空隙B(或空隙C)之上,第三层的质点A放置在第一层的空隙C(或空隙B)之上。第四层为第一层向上平移,第五层为第二层向上平移,第六层为第三层向上平移。如此形成ABCABC式循环。点阵描述为面心立方点阵,只不过质点堆积的方向为点阵的[1 1 1]晶向。分层拆解如下。

为便于理解,面心立方最密堆积也可以用下图描述。

必须要注意的是,所有的密置层都是无限大的,所有密堆积在空间上也是无限大的,以上只是截取几个质点以方便研究,并不是密堆积的全部。
2.最密堆积性质
即使是以上两种最紧密堆积,也会存在空隙。空隙有两种,一种是四面体空隙,一种是八面体空隙。对最密堆积来说,球数:四面体空隙数:八面体空隙数=1:2:1。也就是说n个等径球做最密堆积,系统的四面体空隙数为2n,八面体空隙数为n。
为了表达最密堆积中的总空隙大小,通常采用空间利用率(也称为原子堆积系数)来表征。其定义为:晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。两种最紧密堆积的空间利用率均为74.05%,空隙占整个空间的25.95%。
金属中原子的堆积可以认为是等径球的堆积。在合金和离子晶体中,质点有大有小,质点的堆积属于不等径球堆积。不等径球堆积时,较大的球体做等径球紧密堆积,较小的球填充在大球紧密堆积形成的空隙中。其中较小的球填充在四面体空隙,较大的球填充在八面体空隙。如果更大,则会使堆积方式稍加改变,以产生较大空隙满足填充要求。
3.决定离子晶体结构的内在因素
(1.质点的相对大小 2.质点的堆积方式 3.配位数与配位多面体 4.离子极化)
1.原子大小和离子大小具有相当的稳定性
原子处于孤立时的半径(范德华半径):从原子核中心到核外电子的概率密度趋向于零处的距离
原子结合状态的半径:原子种类一样时,认为是相邻两原子面间距的一半
离子半径的求法
Pauling公式:
其中
为由外层主量子数决定的一个常数,由实验测定;Z为原子系数;
为屏蔽系数,可由实验求得。
或是利用离子摩尔折射度正比于体积的方法,率先求出
等离子半径,然后再用测出的分子面间距与之相减,就得出阳离子的半径。
2.晶体中质点的堆积方式

3.配位数和配位多面体
一个原子(或离子)周围同种原子(或异号离子)的数目称为原子或离子的配位数,用CN 来表示。前已述及,在不等径球堆积时,大球首先按最紧密方式堆积,小球填充在大球堆积产生的的四面体空隙或八面体空隙中。那么究竟多大的球填充于四面体空隙,多大的球填充于八面体空隙,这取决于离子间的相对大小。
如在NaCl晶体中,
离子按照面心立方最紧密方式堆积,
离子填充于
离子堆积形成的八面体空隙中。这样,每个
离子就有六个
离子,即钠离子的配位数为6.

而在
结构中,每个
离子位于8个
离子简单立方堆积形成的立方体空隙中,即
离子的配位数为8.
这是因为,在离子堆积的过程中,为了满足最密堆积原理,使系统能量最低而趋于稳定,每个离子周围都应尽可能多地被其他粒子所包围。而
离子的半径(0.182nm)大于
的半径(0.110nm),使得它周围能容纳更多的异号氯离子。由此可见,配位数的大小与正负离子的半径的比值(相对大小)有关。
关于各配位数该相对大小值的计算,可由数学过程推导,在此仅给出计算结果。
强调几个常出现的临界值。
=0.414 时,是能够形成6配位八面体的最小值,若正离子大一些,则会将周围的负离子“撑开”,结构变“松散”。若正离子更大一些,当
=0.732 此时,正离子周围的负离子松散到可以容纳更多的负离子,这是能够形成8配位立方体的最小值。而当
=1 时,成为等径球堆积,密堆积时配位数为12,这是一个极限的值。
可以发现,这几个值很有意思。0.414=
,0.732=
,1=
。此处可便于记忆,也可以从几何角度寻求原因。
以上只是最理想情况的值,实际上在许多情况下会因为各种原因而出现偏差。
4.离子极化
离子极化的定义:离子在外电场或另外离子的影响下,原子核与电子云的正负电荷中心不再重合而发生相对位移。离子电子云因此而变形的现象称为离子的极化。
极化有双重的作用——自身被极化和极化周围的其他离子。这两种能力的大小,前者用极化率(
)来表示,后者用极化力(
)来表示。
极化率定义为有效电场强度(E)下所产生的电偶极矩(
)的大小。
极化力与离子的有效电荷数(
)成正比,与离子半径(r)的平方成反比。
极化率反映了离子被极化的难易程度,即变形性的大小,极化力反映了极化周围其他离子的能力。
极化会对晶体结构产生显著影响,主要表现为极化会导致离子间距离缩短,离子配位数降低;同时变形的电子云相互重叠,使键性由离子键向共价键过度,最终使晶体结构发生变化。
4.外在因素对晶体结构的影响
主要是同质多晶与类质同晶及晶型转变。
同质多晶是指化学组成相同的物质,在不同热力学条件下(温度、压力、pH)形成结构不同的晶体(变体)的现象。如石墨,金刚石。
类质同晶是指化学组成相似或相近的物质,在相同的热力学条件下,形成的晶体有相同的结构。会导致物质共生或混晶。如地壳中的菱镁矿(
)与方解石(
)。
多晶转变是各变体之间的转变,有位移性转变和重建性转变两种。位移性转变仅有结构的畸变,不生成键和改变配位数,仅改变键长和键角,所需能量低,转变速度快。重建性转变则必须生成、打开键,结构产生较大变化,所需能量也会高。

