第7章-材料的高溫力學(xué)性能學(xué)課件

金屬高溫力學(xué)性能第七章本章主要內(nèi)容高溫蠕變性能其他高溫力學(xué)性能金屬高溫力學(xué)性能第七章本章主要內(nèi)容高溫蠕變性能在航空航天、能源和化工等工業(yè)領(lǐng)域，許多機(jī)件是在高溫下長(zhǎng)期服役的（如高壓蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)及化工煉油設(shè)備等），溫度和高溫下的持續(xù)時(shí)間對(duì)金屬力學(xué)性能的影響很大。在航空航天、能源和化工等工業(yè)領(lǐng)域，許多機(jī)件是約比溫度：T/Tm

T—試驗(yàn)溫度

Tm—材料熔點(diǎn)當(dāng)T/Tm＞0.4-0.5時(shí)為高溫，反之為低溫時(shí)間是影響材料高溫性能的又一重要因素溫度對(duì)材料的力學(xué)性能影響很大（1）強(qiáng)度極限隨溫度上升而下降；（2）斷裂方式由穿晶斷裂變?yōu)檠鼐嗔?；?）常溫強(qiáng)化手段失效；（4）韌脆特性發(fā)生轉(zhuǎn)變。（1）力學(xué)性能表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng)：強(qiáng)度極限隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。約比溫度：T/Tm時(shí)間是影響材料高溫性能的又一重要因素溫度第一節(jié)高溫蠕變性能金屬、陶瓷的蠕變曲線蠕變：

材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫，恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象導(dǎo)致的材料斷裂稱為蠕變斷裂一、蠕變的一般規(guī)律材料在高溫下力學(xué)行為的一個(gè)重要特點(diǎn)是產(chǎn)生蠕變。1）蠕變發(fā)生在任何溫度。低溫時(shí)不明顯，高溫時(shí)必須考慮。2）蠕變過(guò)程可以分成三個(gè)階段。第一節(jié)高溫蠕變性能金屬、陶瓷的蠕變曲線蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)第I階段

減速蠕變階段，開(kāi)始的蠕變速率很大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，蠕變速率降低，在B點(diǎn)，蠕變速率達(dá)到最小值第II階段恒速蠕變階段，蠕變速率不變（穩(wěn)態(tài)蠕變階段），表示材料的蠕變速率為常數(shù)第III階段加速蠕變階段，蠕變速率↑，D點(diǎn)發(fā)生蠕變斷裂蠕變與時(shí)間的關(guān)系可表示為：第I階段減速蠕變階段，開(kāi)始的蠕變速率很大，隨著時(shí)間的延（a)等溫曲線（σ4﹥?chǔ)?

﹥

σ2

﹥

σ1）

(b)等應(yīng)力曲線（T4

﹥T3

﹥T2﹥T1）3）蠕變過(guò)程受溫度、應(yīng)力影響（a)等溫曲線（σ4﹥?chǔ)?﹥?chǔ)?﹥?chǔ)?）3）蠕(1)位錯(cuò)滑移（a）逾越障礙在新的滑移面上運(yùn)動(dòng)（b）與臨近滑移面上的異號(hào)位錯(cuò)反應(yīng)（c）形成小角晶界（d）消失于大角晶界刃型位錯(cuò)攀移克服障礙模型材料的塑性變形由位錯(cuò)滑移引起，當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到一定程度后，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)會(huì)受阻塞積，常溫下如果要繼續(xù)滑移，必須加大載荷。但在高溫下，由于溫度的升高，原子和空位熱激活增加，位錯(cuò)可以克服某些障礙得以運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)產(chǎn)生塑性變形。由于被塞積位錯(cuò)數(shù)量減少，位錯(cuò)源的反作用力減少，位錯(cuò)源可以重新開(kāi)動(dòng)，位錯(cuò)得以增殖，產(chǎn)生蠕變變形。二、蠕變變形及斷裂機(jī)理1.蠕變變形機(jī)理(1)位錯(cuò)滑移（a）逾越障礙在新的滑移面上運(yùn)動(dòng)（b）與臨近滑在蠕變的第Ⅰ階段，由于蠕變變形逐漸產(chǎn)生硬化，使位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)的阻力和位錯(cuò)滑動(dòng)的阻力逐漸增大，致使蠕變速率不斷降低，形成減速蠕變階段。在第Ⅱ階段，變形硬化的不斷發(fā)展，促進(jìn)了動(dòng)態(tài)回復(fù)的發(fā)生，材料不斷軟化，當(dāng)變形硬化速率＝回復(fù)軟化速率時(shí)，蠕變速率為一常數(shù)，恒速蠕變階段。微觀機(jī)理與宏觀規(guī)律的對(duì)應(yīng)關(guān)系：在蠕變的第Ⅰ階段，由于蠕變變形逐漸產(chǎn)生硬化，使位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)的阻

