FH9-材料的高溫力學(xué)性能

1、材料性能學(xué)材料性能學(xué)第第9 9章章 材料的高溫力學(xué)性能材料的高溫力學(xué)性能l9.1 材料的高溫蠕變材料的高溫蠕變l9.2 高溫力學(xué)性能指標及影響因素高溫力學(xué)性能指標及影響因素第第9 9章章 材料的高溫力學(xué)性能材料的高溫力學(xué)性能l室溫：l細化晶粒，加工硬化，不平衡組織（M)強化；l強度與時間關(guān)系不大。9.1 材料的高溫蠕變材料的高溫蠕變l一、蠕變過程一、蠕變過程蠕變試驗機（一）定義：材料在一定溫度/應(yīng)力下，隨時間延長，塑變緩慢增加的現(xiàn)象。lT/Tm0.3，蠕變明顯；l 碳鋼300, 合金鋼400， 高溫陶瓷Si3N41100 （二）蠕變曲線（二）蠕變曲線1、金屬陶瓷材料、金屬陶瓷材料階段-減速蠕變

2、。階段-恒速蠕變。階段-加速蠕變。2 2、高分子材料：、高分子材料： AB：可逆彈性形變。BC：高彈變形。CD：不可逆變形，縮頸斷裂。 與金屬/陶瓷不同：由彈性變形引起，可回復(fù)。不同溫度和應(yīng)力下的蠕變曲線不同溫度和應(yīng)力下的蠕變曲線 l應(yīng)力小應(yīng)力小/ /溫度低，第二階段長，甚至無第三階段；溫度低，第二階段長，甚至無第三階段； 二、蠕變機理（變形二、蠕變機理（變形/ /斷裂）斷裂）（一）蠕變變形機理：（一）蠕變變形機理：1、位錯滑移機理、位錯滑移機理：T0.5Tm，位錯熱激活。階段： 形變硬化使位錯開動阻力大減速蠕變 階段：達到平衡恒速。2 2、擴散蠕變、擴散蠕變：3 3、晶界滑動機理、晶界滑動機

3、理：高溫+外力相鄰晶界滑動。 空位的定向擴散。 陶瓷：玻璃相的粘滯流動。4 4、粘彈性機理、粘彈性機理：高分子材料：分子鏈卷曲高溫+外力伸直（熵值）l高溫長期載荷下：l金屬沿晶斷裂（晶間斷裂），晶界強度低。（二）蠕變斷裂機理：（二）蠕變斷裂機理：晶界的晶界的裂紋形成裂紋形成方式方式-二種模型：二種模型：1.晶界滑動與應(yīng)力集中模型晶界滑動與應(yīng)力集中模型2.空位聚集模型空位聚集模型1.1.晶界滑動與應(yīng)力集中模型晶界滑動與應(yīng)力集中模型三晶粒交會處形成楔形裂紋：三晶粒交會處形成楔形裂紋：晶界滑動，三晶粒交界處應(yīng)力集中 晶界晶界開裂楔形空洞高應(yīng)力高應(yīng)力和低溫度低溫度下。較低應(yīng)力低應(yīng)力和較高溫度高溫度下，

4、晶界上空位聚集形成空洞。2、空位聚集模型空位聚集模型該斷裂由擴散擴散控制低溫下空位擴散很慢，觀察不到斷裂的發(fā)生。高溫蠕變斷口形貌 l表面出現(xiàn)龜裂 ；l高溫氧化膜；l冰糖花樣沿晶斷裂。 9.2 9.2 高溫力學(xué)性能指標及其影響因素高溫力學(xué)性能指標及其影響因素l蠕變極限、持久強度、剩余應(yīng)力等 （一）蠕變極限：（一）蠕變極限：不允許過量蠕變變形過量蠕變變形的抗力（與s相似）。在溫度T下，產(chǎn)生規(guī)定穩(wěn)態(tài)蠕變速率 的最大應(yīng)力。l在給定溫度T和時間t下，產(chǎn)生蠕變應(yīng)變?nèi)渥儜?yīng)變的最大應(yīng)力。500，10萬小時產(chǎn)生1% (AT)蠕變應(yīng)變的最大應(yīng)力為100Mpa 。兩種極限間的關(guān)系：選用：蠕變速率大，時間短： 階段比例大，階段難測。蠕變速率小，時間長： 階段比例小，階段易測。選用：（二）持久強度（二）持久強度：在一定溫度和規(guī)定時間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂蠕變斷裂的最大應(yīng)力（與b相似）。規(guī)定時間：設(shè)計壽命規(guī)定時間：設(shè)計壽命鍋爐、汽輪機：數(shù)萬、數(shù)10萬 （104105 h） 航空噴氣發(fā)動機：幾百1000小時（102103 h）（三）松弛穩(wěn)定性（剩余應(yīng)力，松弛應(yīng)力）（三）松弛穩(wěn)定性（剩余應(yīng)力，松弛應(yīng)力）材料抵抗應(yīng)力松弛的能力松弛穩(wěn)定性。松弛應(yīng)力：SO 剩余壓力：Sh 同條件下，Sh越高，松弛穩(wěn)定性越好。四影響蠕變性能的主要因素（自學(xué)）