材料热力学论文（教授推荐8篇）

　　材料热力学是应用热力学的基本原理，分析说明材料中的各种热力学现象，研究材料组织、结构与性能之间的关系及其因成分、处理等引起的变化，本篇文章就向大家技术几篇材料热力学论文的范文，希望这些范文，对大家写作这方面论文时有所帮助。

材料热力学论文教授推荐8篇之第一篇：机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究

　　摘要：机械加工过程中，材料的损伤屡见不鲜，因此加强材料的预应力与塑性变形研究至关重要，本文就机械加工材料的损伤问题及其热力学行为展开论述，首先对固体热力学的内涵做了概述，然后揭示了在机械加工过程中，被加工材料的韧性损伤的演变规律。旨在为材料的热力学行为研究提供一定的参考，进而减少加工过程中材料损伤问题的出现。

　　关键词：机械加工； 材料损伤； 热力学行为； 演变规律；

　　引言

　　机械加工过程中，人们对材料损伤问题的理解一直存在偏差，潜意识中认为材料的损伤是纯粹的力学问题，但经过实际研究表明，在高温条件下，能量失衡也会引起材料产生形变，该行为称为材料的热力学行为，因此加强固体热力学的研究意义重大。我们要透过现象看本质，在研究固体构形与加工形变的同时，还要对固体热力学行为所产生的应力做深入分析。

　　1 固体材料的热力学问题

　　1.1 固体的构形和变形

　　在机械加工过程中，固体的构型变形是在所难免的。实际上，根据本身的几何结构特征往往可以判断出其享有的变化。目前来看，占据的空间往往具有不可控制的变形量，所以在系统构成过程中，几何特征的差异也是相对确定的。为了明确不同的质点占用的空间，需要结合其具体的情况与构形来进行分析。在这个过程汇总，一方面需要考虑到数量对于构形的影响，另外一方面也要结合其具体的变形量来进行分析。固体变形以及张量的变化往往都可以通过位移量来进行表征，具有很强的相关性。所以，在具体的研究中也可以借助于对称张量的方式来进行计算，结果准确性同样可以得到保障。

　　1.2 固体热力学的应力研究

　　根据相关理论研究成果来看，应用于不同的连续机构当中机械加工往往可以带来热力学的应力调整。比如说固体以及其他类型的物体在受到外部的作用力时往往都会表现出一定的表面张力，这些表面张力通过物体接触的方式传递，其产生的模式与方法存在差异，所以不仅仅存在于物体的表面，而是通过内部分子的作用关系传递的物体的内部，所以在测量过程中无论是过程还是方向都具有很强的相关性。

　　2 被加工材料韧性损伤的演变规律

　　随着工业现代化建设水平的不断提升，目前材料的制造加工遇到了许多新的问题，其中包括一部分加工损伤以及故障。实际上，任何机械加工都可能会导致材料受损，这是由于其周围的环境或者材料本身的性质存在缺陷，加工模式与方法不匹配所导致的。一般来说，材料宏观上的缺陷与微观上的缺陷都可能会影响到加工性能，所以在很大程度上也有可能会影响到材料的韧性以及结构强度。

　　2.1 韧带断裂浅析

　　从材料的内部特征上来看，损伤以及演变都是导致破坏的重要原因。引起破坏的因素是多方面的，除了宏观的裂纹之外，还包括损伤以及结构破坏等等。从这个角度上来看，这个问题出现一般都是由于持续拓展导致的，韧性损伤就是持续拓展后形成的断裂损伤。该模式在学界也可以称之为韧性断裂或者塑性断裂，这是常规塑性变形长期存在所导致的一种必然的结果。通过拉伸的方式产生断裂，可以通过不同的锻炼方式来进行研究，这个过程中很好的适应了应力的条件，满足了扩展的要求，在破坏后可能会成为孔状的结构或者其他类型的结构，同时位置还不会发生偏移，持续的拓展并长大。

　　2.2 空洞损伤分析

　　球形的空洞损伤模型也具有一定的拓展特征规律。在工程实践当中，材料往往都不可避免的会存在一些孔洞结构，不同的空洞结果在大小、形状等方面都存在一些差异，不具有固定的规律。在大多数条件下，材料的研究可以采取有限元的模式。在研究时，往往会耗费一定的时间和精力，甚至会因此导致计算的结果出现较大的差异。结合研究的一般规律来看，要想获得较为完善的空洞损伤分析公式，需要选择合适的公式，对时间以及费用等内容进行合理的计算，得到的数据才具有真实性以及可靠性。在没有办法获得准确公式的情况下，往往也就无法获得完整的系统结果，这个时候对于后续也会产生大量不利的影响。在进行使用方法的调整时，需要做好分析与整理，对于没有产生具体结果的情况则需要选择合适的方法，或者针对某个局部区域进行统计与分析。大多数情况下，我们都可以通过宏观分析的方式，利用形成规律来进行孔洞损伤的分析，这样就可以有效找到问题并解决问题。