擴(kuò)散蠕變機(jī)理示意圖虛線：原子擴(kuò)散方向?qū)嵕€：空位擴(kuò)散方向(2)擴(kuò)散蠕變機(jī)理較高溫度下，原子和空位可以發(fā)生熱激活擴(kuò)散，在不受外力的情況下，擴(kuò)散方向是隨機(jī)的。但是在外力作用下，晶體內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力場(chǎng)，原子和空穴在不同位置具有不同勢(shì)能。在拉應(yīng)力下，空位在A、B位置的勢(shì)能高于C、D位置，所以空位會(huì)往C、D位置擴(kuò)散。原子擴(kuò)散方向相反。(2)擴(kuò)散蠕變機(jī)理較高溫度下，原子和空位可以發(fā)生熱激活擴(kuò)散，(3)晶界滑動(dòng)晶界在外力作用下，會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)變形，在常溫下可以忽略不計(jì)，但在高溫下相對(duì)滑動(dòng)會(huì)引起明顯的塑性變形，產(chǎn)生蠕變。(4)粘彈性機(jī)理高分子材料在恒定應(yīng)力下，分子鏈由卷曲狀態(tài)逐漸伸展，發(fā)生蠕變變形。(3)晶界滑動(dòng)晶界在外力作用下，會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)變形，在常溫下蠕變斷裂有兩種情況：1）一種情況是對(duì)于不含裂紋的高溫機(jī)件，在高溫長(zhǎng)期服役過(guò)程中，由于蠕變裂紋均勻萌生和擴(kuò)展以及顯微結(jié)構(gòu)變化引起的蠕變抗力的降低引起的斷裂；2）另一種情況是高溫工程機(jī)件中，原來(lái)就存在裂紋，其斷裂由主裂紋的擴(kuò)展引起。2.蠕變斷裂機(jī)理蠕變斷裂有兩種情況：1）一種情況是對(duì)于不含裂紋的高溫機(jī)件，在晶間斷裂時(shí)蠕變斷裂的普遍形式。因?yàn)楦邷叵?，晶界?qiáng)度比晶內(nèi)強(qiáng)度更快地下降。通常將晶內(nèi)強(qiáng)度和晶界強(qiáng)度相等的溫度稱為等強(qiáng)溫度。模型：(1)晶界滑動(dòng)和應(yīng)力集中在蠕變溫度下，持續(xù)的載荷將導(dǎo)致位于最大切應(yīng)力方向的晶界滑動(dòng)，這種滑動(dòng)必然在三晶粒交界處應(yīng)力集中，如果這種應(yīng)力集中不能被滑動(dòng)晶界前方晶粒的塑性變形或晶界遷移所松弛，那么當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到晶界的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，在三晶粒交界處必然發(fā)生開(kāi)裂，形成空洞。楔形空洞形成示意圖晶間斷裂時(shí)蠕變斷裂的普遍形式。因?yàn)楦邷叵拢Ы鐝?qiáng)度比晶內(nèi)強(qiáng)度

