沖擊韌性和冷脆轉變課件

2023/9/20工程材料力學性能1成分/組織結構性能工藝過程表現(xiàn)2023/8/5工程材料力學性能1成分/組織結構性能工藝過程2023/9/20工程材料力學性能2速率10-810-610-410-2100102104106類型蠕變準靜態(tài)中等沖擊高速沖擊加載恒應力液壓或機械氣壓機械爆破沖擊2023/8/5工程材料力學性能2速率10-82023/9/20工程材料力學性能3第六章蠕變(creep)航空發(fā)動機正朝著推力大、耗油量低、推重比高和使用壽命長的方向發(fā)展，如美國綜合高性能渦輪發(fā)動機技術計劃指出：二十一世紀要發(fā)展推重比為20，巡航高度為21000m，Ma值為3~4，載彈1噸，耗油率降低50%，渦輪進口溫度將達到2000~2200℃。為了達到上述要求，主要是通過提高壓氣機增壓比和渦輪前的進口溫度以及其他設計方面采取的措施來實現(xiàn)的。所以，很明顯材料的高溫力學性能是制約發(fā)動機發(fā)展的重要因素之一。2023/8/5工程材料力學性能3第六章蠕變(creep)2023/9/20工程材料力學性能42023/8/5工程材料力學性能42023/9/20工程材料力學性能5蠕變－－材料在高溫和恒應力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形。高溫是指材料工作溫度達到0.4~0.5Tm，Tm為熔點溫度在高溫下長時間服役，金屬的微觀結構、形變和斷裂機制都會發(fā)生變化，室溫下具有優(yōu)良力學性能的材料，不一定在高溫下仍具有優(yōu)良的性能，因此，需要研究高溫性能。2023/8/5工程材料力學性能5蠕變－－材料在高溫和恒應力2023/9/20工程材料力學性能62023/8/5工程材料力學性能62023/9/20工程材料力學性能7第一節(jié)蠕變和持久強度一、蠕變現(xiàn)象和蠕變曲線蠕變－－材料在高溫和恒應力作用下，發(fā)生緩慢的塑性變形。常溫強度只是應變的函數(shù)。高溫強度是應變和時間的函數(shù)。不同材料出現(xiàn)蠕變的溫度不同。一般在0.4~0.5Tm或更高溫度出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象。2023/8/5工程材料力學性能7第一節(jié)蠕變和持久強度一、2023/9/20工程材料力學性能8蠕變曲線－－在一定溫度和應力作用下，應變與時間的關系曲線。典型蠕變曲線分為三個階段：減速蠕變、恒速蠕變和加速蠕變。2023/8/5工程材料力學性能8蠕變曲線－－在一定溫度和應2023/9/20工程材料力學性能92023/8/5工程材料力學性能92023/9/20工程材料力學性能10描述蠕變的經(jīng)驗關系：求導得：n一般小于1，t很小時，第1項起決定性作用，隨溫度增大，蠕變速率降低；t很大時，第2項起決定性作用，蠕變速率恒定。2023/8/5工程材料力學性能10描述蠕變的經(jīng)驗關系：求導2023/9/20工程材料力學性能11二、蠕變極限和持久強度表征蠕變現(xiàn)象需用一些材料性能指標，如蠕變極限、持久強度和塑性蠕變極限是高溫長時載荷下材料對變形的抗力指標。有兩種表示方法：

1、給定溫度下，產(chǎn)生規(guī)定蠕變速率的應力值，

2、給定溫度下，規(guī)定時間內(nèi)使試樣產(chǎn)生一定蠕變應變量的應力值，

2023/8/5工程材料力學性能11二、蠕變極限和持久強度2023/9/20工程材料力學性能122023/8/5工程材料力學性能122023/9/20工程材料力學性能13蠕變極限是以蠕變變形來規(guī)定的，它適用于高溫運行中要嚴格控制變形的零件，如渦輪葉片。對于某些高溫下工作的零件，蠕變變形很小或是對變形量要求不嚴格，例如，鍋爐、管道等構件，只要求零件在使用期內(nèi)不發(fā)生斷裂，這時要用持久強度來評價，在高溫長時間工作，材料可能有脆化傾向，這時要求測定持久塑性。

2023/8/5工程材料力學性能13蠕變極限是以蠕變變形2023/9/20工程材料力學性能14持久強度是材料在一定溫度下和規(guī)定時間內(nèi)，不發(fā)生蠕變斷裂的最大應力，記作持久強度與斷裂壽命關系：

持久塑性用持久斷裂后的延伸率和斷面收縮率來表示，它反映材料在高溫長時間作用下的塑性性能，是衡量材料蠕變脆性的一個重要指標，如鍋爐中的導管、汽輪機中螺栓易發(fā)生脆斷。2023/8/5工程材料力學性能14持久強度是材料在一定2023/9/20工程材料力學性能15第二節(jié)蠕變變形和斷裂機理蠕變變形前，總伴有一定的瞬時塑性變形。這種變形是切應力作用的結果，隨時間而產(chǎn)生的蠕變變形則來自一定溫度和應力的共同作用。所以它與原子熱運動有關，它有兩方面的作用：協(xié)助受阻位錯克服障礙重新運動；在應力協(xié)助下，原子直接大量地定向擴散。2023/8/5工程材料力學性能15第二節(jié)蠕變變形和斷裂機2023/9/20工程材料力學性能16一、蠕變變形

用相對蠕變溫度T/T熔來劃分蠕變變形：

1、低溫蠕變

T/T熔<0.25，受阻位錯中最容易激活的位錯首先運動，后來這些易動位錯逐漸耗盡，結果隨時間增長，可動位錯數(shù)不斷減少，導致減速蠕變。

2、位錯蠕變

T熔/2時，原子擴散加劇，受阻位錯借助原子擴散而得以繼續(xù)運動，這就使原滑移面上的位錯源得以繼續(xù)開動而放出新位錯。

3、擴散蠕變

T/T熔>0.5發(fā)生以大量原子定向流動為機制的擴散蠕變，空位從拉應力區(qū)到壓應力區(qū)，點陣原子反向移動。2023/8/5工程材料力學性能16一、蠕變變形2023/9/20工程材料力學性能172023/8/5工程材料力學性能172023/9/20工程材料力學性能182023/8/5工程材料力學性能182023/9/20工程材料力學性能19二、蠕變斷裂機理

1、晶界滑動機制中等蠕變溫度和較高應力水平。

2、空位聚集機制較高溫度和較低應力水平。

2023/8/5工程材料力學性能19二、蠕變斷裂機理2023/9/20工程材料力學性能202023/8/5工程材料力學性能202023/9/20工程材料力學性能212023/8/5工程材料力學性能212023/9/20工程材料力學性能222023/8/5工程材料力學性能222023/9/20工程材料力學性能23三、影響蠕變極限和