　　2.3 空洞损伤演变规律

　　实际上，宏观上出现的断裂一般都是由于微观上的裂缝衍生后出现的。特别针对金属机械加工材料这样韧性较强的金属材料而言更是如此。材料使用时可能会出现大量的粒子，这些粒子往往需要根据成分以及力学特征，在集体结合的情况下进行收集，达到一定的体量后就会表现出相应的特征，孔洞首先会存在一些不牢固的情况。随着后期体型的不断增加，孔洞周边的许多粒子也会合并进来，这个时候韧性材料就有可能会发生宏观上的断裂。在发生韧性断裂的时候，其变形断裂也达到了最大值，此时的空洞会被削弱，进而形成了新的断裂。随着孔洞带来的形核变化，孔洞的演变也进入到新的阶段。所以，无论是从损伤力学角度还是从宏观变化角度上来看，孔洞的损伤都具有其客观的规律，根据一定的材料模型与强度来进行大小和损伤程度的分析，往往就可以找到金属材料断裂以及发生裂纹衍生的主要依据，通过三轴度分析配合孔洞损伤进行研究，才能够了解加工应力带来的各种不良因素，对于后续提升加工性能以及材料的宏观机械性能表现都具有突出的意义。

　　总结

　　总而言之，大部分被加工材料都是具有一定塑性的固体材料，在机械加工过程中在所难免的会出现损伤问题。空洞作为最为常见的一种损伤类型，加强对空洞模型演变规律的研究十分必要。除此之外，当材料长时间处于高温的工作环境中，会在其内部产生一定的热应力，从而导致材料内部结构发生改变，进而造成材料不可逆的损伤。

　　参考文献
　　[1]栾阳。机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究[J].世界有色金属， 2019 （01） :229+231.
　　[2]郑森， 阚英男， 刘滨硕。机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究[J].内燃机与配件， 2017 （24） :60.
　　[3]于辉， 刘帅帅， 刘利刚， 任万波， 李军。TA17钛合金热力学行为及加工特性研究[J].稀有金属， 2017, 41 （01） :1-7.
　　[4]沈浩杰。复合材料多向损伤理论与试验验证[D].南京航空航天大学， 2016.

　　文献来源：张光。机械加工过程材料损伤及热力学行为的研究[J].中外企业家，2019（24）：119.

材料热力学论文教授推荐8篇之第二篇：动态热力学分析在高分子材料中的运用分析

　　摘要：加强高分子材料性能的研究，才能更好地进行材料的使用和新材料的开发。而使用动态热力学分析技术，能够获得材料的储能模量和损耗模量等参数，所以能够为材料性能研究提供支持。基于这种认识，本文对动态热力学分析技术进行了介绍，然后对该技术在高分子材料中的运用问题展开了分析，以期为关注这一话题的人们提供参考。

　　关键词：动态热力学分析； 高分子材料； 运用；

　　目前，高分子材料已经成了工业技术领域的重要材料，在航天、军工、汽车和石油化工等多个领域得到了广泛应用。加强对高分子材料性能的研究，则有利于进一步实现材料的推广应用。因此，相关人员还应该加强动态热力学分析技术的研究和运用，以便利用该技术更好地开展高分子材料研究，继而更好地促进高分子工业技术的发展。

　　一、动态热力学分析技术概述

　　所谓的动态热力学分析，其实就是在程序控制温度环境下对材料施加一定应力，从而完成样品性质随温度或时间变化情况测试的一种技术。在对高分子材料展开研究时，对材料的动态热力学参数进行分析，则能够了解材料在该温度域内因物理或化学变化所出现的材料黏弹性变化。在环境温度发生变化或材料受应力作用时，高分子材料内部分子运动和物理形态将发生变化，即其储能模量E'和损耗模量E″将发生改变，能够反映出材料黏弹性的变化。