(2)空位聚集模型在垂直于拉應(yīng)力的晶界，當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)臨界值時(shí)，通過(guò)空位聚集的方式萌生空洞。在應(yīng)力作用下，空位由晶內(nèi)和沿晶界繼續(xù)向空洞處擴(kuò)散，使空洞長(zhǎng)大并相互連接形成裂紋。裂紋形成后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，裂紋不斷擴(kuò)展，達(dá)到臨界值時(shí)，材料發(fā)生蠕變斷裂。空位聚集形成空洞示意圖(2)空位聚集模型在垂直于拉應(yīng)力的晶界，當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)臨界值三、蠕變性能指標(biāo)1.蠕變極限蠕變極限、持久強(qiáng)度、松弛穩(wěn)定性1)在給定溫度下，使試樣在蠕變第二階段產(chǎn)生規(guī)定穩(wěn)態(tài)蠕變速率的最大應(yīng)力,定義為蠕變極限，記作兩種表示方法：例如：表示在500攝氏度的條件下，第二階段的穩(wěn)定蠕變速率等于1e-5%/h的蠕變極限為80MPa。三、蠕變性能指標(biāo)1.蠕變極限蠕變極限、持久強(qiáng)度、松弛穩(wěn)定性12)在給定溫度和時(shí)間的條件下，使試樣產(chǎn)生規(guī)定的蠕變應(yīng)變的最大應(yīng)力，定義為蠕變極限，記作，例如：表示在500攝氏度的條件下，10000h產(chǎn)生1％的蠕變應(yīng)變的蠕變極限為100MPa2)在給定溫度和時(shí)間的條件下，使試樣產(chǎn)生規(guī)定的蠕變應(yīng)變的最經(jīng)驗(yàn)公式：正常測(cè)試材料蠕變極限方法：在同一溫度、不同應(yīng)力下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，測(cè)出不少于4條蠕變曲線，求出蠕變曲線第二階段的斜率。經(jīng)驗(yàn)公式：正常測(cè)試材料蠕變極限方法：材料在一定的溫度下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂的最大應(yīng)力，記作：例：表示材料在600℃下工作1000h的持久強(qiáng)度為200MPa經(jīng)驗(yàn)公式：2:持久強(qiáng)度材料在一定的溫度下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂的最

一些高溫下工作的緊固零件（如汽輪機(jī)缸蓋或法蘭盤(pán)上的緊固螺栓）原具有初始緊固應(yīng)力σi,相應(yīng)地產(chǎn)生彈性形變?yōu)棣襥/E，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后緊固應(yīng)力不斷下降，從而會(huì)產(chǎn)生蒸汽泄漏。在鐵軌螺栓檢修，橡膠帶彈性等場(chǎng)合常遇到。3.松弛穩(wěn)定性材料在恒變形條件下，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，彈性應(yīng)力逐漸降低的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛（由蠕變引起）?，F(xiàn)象:一些高溫下工作的緊固零件（如汽輪機(jī)缸蓋或法蘭盤(pán)上的緊應(yīng)力松弛現(xiàn)象是在溫度和總應(yīng)變量不變的情況下，由于彈性變形不斷地轉(zhuǎn)化為塑性變形，即逐漸發(fā)生蠕變，從而使初始應(yīng)力不斷下降。應(yīng)力松弛是蠕變的結(jié)果。剩余應(yīng)力σsh是評(píng)價(jià)材料應(yīng)力松弛穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)。剩余應(yīng)力愈高，其松弛穩(wěn)定性愈好。應(yīng)力松弛現(xiàn)象是在溫度和總應(yīng)變量不變的情況下，由于彈性變四.影響蠕變性能的主要因素1.內(nèi)部因素（1）化學(xué)成分

一般選用熔點(diǎn)高、自擴(kuò)散激活能大和層錯(cuò)能低的元素及合金。在金屬基體中加入合金元素，如果是形成固溶體，除能產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，還因?yàn)楹辖鹪厥箤渝e(cuò)能降低，易形成擴(kuò)展位錯(cuò)，且溶質(zhì)原子與溶劑原子的結(jié)合力較強(qiáng)，增大了擴(kuò)散激活能，從而提高了蠕變極限。如果是形成彌散相的合金元素，則由于彌散相能阻礙位錯(cuò)的滑移，提高高溫強(qiáng)度。陶瓷材料，由于是共價(jià)鍵或離子鍵結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的方向性，滑移過(guò)程會(huì)受到很強(qiáng)的靜電排斥力作用，因此具有較強(qiáng)的抗蠕變能力。高分子材料的抗蠕變性能較弱。四.影響蠕變性能的主要因素1.內(nèi)部因素（1）化學(xué)成分一般選（2）組織結(jié)構(gòu)

