第八章材料的蠕变ppt课件.ppt

在航空航天、能源化工等工业领域，许多构件是在高温下长期服役的，如发动机、锅炉、炼油设备等，它们对材料的高温力学性能提出了很高的要求．正确地评价材料、合理地使用材料、研究新的耐高温材料，成为上述工业发展和材料科学研究的重要任务之一。
以航空发动机为例，目前正朝着推力大、耗能低、推重比高和使用寿命长的方向发展。这就要求提高压气机增压比和涡轮前的进口温度等措施来实现，需采用良好高温性能的材料制造涡***、叶片等构件。很明显，材料的高温性能是制约上述发展的重要因素。
第8章 材料的蠕变
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温度对材料的力学性能影响很大，而且不同材料的力学性能随温度变化的规律不同。
金属材料：随着 温度 T 的升高----
强度极限逐渐降低。
断裂方式由穿晶断裂逐渐向沿晶断裂过渡。
常温下可用来强化材料的手段，如加工硬化、固溶强化及沉淀强化等，强化效果逐渐削弱甚至消失。
陶瓷材料：
常温下脆性断裂；而在高温，借助于外力和热激活作用，变形的一些障碍得以克服，材料内部质点发生不可逆的微观位移，陶瓷也能变为半塑性材料。
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时间也是影响材料高温力学性能的重要因素。
常温(RT)：时间对材料的力学性能几乎没有影响（普通环境）。
高温(HT)：力学性能表现出时间效应。
例：很多金属材料在高温短时拉伸试验时，塑性变形的机制是晶内滑移，从而发生穿晶的韧性断裂。而在应力的长时间作用下，即使应力不超过屈服强度，也会发生晶界滑动，导致沿晶的脆性断裂。进而使高温下金属的强度随时间延长而降低。
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温度的高低：相对于材料熔点而言。
一般地：
高温：T／Tm > ～
低温：T／Tm <
T ：试验温度，
Tm：材料熔点，(K)
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部分金属熔点与高温的含义
Tm TL
Pb ： ℃ 20℃
Mg ： 650℃ 20℃
Cu ： 1083℃ 160℃
Fe ： 1536℃ 341℃
W ： 3410℃ 1091℃
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蠕变现象和蠕变曲线
蠕变（Creep）：
材料在长时间的恒温、恒应力作用下缓慢地产生塑性变形的现象。
蠕变断裂：由于蠕变变形而最后导致的材料断裂。
蠕变现象
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蠕变的温度
在应力作用下，蠕变可以发生在任何温度。
低温时，蠕变效应不明显，可以不考虑。
T>，蠕变效应比较显著，此时需要考虑蠕变的影响。因此，工程上把T≥。
不同的材料，出现明显蠕变的温度不同。例如：碳钢超过300℃、合金钢超过400℃就出现蠕变效应，而高熔点的陶瓷材料在1100℃以上也不发生明显蠕变。
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典型的蠕变曲线
瞬时应变
蠕变速率
减速蠕变
恒速蠕变
加速蠕变
蠕变
断裂
恒温、恒应力条件
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第 I 阶段：AB段，减速蠕变阶段(过渡蠕变阶段)。开始的蠕变速率很大，随着时间的延长，蠕变速率逐渐减小，到B点，蠕变速率达到最小值；
第Ⅱ阶段：BC段，恒速蠕变阶段(稳态蠕变阶段)。特点是蠕变速率几乎不变。一般可以表示为材料的蠕变速率。
第Ⅲ阶段：CD段，加速蠕变阶段(失稳蠕变阶段)，随着时间的延长，蠕变速率逐渐增大，到D点发生蠕变断裂。
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蠕变时应变与时间的关系：
 ＝ 0＋ f(t) + Dt + (t)
0 ：瞬时应变；
f(t)：减速蠕变；
Dt ：恒速蠕变；
(t)：加速蠕变。
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