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1、第七章金属高温力学性能本章主要内容双高温蠕变性能么其他高温力学性能在航空航天、能源和化工等工业领域,许多机件是在高温下长期服役的(如高压蒸汽锅炉、汽轮机、发动机及化工炼油设备等;能的影响很大。温度对材料的力学性能影响很大(1强度极限随温度上升而下降;(2)断袱方式由穿晶断裂变为沿晶断裂;(3)常温强化手段失效;(4韧脂特性发生转变。么时间是影响材料高温性能的又一重要因素(1)力学性能表现出时间效应:强度极限随时间的延长而下降。约比温度,7T广试验温度Tn一材料熔点当TXTn0.4-0.5时为高温,反之为侥温第一节高温蝎变性能材料在高温下力学行为的一个重蠕变:材料在长时间的恒温,恒载荷作用下缓慢
2、地产生塑性变形的现象,这种现象导致的材料断裂称为蠕变断裂一、蠕变的一般规律1蠕变发生在任何温度。低温时不明显,高温时必须考虑2)蠕变过程可以分成三个阶段。要特点是产生蠕变。s一寺闽!金属、陶瓷的蠕变曲线第I阶段“减速蠕变阶段,开始的蠕变速率很大,随着时间的延长,蠕变速率降低,在点,蠕变速率达到最小值第II阶段“恒速蠕变阶段,蠕|变速率不变(稳态蠕变阶段【),表示材料的蠕变速率为|,常数第III阶段“加速蠕变阶段.蠕讥陋!变速率。0点发生蠕变断袱一-蠕变与时间的关系可表示为:8=50+一(+DHE+h(D3)蠕变过程受温度、应力影响应发E(a)等温曲线(adaa017(b)等应力曲线(T。TTT
3、1)二、蠕变变形及断裂机理1.螂变变形机理位错滑移刀型佐错技移克服限碍模型_奚-7丁材料的塑性变形由位锦滢移引起,当,sRgeg,一化、位错运动到一定程度后,位错运动会受阻一一口一塞积,常温下如果要继续滑移,必须加大一一志载荷。但在高温平、由了温度的升寇;颞-入一揍帜)子和空位热潘活增加,位错可以克服棠些88,_箭钞夕障碍得以运动,继续产生塑性变形。由于a)迫越障碍在新的滑移面上运动Cb)被塔积位错数量河少,位锦源的反作用力尿李伟林纳减少,位错源可以重新开动,位错得以增殖,产生蠕变变形。微观机理与宏观规律的对应关系:在蠕变的第阶段,由于蠕变变形逐渐产生硬化,使位错源开动的阻力和位错滑动的阻力逐
4、渐增大,致使蠕变速率不断降低,形成减速蠕变阶段。在第阶段,变形硬化的不断发展,促进了动态回复的发生,材料不断软化,当变形砥北=回复软化速辣时蝙变速率为一常数,恒速蠕变阶段。(2)扩散蠕变机理较高温度下,原子和空位可以发生热激活扩散,在不受外力的情况下,扩散方向是随机的。但是在外力作用下,晶体内部产生不均匀应力场,原子和空穴在不同位置具有不同势能在拉应力下,空位在A、B位置的势能高于C、D位置,所以空位会往C、D位置扩扩散蟀变机理示意图散。原子扩散方向相反。虚线:原孔扩散方向实线:空位扩散方向(3)晶界滑动晶界在外力作用下,会发生相对滑动变形,在常温下可以忽略不计,但在高温下相对滑动会引起明显的塑性变形,产生蠕变。(4粘弹性机理高分子材料在恒定应力下,分孙链田卷曲状态逐淋伸展,发生蠕变变形。