硬度
硬度,物理学专业术语,材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准。各种硬度标准的力学含义不同,相互不能直接换算,但可通过试验加以对比。

硬度分为:①划痕硬度。主要用于比较不同矿物的软硬程度,方法是选一根一端硬一端软的棒,将被测材料沿棒划过,根据出现划痕的位置确定被测材料的软硬。定性地说,硬物体划出的划痕长,软物体划出的划痕短。②压入硬度。主要用于金属材料,方法是用一定的载荷将规定的压头压入被测材料,以材料表面局部塑性变形的大小比较被测材料的软硬。由于压头、载荷以及载荷持续时间的不同,压入硬度有多种,主要是布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等几种
玻璃切割
玻璃不同于纯晶体,它是分子结构不稳定的一种脆性晶体,所以能保有良好的透光性,
所以它无法承载多向的力共同作用
1原理
根据脆性材料断裂的微裂纹理论,脆性材料的断裂可以分为两个过程,一是微裂纹的产生;二是微裂纹的扩展。微裂纹端部的应力由微裂纹的长度(2c)和端部曲率半径(ρ)共同决定,

准备工作区。你需要一个大平面桌台,最好不好太坚硬以至于刮擦到玻璃。工作区要容易打扫。由于可能会产生玻璃碎片,最好避免在地毯上面工作。为了保障宠物和儿童的安全,确保工作区和材料远离他们。

把你准备切割的玻璃表面擦干净。任何的玻璃上的污点和不规整都会阻碍你在上面划痕。用抹布或手指把你要划痕的地方擦干净。

准备一把玻璃切割刀和一些低粘度油。玻璃切刀尺寸和铅笔相仿,利用金刚石或者硬质砂轮在玻璃上划痕,那样就可以沿着划痕把玻璃分割开了。你可以在五金店购买切割用油或者使用一些煤油。

测量和标记你要划痕的地方。划痕必须从一侧边缘到另一侧边缘。你可以用记号笔在玻璃上做标记(如果你要切割直线,可以用直尺)。你也可以用纸做标记,然后把纸铺在玻璃的下面。
切割长度不宜过长。划痕超过60厘米会增大玻璃碎裂的风险。
确保划痕线在两侧留出大约15厘米的边缘,以便留出抓握空间。如果切割小块玻璃,你可能需要特殊工具,比如钳子或者小锤子,用来敲掉你无法用手抓握的玻璃。

1把切刀浸入油里,像握铅笔一样拿着。浸过油的玻璃割刀能划出流畅的划线。确保检查一下砂轮对准你想要的位置和方向。

校准。可以使用码尺或者常用的办公用尺。你要确保尺子足够厚,以防和切割刀上的砂轮造成冲突

用手压住玻璃,用玻璃割刀沿着表面滚动划线。留意声音。沙沙的声音意味着你用力过大或者你的玻璃切割刀油量不足。发出声音越小,划线的效果就会越好。
如果你用力过大(常见错误),切割会变得太热以至于容易导致玻璃碎裂。
你的目标是整齐一致的切割线。如果你在某处用力过大,在另一处恰达好处,玻璃也不会以你设想的方式断开。细微的瑕疵都会造成你的切割歪斜。

玻璃切割刀从一端要直接平滑地划向另一端。即使你有遗漏地地方也不要沿着线来回划。

检查划痕线。如果你把切割油擦掉,看到的应该是不易察觉到的痕迹,而非爆裂突起。它应该看起来只是像个小划痕。确保划痕是从一端完整地划到另一端。
这时候可以有两种选择1.用外力快速拆解 2.利用热胀冷缩
热胀冷缩
热胀冷缩是指物体受热时会膨胀,遇冷时会收缩的特性。由于物体内的粒子(原子)运动会随温度改变,当温度上升时,粒子的振动幅度加大,令物体膨胀;但当温度下降时,粒子的振动幅度便会减少,使物体收缩。水(4°C以下)、锑、铋、镓和青铜等物质,在某些温度范围内受热时收缩,遇冷时会膨胀,恰与一般物体特性相反。


对于一些小形状,可以分多次切割慢慢调整,而非试图一次完工。切割的越精细,精度越高。可用钳子夹住小块玻璃,然后把它们敲掉。