第八章
蠕变极限的两种表达方式:1. 在规定温度(t)下,使试样在规定时间内产生的稳态蠕变速率( )不超过规定值的最大应力(σt )。ζ6001X10-5=60MPa表示温度为600℃,稳定蠕变速率为1X10-5%/h的蠕变极限为60MPa。2.在规定温度(t)下和实验时间(η)内,是试样产生的蠕变总伸长率(δ)不超过规定的最大值 σtδ/τ。ζ5001/105=100MPa,表示材料在500℃,105h后总的生产率位1%的蠕变极限为100MPa。持久强度极限的表达式在规定温度(t)下,达到规定的持续时间(η)而不发生断裂的最大应力(σtτ )。ζ7001X103=30MPa表示温度为700℃、1000h的持续强度极限为30MPa。
四、影响金属高温力学性能的主要因素由蠕变断裂机理可知要降低蠕变速度提高蠕变极限,必须控制位错攀移的速度;要提高断裂抗力,即提高持久强度,必须抑制晶界的滑动,也就是说要控制晶内和晶界的扩散过程。(一)合金化学成分的影响 耐热钢及合金的基体材料一般选用熔点高、自扩散激活能大或层错能低的金属及合金。熔点愈高的金属自扩散愈慢层错能降低易形成扩展位错弥散相能强烈阻碍位错的滑移与攀移在基体金属中加入(高熔点、半径差距大)的铬、钼、钨、铌等元素形成固溶体 固溶强化 降低层错能,易形成扩展位错。 加入能形成弥散相的合金元素 弥散强化阻碍位错的滑移 加入增加晶界扩散激活能的元素(硼、稀土等)阻碍晶界滑动增大晶界裂纹面的表面能二)冶炼工艺的影响 减少钢中的夹杂物和某些缺陷 合金定向生长(减少横向晶界)(三)热处理工艺的影响对于珠光体耐热钢,一般用正火加回火。正火温度较高,促使碳化物较充分而均匀地溶入奥氏体 回火温度应高于使用温度100~150℃以上,以提高其在使用温度下的组织稳定性。对于奥氏体耐热钢,一般进行固溶处理和时效 获得适当的晶粒度 改善强化相的分布状态(四)晶粒度的影响 当使用温度低于等强温度时,细晶钢有较高的强度;当使用温度高于等强温度时,粗晶钢有较高的蠕变极限和持久强度极限。但晶粒太大会降低材料的塑性和韧度 晶粒度要均匀,否则在大小晶粒交界处易产生应力集中而形成裂纹。(高温下金属材料的韧脆变化有和特征?断裂路径变化有何变化?结合等强温度分析晶粒大小对金属材料高温力学性能的影响。)结合等强温度分析晶粒大小对金属材料高温力学性能(韧脆变化、断裂路径、蠕变极限和持久强度极限)的影响。韧脆变化:高温短时加载时,金属的塑性增加。高温长时加载时,塑性降低,缺口敏感度增加,呈现脆断现象。断裂路径变化:常温下的穿晶断裂转变为沿晶断裂。原因:温度升高时晶粒强度和晶界强度都降低,但晶界强度降低较快。等强温度(TE):晶粒强度与晶界强度相等的温度
(四)晶粒度的影响
当使用温度低于等强温度时,细晶钢有较高的强度;当使用温度高于等强温度时,粗晶钢有较高的蠕变极限和持久强度极限。但晶粒太大会降低材料的塑性和韧度 晶粒度要均匀,否则在大小晶粒交界处易产生应力集中而形成裂纹。
第九章
银纹:非晶态聚合物的某些薄弱区,因拉应力塑性变形,在其表面和内部出现闪亮的、细长形的“类裂纹”----银纹。玻璃态:温度低于玻璃化温度时,聚合物所处于的状态即为玻璃态。3.线型非晶态聚合物力学性能的三态是什么?各有何特点? 答:一、玻璃态下的变形硬玻璃态温度低于脆化温度tb,聚合物处于硬玻璃态。其应力应变曲线只有弹性变形阶段,且伸长很小、断口与与拉力方向垂直。弹性模量比其他状态的大,无弹性滞后。为普弹性变形。软玻璃态当温度处于tb-tg之间时,聚合物处于玻璃态。(普弹变形、受迫高弹变形、沿外力再取向)
二、高弹态下的变形
温度处于tg-tf间时,聚合物处于高弹态。室温下处于高弹态的聚合物称为橡胶。其力学性能特点是具有高弹性。在外力作用下,长链通过链段调整构象是原卷曲的链沿拉应力方向伸长,宏观上表现为很大的弹性。在外力去除时,接点及扭结的趋势使得聚合物链又回复到卷曲状态,宏观变形消失。高弹性与交联度有关 交联少----产生塑性变形 交联多----弹性下降,弹性模量和硬度增加。三、粘流态下的变形温度高于tf时,聚合物分子链在外力作用下可进行整体相对滑动,呈粘性滑动,导致不可逆永久变形。通常把这种无屈服应力出现的流动变形称为粘性。