金屬材料采用不同的熱處理工藝，可以改變組織結(jié)構(gòu)，從而改變熱激活的難易程度。如珠光體耐熱鋼，一般采用正火加高溫回火工藝，正火溫度高，以促使碳化物充分而均勻地溶解在奧氏體中，回火溫度應(yīng)高于使用溫度100-150度，以提高在使用溫度下的組織穩(wěn)定性。（3）晶粒尺寸

細(xì)化晶粒在常溫下可以同時(shí)提高材料強(qiáng)度、硬度和韌性。但在高溫下，其影響不確定。當(dāng)使用溫度低于等強(qiáng)溫度時(shí)，細(xì)化晶粒可以提高鋼的強(qiáng)度；當(dāng)使用溫度高于等強(qiáng)溫度時(shí)，粗化晶?？梢蕴岣咪摰娜渥儤O限和持久強(qiáng)度。（2）組織結(jié)構(gòu)金屬材料采用不同的熱處理工藝，可以改變組織結(jié)2.外部因素（1）應(yīng)力

材料的蠕變性能和蠕變速率主要取決于應(yīng)力水平，高應(yīng)力水平下蠕變速率高，低應(yīng)力水平下蠕變速率低。（2）溫度

材料蠕變是熱激活過(guò)程，蠕變激活能和擴(kuò)散激活能的相對(duì)關(guān)系，影響著蠕變機(jī)制。2.外部因素（1）應(yīng)力材料的蠕變性能和蠕變速率主要取決于應(yīng)二、其他高溫力學(xué)性能1.高溫短時(shí)拉伸性能試樣按常溫試驗(yàn)要求制備，裝入電爐中，兩端用特制的連桿引出爐外，夾在試驗(yàn)機(jī)夾頭上。為了準(zhǔn)確測(cè)量試樣溫度，最好將熱電偶的熱接點(diǎn)用石棉繩綁在試樣標(biāo)距部分。加熱到規(guī)定溫度后，保溫時(shí)間不少于15min，然后進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。二、其他高溫力學(xué)性能1.高溫短時(shí)拉伸性能試樣按常溫試驗(yàn)要求2.高溫下材料的粘性流動(dòng)性能高分子材料隨溫度的變化可處于玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)3種狀態(tài)。3.高溫硬度2.高溫下材料的粘性流動(dòng)性能高分子材料隨溫度的變化3.高溫硬4.高溫疲勞性能溫度上升，疲勞強(qiáng)度下降與時(shí)間有關(guān)疲勞強(qiáng)度、持久強(qiáng)度與溫度的關(guān)系4.高溫疲勞性能溫度上升，疲勞強(qiáng)度下降疲勞強(qiáng)度、持久強(qiáng)度與溫另一種形式(應(yīng)力集中模型）晶界滑動(dòng)和晶內(nèi)滑移在晶界形成交截，使晶界曲折。曲折的晶界和晶界夾雜物阻礙晶界滑動(dòng)，引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致空洞形成。

晶界曲折和夾雜物處空洞形成示意圖另一種形式(應(yīng)力集中模型）金屬高溫力學(xué)性能第七章本章主要內(nèi)容高溫蠕變性能其他高溫力學(xué)性能金屬高溫力學(xué)性能第七章本章主要內(nèi)容高溫蠕變性能在航空航天、能源和化工等工業(yè)領(lǐng)域，許多機(jī)件是在高溫下長(zhǎng)期服役的（如高壓蒸汽鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)及化工煉油設(shè)備等），溫度和高溫下的持續(xù)時(shí)間對(duì)金屬力學(xué)性能的影響很大。在航空航天、能源和化工等工業(yè)領(lǐng)域，許多機(jī)件是約比溫度：T/Tm

