文档介绍：1 第七章材料的高温力学性能第七章材料的高温力学性能§7-1 高温蠕变性能§7-2其他高温力学性能 2 第七章材料的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主要任务之一。引言 3 第七章材料的高温力学性能温度对材料的力学性能影响很大,而且材料的力学性能随温度的变化规律各不相同。如金属材料随着温度的升高,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。时间是影响材料高温力学性能的另一重要因素,在常温下,时间对材料的力学性能几乎没有影响,而在高温时, 力学性能就表现出了时间效应。所谓温度的高低,是相对于材料的熔点而言的,一般用“约比温度(T/T m)”来描述,其中, T为试验温度, T m为材料熔点,都采用热力学温度表示。当T/T m> - 时为高温,反之则为低温。 4 第七章材料的高温力学性能§7 -1高温蠕变性能材料在高温下力学行为的一个重要特点就是产生蠕变。所谓蠕变就是材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产生塑性变形的现象。由于这种变形而最后导致材料的断裂称为蠕变断裂。严格地讲,蠕变可以发生在任何温度, 在低温时,蠕变效应不明显,可以不予考虑;当约比温度大于 时, 蠕变效应比较显著,此时必须考虑蠕变的影响,如碳钢超过300 ℃、合金钢超过 400 ℃,就必须考虑蠕变效应。一、蠕变的一般规律 5 第七章材料的高温力学性能§7 -1高温蠕变性能蠕变过程可以用蠕变曲线来描述。对于金属材料和陶瓷材料,典型的蠕变曲线如图 7-1 所示。 OA 线段是施加载荷后,试样产生的瞬时应变ε o,不属于蠕变。一、蠕变的一般规律 6 第七章材料的高温力学性能§7 -1高温蠕变性能曲线上任一点的斜率,表示该点的蠕变速率(ε=d ε/ dt)按照蠕变速率的变化,可将蠕变过程分为3个阶段。一、蠕变的一般规律第Ⅰ阶段; AB 段,称为减速蠕变阶段(又称过渡蠕变阶段)。第Ⅱ阶段: BC 段,称为恒速蠕变阶段(又称稳态蠕变阶段)。第Ⅲ阶段: CD 段,称为加速蠕变阶段(又称为失稳蠕变阶段)。 7 第七章材料的高温力学性能§7 -1高温蠕变性能蠕变曲线随应力的大小和温度的高低而变化,如图所示,在恒温下改变应力,或在恒定应力下改变温度,蠕变曲线都将发生变化。当减小应力或降低温度时,蠕变第Ⅱ阶段延长,甚至不出现第Ⅲ阶段。一、蠕变的一般规律 8 第七章材料的高温力学性能§7 -1高温蠕变性能当增加应力或提高温度时,蠕变第Ⅱ阶段缩短,甚至消失,试样经过减速蠕变后很快进入第Ⅲ阶段而断裂。一、蠕变的一般规律 9 第七章材料的高温力学性能高分子材料由于其粘弹性决定了与金属材料、陶瓷材料不同的蠕变特性,蠕变曲线也可分为 3个阶段。?第Ⅰ阶段: AB 段,为可逆形变阶段,是普通的弹性变形,即应力和应变成正比; ?第Ⅱ阶段: BC 段,为推迟的弹性变形阶段,也称高弹性变形发展阶段; ?第Ⅲ阶段: CD 段,为不可逆变形阶段,是以较小的恒定应变速率产生变形,到后期,会产生缩颈,发生蠕变断裂。 10 第七章材料的高温力学性能§7 -1高温蠕变性能弹性变形引起的蠕变,当载荷去除后,可以发生回复, 称为蠕变回复,这是高分子材料的蠕变与其他材料的不同之一。材料不同或试验条件不同时,蠕变曲线的 3个阶段的相对比例会发生变化,但总的特征是相似的。一、蠕变的一般规律