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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料的高温变形塑料的HDT？材料的高温蠕变摘要：从蠕变的定义，金属材料在高温下蠕变的形成机理，相关的理论解释和材料蠕变的因素等几个方面阐述了材料的高温蠕变现象。其中也对多晶A12O3陶瓷以及镁质耐火材料提高抗蠕变性能给予介绍，解释。关键词：高温蠕变；蠕变机理；多晶A12O3陶瓷；抗蠕变性能1引言材料具有许多的性能，有的性能在材料的使用时是有利的，但有的性能在材料的使用时是不利的。由于蠕变的产生我们就不能笼统的说材料在高温下的性质是如何的，材料在高温条件下的性能与在常温下的性能不同，在
2、高温下材料发生蠕变，因此，材料的高温蠕变使得材料在高温条件下使用时性能变差，影响了材料在高温条件下的使用。如果能提高材料在高温条件下的抗蠕变性能，能够改善材料在高温条件下使用的品质，使得材料的使用寿命延长，可以节省材料，避免浪费。高温蠕变理论是在对多种金属所做的完整的蠕变实验的基础上建立起来的，因此介绍材料的蠕变机理也是根据金属的蠕变机理来进行解释的。我们是这样定义材料蠕变这个现象的，材料在高温下长时间承受恒温、恒载荷作用，缓慢产生塑性变形的现象。所以，蠕变是在恒定压力作用下，随着时间的延长而材料持续形变的过程。在高温条件下，材料都有着与常温下不同的蠕变行为。借助于高温作用和外力作用，材料的形
3、变障碍得到克服，内部质点发生迁移，晶界相对移动，于是蠕变现象产生了。蠕变阶段材料的高温蠕变分为几个阶段，几个区域有着不同的变化。图1图1表示在三个不同的恒定应力作用下，材料的应变随时间t变化的典型蠕变曲线。曲线的终端表示材料发生断裂。t=0时的应变表示加载结束时的即时应变，它包括弹性应变和塑性应变。蠕变曲线可分为三个阶段，如图2所示：I为非定常蠕变阶段，应变率随时间的增加而减小；II为定常蠕变阶段，应变率保持常值；在最末阶段，应变率随时间而增大，最后材料在tr时刻发生断裂。通常，升高温度或增加应力会使蠕变加快并缩短达到断裂的时间。若应力较小或温度较低，则蠕变的第二阶段()持续较久，甚至不出现第
4、三阶段，如图1中对应的蠕变曲线；相反，若应力较大或温度较高，则对应的蠕变曲线。蠕变的第二阶段较短，甚至不出现，如图1中图2蠕变机理位错滑移蠕变金属的蠕变变形主要是通过位错滑移、原子扩散以及晶界滑动等机理进行的。各种机理对蠕变的的贡献随温度及应力的变化而有所不同，现分述如下。在高温下，位错可借助于外界提供的热激活能和空位扩散来克服某些短程障碍，从而使变形不断产生。高温下的热激活过程主要是刃型位错的攀移，并使位错加速，从而产生一定的塑性变形。位错滑移和位错攀移是最常见的位错蠕变机理。位错位移是位错沿着滑移面运动，而位移攀移是位错垂直于滑移面运动。位错攀移是半原子面上的原子向晶体中过饱和的空位扩散，
5、使位错能绕过障碍物运动到相邻的滑移面，并使滑移面滑移。图3为刃型位错攀移克服障碍的几种类型。由此可见，塞积在某种障碍前的位错通过热激活可以在新的滑移面上运动，或者与异号位错相遇而对消，或者形成亚晶界，或者被晶界所吸收。当塞积群中某一个位错被激活而发生攀移时，位错源便可能再次开动而放出一个位错，从而形成动态回复过程。这一过程不断进行，蠕变得以不断发展。图3刃型位错攀移克服障碍的类型与邻近滑移面上异号位错相消；形成小角度晶界；下的一种蠕变变形机理。它是在高温条件下由于大量原子和空位做定向移动造成的。但当金属两端有拉应力作用时，在多晶体内产生不均匀的应力场，如图所示。对于承受拉应力的晶界(如A、B晶
6、界），空位浓度增加；对于承受压应力的晶界，空位浓度减小，因而在晶界内空位将从受拉晶界向受压晶界迁移，原子则反向流动，致使晶体逐渐产生伸长的蠕变。这种现象称为扩散蠕变。图4晶粒内部扩散蠕变示意-空位移动方向；原子移动方向晶界滑动蠕变在较高温度条件下，由于晶界上的原子易于扩散，受力后易产生滑动，促进蠕变进行。随着温度的升高，盈利降低，晶粒度减小，晶界滑动对蠕变的作用越来越大。但在总蠕变量中所占的比例并不大，一般约为10%。金属蠕变过程中，晶界的滑动易于在晶界上形成裂纹。在蠕变的第三阶段，裂纹迅速扩展，是蠕变速率增大，当裂纹达到临界尺寸后便产生蠕变断裂。蠕变断裂金属材料在长时、高温、载荷作用下断裂，