　　二、动态热力学分析在高分子材料中的运用

　　（一）在材料阻尼性能表征上的运用

　　如果高分子材料要被当成是阻尼材料使用，就要对材料的阻尼性能进行表征，以确保材料在使用温度和频率范围的力学损耗较高。利用材料储能模量和损耗模量的比值，则能够对高分子材料在某个温度下的阻尼性能进行比较，从而了解材料在该温度下的阻尼性能好坏。在研究橡胶材料时，也可以利用热态动力学分析技术对使用配方制取的材料的低温阻尼性能变化进行表征，所以能够为材料的研究提供指导。目前在树脂硫化剂和丁基橡胶共混体系的研究方面，丁国芳等人就通过使用动态热力学分析方法获得了不同配比下的体系性能变化规律。

　　（二）在材料耐热性和耐寒性评价上的运用

　　使用动态热力学分析技术，可以对高分子材料性能随温度变化关系展开分析。而材料耐热性和耐寒性，就是材料应用性能在秒至小时量级的时间范围内随温度、时间的变化关系。所以，在材料耐热性和耐寒性评价上，可以采用动态热力学分析技术。在研究结构高分子材料时，刚度是值得关注的应用性能之一。在材料耐热性进行评价，可以通过研究材料刚度随温度的变化来实现。对材料的动态热力学温度谱图进行测定，就能在交宽温度范围内完成材料模量和阻尼变化的表征，从而完成材料各种耐热温度的计算。在乙烯基树脂的耐热温度研究方面，徐任信等人就利用动态热力学温度谱图中模量曲线拐点完成了材料耐热温度计算，获得的结果符合材料HDT测试结果。在材料耐寒温度评价上，过去常使用冲击试验进行测定，但是往往会耗费较大试样量。使用动态热力学分析技术，则能使该问题得到解决。

　　（三）在材料相容性研究中的运用

　　在高分子材料共混体系中，如果两组分完全不相容，材料就有两个与之相对的玻璃化转变温度。如果两个组分相容，材料就有两个位于两组分玻璃化转变温度之间的玻璃化转变温度。在组分完全相容的情况下，材料只有一个玻璃化转变温度。运用动态热力学分析技术，则能够将高分子材料相容性进行反映。在研究利用同步合成法得到互穿网络聚合物时，陈宝栓等人就利用动态热力学分析技术证明两组分完全相容。在聚苯乙烯木塑复合材料研究方面，杨文斌等人则利用动态热力学分析技术对聚苯乙烯和木材的复合机理展开了研究，发现可以利用相容集改善材料的相容性，从而使聚苯乙烯与木材较好相容。

　　（四）在材料老化机理研究中的运用

　　由于具有较好的比刚度、耐疲劳性、比强度等性能，高分子材料得到了广泛的应用。但在烟雾、热、湿和紫外光等环境因素下，高分子材料将发生老化。而在材料老化后，材料的储能模量和玻璃化转变温度都将发生变化，从而导致材料寿命缩短。利用动态热力学分析技术对老化前后的高分子材料的储能模量和玻璃化转变温度进行分析，则能够对材料老化机理有更为深入的理解。一般来讲，材料之所以会在老化后出现韧性变差和变硬的问题，就是由于老化后材料低温模量有所增加。而在较低温度下，模量将会很快下降。玻璃化转变温度的降低，则是由于材料分子链发生了断裂。运用动态热力学分析技术，可以将多频温度谱图转化为频率图谱，然后对导致分子构象变化的主要因素展开分析。通过分析，则能够得到材料在某个温度下加速老化的数据，并得到材料老化温度下的临界失效时间，因此能够度材料在要求温度下的贮存寿命进行推算。

　　三、结论

　　通过分析可以发现，使用动态热力学分析技术可以完成高分子材料的阻尼性能、相容性、耐热性、耐寒性和老化机理等性能的研究和表征，从而为材料的开发和使用提供科学数据依据。因此，在高分子材料性能研究方面，相信该技术能够获得较好的应用前景。

　　参考文献
　　[1]宋亦兰，陈建，李俊玲等。动态热机械分析及在含氟高分子材料研究中的应用[J].化工生产与技术，2016,01:14-16+60+6-7.
　　[2]王定，王利军，王春红等。EP/Si O_2/CF复合材料的动态热力学分析[J].工程塑料应用，2016,08:101-105.
　　[3]高军鹏，何先成，安学锋等。含氟聚醚醚酮改性环氧树脂形状记忆性质的动态热力学机理研究[J].航空材料学报，2011,04:69-73.

　　文献来源：张醒。动态热力学分析在高分子材料中的运用分析[J].中国战略新兴产业，2017（04）：176-177+180.