T—試驗(yàn)溫度

Tm—材料熔點(diǎn)當(dāng)T/Tm＞0.4-0.5時(shí)為高溫，反之為低溫時(shí)間是影響材料高溫性能的又一重要因素溫度對(duì)材料的力學(xué)性能影響很大（1）強(qiáng)度極限隨溫度上升而下降；（2）斷裂方式由穿晶斷裂變?yōu)檠鼐嗔?；?）常溫強(qiáng)化手段失效；（4）韌脆特性發(fā)生轉(zhuǎn)變。（1）力學(xué)性能表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng)：強(qiáng)度極限隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。約比溫度：T/Tm時(shí)間是影響材料高溫性能的又一重要因素溫度第一節(jié)高溫蠕變性能金屬、陶瓷的蠕變曲線蠕變：

材料在長(zhǎng)時(shí)間的恒溫，恒載荷作用下緩慢地產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象導(dǎo)致的材料斷裂稱為蠕變斷裂一、蠕變的一般規(guī)律材料在高溫下力學(xué)行為的一個(gè)重要特點(diǎn)是產(chǎn)生蠕變。1）蠕變發(fā)生在任何溫度。低溫時(shí)不明顯，高溫時(shí)必須考慮。2）蠕變過(guò)程可以分成三個(gè)階段。第一節(jié)高溫蠕變性能金屬、陶瓷的蠕變曲線蠕變：材料在長(zhǎng)時(shí)第I階段

減速蠕變階段，開(kāi)始的蠕變速率很大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，蠕變速率降低，在B點(diǎn)，蠕變速率達(dá)到最小值第II階段恒速蠕變階段，蠕變速率不變（穩(wěn)態(tài)蠕變階段），表示材料的蠕變速率為常數(shù)第III階段加速蠕變階段，蠕變速率↑，D點(diǎn)發(fā)生蠕變斷裂蠕變與時(shí)間的關(guān)系可表示為：第I階段減速蠕變階段，開(kāi)始的蠕變速率很大，隨著時(shí)間的延（a)等溫曲線（σ4﹥?chǔ)?

﹥

σ2

﹥

σ1）

(b)等應(yīng)力曲線（T4

﹥T3

﹥T2﹥T1）3）蠕變過(guò)程受溫度、應(yīng)力影響（a)等溫曲線（σ4﹥?chǔ)?﹥?chǔ)?﹥?chǔ)?）3）蠕(1)位錯(cuò)滑移（a）逾越障礙在新的滑移面上運(yùn)動(dòng)（b）與臨近滑移面上的異號(hào)位錯(cuò)反應(yīng)（c）形成小角晶界（d）消失于大角晶界刃型位錯(cuò)攀移克服障礙模型材料的塑性變形由位錯(cuò)滑移引起，當(dāng)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)到一定程度后，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)會(huì)受阻塞積，常溫下如果要繼續(xù)滑移，必須加大載荷。但在高溫下，由于溫度的升高，原子和空位熱激活增加，位錯(cuò)可以克服某些障礙得以運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)產(chǎn)生塑性變形。由于被塞積位錯(cuò)數(shù)量減少，位錯(cuò)源的反作用力減少，位錯(cuò)源可以重新開(kāi)動(dòng)，位錯(cuò)得以增殖，產(chǎn)生蠕變變形。二、蠕變變形及斷裂機(jī)理1.蠕變變形機(jī)理(1)位錯(cuò)滑移（a）逾越障礙在新的滑移面上運(yùn)動(dòng)（b）與臨近滑在蠕變的第Ⅰ階段，由于蠕變變形逐漸產(chǎn)生硬化，使位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)的阻力和位錯(cuò)滑動(dòng)的阻力逐漸增大，致使蠕變速率不斷降低，形成減速蠕變階段。在第Ⅱ階段，變形硬化的不斷發(fā)展，促進(jìn)了動(dòng)態(tài)回復(fù)的發(fā)生，材料不斷軟化，當(dāng)變形硬化速率＝回復(fù)軟化速率時(shí)，蠕變速率為一常數(shù)，恒速蠕變階段。微觀機(jī)理與宏觀規(guī)律的對(duì)應(yīng)關(guān)系：在蠕變的第Ⅰ階段，由于蠕變變形逐漸產(chǎn)生硬化，使位錯(cuò)源開(kāi)動(dòng)的阻

