FH9-材料的高温力学性能

1、材料性能学材料性能学第第9 9章章 材料的高温力学性能材料的高温力学性能l9.1 材料的高温蠕变材料的高温蠕变l9.2 高温力学性能指标及影响因素高温力学性能指标及影响因素第第9 9章章 材料的高温力学性能材料的高温力学性能l室温：l细化晶粒，加工硬化，不平衡组织（M)强化；l强度与时间关系不大。9.1 材料的高温蠕变材料的高温蠕变l一、蠕变过程一、蠕变过程蠕变试验机（一）定义：材料在一定温度/应力下，随时间延长，塑变缓慢增加的现象。lT/Tm0.3，蠕变明显；l 碳钢300, 合金钢400， 高温陶瓷Si3N41100 （二）蠕变曲线（二）蠕变曲线1、金属陶瓷材料、金属陶瓷材料阶段-减速蠕变

2、。阶段-恒速蠕变。阶段-加速蠕变。2 2、高分子材料：、高分子材料： AB：可逆弹性形变。BC：高弹变形。CD：不可逆变形，缩颈断裂。 与金属/陶瓷不同：由弹性变形引起，可回复。不同温度和应力下的蠕变曲线不同温度和应力下的蠕变曲线 l应力小应力小/ /温度低，第二阶段长，甚至无第三阶段；温度低，第二阶段长，甚至无第三阶段； 二、蠕变机理（变形二、蠕变机理（变形/ /断裂）断裂）（一）蠕变变形机理：（一）蠕变变形机理：1、位错滑移机理、位错滑移机理：T0.5Tm，位错热激活。阶段： 形变硬化使位错开动阻力大减速蠕变 阶段：达到平衡恒速。2 2、扩散蠕变、扩散蠕变：3 3、晶界滑动机理、晶界滑动机

3、理：高温+外力相邻晶界滑动。 空位的定向扩散。 陶瓷：玻璃相的粘滞流动。4 4、粘弹性机理、粘弹性机理：高分子材料：分子链卷曲高温+外力伸直（熵值）l高温长期载荷下：l金属沿晶断裂（晶间断裂），晶界强度低。（二）蠕变断裂机理：（二）蠕变断裂机理：晶界的晶界的裂纹形成裂纹形成方式方式-二种模型：二种模型：1.晶界滑动与应力集中模型晶界滑动与应力集中模型2.空位聚集模型空位聚集模型1.1.晶界滑动与应力集中模型晶界滑动与应力集中模型三晶粒交会处形成楔形裂纹：三晶粒交会处形成楔形裂纹：晶界滑动，三晶粒交界处应力集中 晶界晶界开裂楔形空洞高应力高应力和低温度低温度下。较低应力低应力和较高温度高温度下，

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该断裂由扩散扩散控制低温下空位扩散很慢，观察不到断裂的发生。高温蠕变断口形貌 l表面出现龟裂 ；l高温氧化膜；l冰糖花样沿晶断裂。 9.2 9.2 高温力学性能指标及其影响因素高温力学性能指标及其影响因素l蠕变极限、持久强度、剩余应力等 （一）蠕变极限：（一）蠕变极限：不允许过量蠕变变形过量蠕变变形的抗力（与s相似）。在温度T下，产生规定稳态蠕变速率 的最大应力。l在给定温度T和时间t下，产生蠕变应变蠕变应变的最大应力。500，10万小时产生1% (AT)蠕变应变的最大应力为100Mpa 。两种极限间的关系：选用：蠕变速率大，时间短： 阶段比例大，阶段难测。蠕变速率小，时间长： 阶段比例小，阶段易测。选用：（二）持久强度（二）持久强度：在一定温度和规定时间内，不发生蠕变断裂蠕变断裂的最大应力（与b相似）。规定时间：设计寿命规定时间：设计寿命锅炉、汽轮机：数万、数10万 （104105 h） 航空喷气发动机：几百1000小时（102103 h）（三）松弛稳定性（剩余应力，松弛应力）（三）松弛稳定性（剩余应力，松弛应力）材料抵抗应力松弛的能力松弛稳定性。松弛应力：SO 剩余压力：Sh 同条件下，Sh越高，松弛稳定性越好。四影响蠕变性能的主要因素（自学）