7、大多数为沿晶断裂。一般(来自:写论文网:材料的高温变形)认为，这是由于在晶界上形成裂纹并逐渐扩展引起的。实验观察表明，在不同的应力与温度条件下，晶界裂纹的形成方式有两种。在三晶粒交汇处形成的楔形裂纹这是在较高应力和较低温度下，由于晶界滑动在三晶粒交汇处受阻，造成应力集中而形成空洞，如所示。若空洞相互连接变形成楔形裂纹。图所示为在A、B、C三晶粒交汇处形成楔形的示意。图5耐热合金中晶界上形成的空洞图6楔形裂纹形成示意在晶界上由空洞形成的晶界裂纹这是在较低应力和较高温度下形成的裂纹。这种裂纹出现在晶界上的突起部位和细小的第二相质点附近，由于晶界滑动而产生空洞，如图7所示。图7。恒拉伸速度变形：在拉
8、伸试验过程中，样品的拉伸速率保持恒定，即夹头移动速率恒定。变形速度激活能：金属发生塑性变形时，是一个热激活的过程，在此过程中金属原子发生剧烈的热运动，这需要原子跨越一个能量“门槛值”而需要的能量就称为变形激活能时效成形：时效成形是将零件成形和人工时效处理相结合的新型成形工艺.它能够改善合金的微观组织,提高材料强度,降低残余内应力水平,增强耐应力腐蚀能力,延长零件使用寿命。应变硬化：常温下钢经过塑性变形后，内部组织将发生变化，晶粒沿着变形最大的方向被拉长，晶格被扭曲，从而提高了材料的抗变形能力。这种现象称为应变硬化或加工硬化。应变速率硬化：当应变速率提高后，材料的屈服强度及拉伸极限强度都会增加。
9、二、问答1.请论述多晶体热变形激活能的理论意义，并介绍其在控制应力的蠕变变形实验中的测试方法。答：变形激活能反应材料热变形的难易程度，也是材料在热变形过程中重要的力学性能参数。通过对激活能值的分析可以推断回复机制，激活能控制塑性变形速率,动态回复和动态在结晶，激活能Q越大，变形速率越小，材料越难变形，高温塑性变形的显著特点就是变形速度受热激活过程控制，即遵从Arrhenius方程：1等温法：采用将多个样品在相同应力和不同温度条件下蠕变，测量蠕变曲线在亚稳态阶段的斜率，表示成log(?)和1/T的函数关系的形式，并将结果表示在log(?)和1/T坐标上，和实验点吻合最好的直线的斜率即为Q值。2时
10、间补偿法：在蠕变稳态阶段?可见若将表示为补偿时间?的函数，则不同温度和相同应力条件下得到的蠕变曲线相互重合，求以此来求Q值。也可将不同温度下达到给定变形?所需时间的对数表示成1/T的函数，所得直线的斜率即Q值。3变温法：?.?在恒应力作用下，在同一样品上施以极快的温度跳跃。测出T1时的蠕变速度1，温度T2.?时为2，根据式可以得出Q。该方法的优越性在于如果温度跳跃速度足够快，则可以保证样品的组织不变，故测量的是恒组织和恒应力下的激活能。但是由于试验机的热滞性，实际上很难施行快速温度跳跃。只有系统在新温度下重新达到平衡时，才能测量出有意义的Q值，而这时样品的组织亦可能变化到新的平衡状态。还可用于
11、控制速度的变形实验，此时应力是不恒定的。2.推导拉伸试验中应变速率与拉伸机夹头移动速度之间的关系。3请论述多晶体热变形激活能的理论意义，并介绍其在控制速度的热压缩变形实验中的测试方法。变形激活能反应材料热变形的难易程度，也是材料在热变形过程中重要的力学性能参数。通过对激活能值的分析可以推断回复机制，激活能控制塑性变形速率,动态回复和动态再结晶，激活能Q越大，变形速率越小，材料越难变形，高温塑性变形的显著特点就是变形速度受热激活过程控制，即遵从Arrhenius方程：.?Q?0(?,y)exp()RT.?Q?0exp()RT4.请论述多晶体热变形激活能的理论意义，并介绍其在控制速度的超塑性变形实
12、验中的测试方法。同上.?Q?0(?,y)exp()RT.?Q?0exp()RT三、判断1.在某一种金属材料的拉伸试验中，可根据不同材料的应力应变曲线弹性变形阶段斜率的大小对比其弹性极限的大小。错误，斜率=弹性模量。2.一般情况下，对于同一种金属材料，采用慢应变速率拉伸方法测试出的力学性能要稍低于常规拉伸所获得的力学性能数值。正确。四、简单计算1.采用高温慢应变速率拉伸方法研究5A90铝锂合金的变形行为，采用板形试样，试样厚2mm，宽和标距长度分别为6mm和10mm。拉伸完成后将断裂后的试样拼合测量标距部分长度为78mm，宽和厚度分别为3mm和，下表给出了计算机记录的部分载荷和位移计算：试样断裂后伸长率的工程应变和真应变。试样断裂后断面收缩率的工程应变和真应变。拉伸至位移为时伸长率的真应变与该时刻的真应力。目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