擴(kuò)散蠕變機(jī)理示意圖虛線：原子擴(kuò)散方向?qū)嵕€：空位擴(kuò)散方向(2)擴(kuò)散蠕變機(jī)理較高溫度下，原子和空位可以發(fā)生熱激活擴(kuò)散，在不受外力的情況下，擴(kuò)散方向是隨機(jī)的。但是在外力作用下，晶體內(nèi)部產(chǎn)生不均勻應(yīng)力場(chǎng)，原子和空穴在不同位置具有不同勢(shì)能。在拉應(yīng)力下，空位在A、B位置的勢(shì)能高于C、D位置，所以空位會(huì)往C、D位置擴(kuò)散。原子擴(kuò)散方向相反。(2)擴(kuò)散蠕變機(jī)理較高溫度下，原子和空位可以發(fā)生熱激活擴(kuò)散，(3)晶界滑動(dòng)晶界在外力作用下，會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)變形，在常溫下可以忽略不計(jì)，但在高溫下相對(duì)滑動(dòng)會(huì)引起明顯的塑性變形，產(chǎn)生蠕變。(4)粘彈性機(jī)理高分子材料在恒定應(yīng)力下，分子鏈由卷曲狀態(tài)逐漸伸展，發(fā)生蠕變變形。(3)晶界滑動(dòng)晶界在外力作用下，會(huì)發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)變形，在常溫下蠕變斷裂有兩種情況：1）一種情況是對(duì)于不含裂紋的高溫機(jī)件，在高溫長(zhǎng)期服役過(guò)程中，由于蠕變裂紋均勻萌生和擴(kuò)展以及顯微結(jié)構(gòu)變化引起的蠕變抗力的降低引起的斷裂；2）另一種情況是高溫工程機(jī)件中，原來(lái)就存在裂紋，其斷裂由主裂紋的擴(kuò)展引起。2.蠕變斷裂機(jī)理蠕變斷裂有兩種情況：1）一種情況是對(duì)于不含裂紋的高溫機(jī)件，在晶間斷裂時(shí)蠕變斷裂的普遍形式。因?yàn)楦邷叵拢Ы鐝?qiáng)度比晶內(nèi)強(qiáng)度更快地下降。通常將晶內(nèi)強(qiáng)度和晶界強(qiáng)度相等的溫度稱為等強(qiáng)溫度。模型：(1)晶界滑動(dòng)和應(yīng)力集中在蠕變溫度下，持續(xù)的載荷將導(dǎo)致位于最大切應(yīng)力方向的晶界滑動(dòng)，這種滑動(dòng)必然在三晶粒交界處應(yīng)力集中，如果這種應(yīng)力集中不能被滑動(dòng)晶界前方晶粒的塑性變形或晶界遷移所松弛，那么當(dāng)應(yīng)力集中達(dá)到晶界的結(jié)合強(qiáng)度時(shí)，在三晶粒交界處必然發(fā)生開(kāi)裂，形成空洞。楔形空洞形成示意圖晶間斷裂時(shí)蠕變斷裂的普遍形式。因?yàn)楦邷叵?，晶界?qiáng)度比晶內(nèi)強(qiáng)度

(2)空位聚集模型在垂直于拉應(yīng)力的晶界，當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)臨界值時(shí)，通過(guò)空位聚集的方式萌生空洞。在應(yīng)力作用下，空位由晶內(nèi)和沿晶界繼續(xù)向空洞處擴(kuò)散，使空洞長(zhǎng)大并相互連接形成裂紋。裂紋形成后，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，裂紋不斷擴(kuò)展，達(dá)到臨界值時(shí)，材料發(fā)生蠕變斷裂。空位聚集形成空洞示意圖(2)空位聚集模型在垂直于拉應(yīng)力的晶界，當(dāng)應(yīng)力水平超過(guò)臨界值三、蠕變性能指標(biāo)1.蠕變極限蠕變極限、持久強(qiáng)度、松弛穩(wěn)定性1)在給定溫度下，使試樣在蠕變第二階段產(chǎn)生規(guī)定穩(wěn)態(tài)蠕變速率的最大應(yīng)力,定義為蠕變極限，記作兩種表示方法：例如：表示在500攝氏度的條件下，第二階段的穩(wěn)定蠕變速率等于1e-5%/h的蠕變極限為80MPa。三、蠕變性能指標(biāo)1.蠕變極限蠕變極限、持久強(qiáng)度、松弛穩(wěn)定性12)在給定溫度和時(shí)間的條件下，使試樣產(chǎn)生規(guī)定的蠕變應(yīng)變的最大應(yīng)力，定義為蠕變極限，記作，例如：表示在500攝氏度的條件下，10000h產(chǎn)生1％的蠕變應(yīng)變的蠕變極限為100MPa2)在給定溫度和時(shí)間的條件下，使試樣產(chǎn)生規(guī)定的蠕變應(yīng)變的最經(jīng)驗(yàn)公式：正常測(cè)試材料蠕變極限方法：在同一溫度、不同應(yīng)力下進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，測(cè)出不少于4條蠕變曲線，求出蠕變曲線第二階段的斜率。經(jīng)驗(yàn)公式：正常測(cè)試材料蠕變極限方法：材料在一定的溫度下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂的最大應(yīng)力，記作：例：表示材料在600℃下工作1000h的持久強(qiáng)度為200MPa經(jīng)驗(yàn)公式：2:持久強(qiáng)度材料在一定的溫度下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂的最

一些高溫下工作的緊固零件（如汽輪機(jī)缸蓋或法蘭盤(pán)上的緊固螺栓）原具有初始緊固應(yīng)力σi,相應(yīng)地產(chǎn)生彈性形變?yōu)棣襥/E，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后緊固應(yīng)力不斷下降，從而會(huì)產(chǎn)生蒸汽泄漏。在鐵軌螺栓檢修，橡膠帶彈性等場(chǎng)合常遇到。3.松弛穩(wěn)定性材料在恒變形條件下，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，彈性應(yīng)力逐漸降低的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛（由蠕變引起）?，F(xiàn)象:一些高溫下工作的緊固零件（如汽輪機(jī)缸蓋或法蘭盤(pán)上的緊應(yīng)力松弛現(xiàn)象是在溫度和總應(yīng)變量不變的情況下，由于彈性變形不斷地轉(zhuǎn)化為塑性變形，即逐漸發(fā)生蠕變，從而使初始應(yīng)力不斷下降。應(yīng)力松弛是蠕變的結(jié)果。剩余應(yīng)力σsh是評(píng)價(jià)材料應(yīng)力松弛穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo)。剩余應(yīng)力愈高，其松弛穩(wěn)定性愈好。應(yīng)力松弛現(xiàn)象是在溫度和總應(yīng)變量不變的情況下，由于彈性變四.影響蠕變性能的主要因素1.內(nèi)部因素（1）化學(xué)成分

一般選用熔點(diǎn)高、自擴(kuò)散激活能大和層錯(cuò)能低的元素及合金。在金屬基體中加入合金元素，如果是形成固溶體，除能產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，還因?yàn)楹辖鹪厥箤渝e(cuò)能降低，易形成擴(kuò)展位錯(cuò)，且溶質(zhì)原子與溶劑原子的結(jié)合力較強(qiáng)，增大了擴(kuò)散激活能，從而提高了蠕變極限。如果是形成彌散相的合金元素，則由于彌散相能阻礙位錯(cuò)的滑移，提高高溫強(qiáng)度。陶瓷材料，由于是共價(jià)鍵或離子鍵結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的方向性，滑移過(guò)程會(huì)受到很強(qiáng)的靜電排斥力作用，因此具有較強(qiáng)的抗蠕變能力。高分子材料的抗蠕變性能較弱。四.影響蠕變性能的主要因素1.內(nèi)部因素（1）化學(xué)成分