高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件

第六章材料的高溫強(qiáng)度與斷裂高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用領(lǐng)域航空、航天能源化工●高溫對(duì)材料力學(xué)性能影響的總體趨勢(shì)強(qiáng)度下降塑性增加時(shí)間效應(yīng)高溫的含義般用“約比溫度”(即T/Tm)來(lái)描述。當(dāng)T/Tm>0.4~0.5時(shí)為高溫;反之則為低溫第六章材料的高溫強(qiáng)度與斷裂1第一節(jié)高溫蠕變性能材料在長(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)象稱(chēng)為蠕變,由這種變形而最后導(dǎo)致材料的斷裂稱(chēng)為蠕變斷裂。、蠕變的一般規(guī)律、蠕變曲線(xiàn)可由蠕變曲線(xiàn)描述,般分為三個(gè)階段減速蠕變(過(guò)渡蠕變)·恒速蠕變(穩(wěn)定蠕變)圖7-1金屬、陶瓷的蠕變曲線(xiàn)加速蠕變(失穩(wěn)蠕變)蠕變量z與時(shí)間t的關(guān)系為E=E0+f()+Dt+(t)第一節(jié)高溫蠕變性能22、應(yīng)力大小及溫度對(duì)蠕變曲線(xiàn)的影響時(shí)間時(shí)間t圖7-2應(yīng)力和溫度對(duì)蠕變曲線(xiàn)影響示意圖·當(dāng)減小應(yīng)力或降低溫度時(shí),蠕變第Ⅱ階段延長(zhǎng),甚至不出現(xiàn)第Ⅲ階段當(dāng)增加應(yīng)力或提髙溫度時(shí),蠕變第Ⅱ階段縮短,甚至消失試樣經(jīng)減速蠕變階段后很快進(jìn)入加速蠕變階段而斷裂。2、應(yīng)力大小及溫度對(duì)蠕變曲線(xiàn)的影響33、溫度及應(yīng)力對(duì)蠕變速率的影響1)溫度的影響大量實(shí)驗(yàn)表明,穩(wěn)態(tài)蠕變速率對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系因此,穩(wěn)態(tài)蠕變速率與溫度的關(guān)系可表示為如下的阿累尼烏斯關(guān)系E,=A,exp_e式中,Q,一蠕變表觀激活能。表41各種金屬的Q和Q值材料Q/evQsveVOev5535,1.524.I-4.63-3.22.9-3.1:表中Q,為自擴(kuò)散激活能,可見(jiàn)它與表觀激活能很相近,說(shuō)明蠕變和擴(kuò)散過(guò)程緊密相關(guān)。3、溫度及應(yīng)力對(duì)蠕變速率的影響42)應(yīng)力的影響大量實(shí)驗(yàn)表明,穩(wěn)態(tài)蠕變速率與應(yīng)力的雙對(duì)數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系,如右圖所示。在較低的應(yīng)力下,可寫(xiě)為如下冪律蠕變形式:8=A式中,n一穩(wěn)態(tài)蠕變速度應(yīng)力指數(shù)在較高應(yīng)力水平下,冪律蠕變規(guī)律失效,650此時(shí)可用指數(shù)函數(shù)來(lái)近似表示A,expO綜合溫度和應(yīng)力的影響,有:圖4.3Fe-24Cr-4A合金穩(wěn)態(tài)明變速8.=A,gex1RTDGh式中,D一自擴(kuò)散系數(shù);G-切變模量;b一位錯(cuò)柏氏矢量;k一波爾茲曼常數(shù)2)應(yīng)力的影響5高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件6高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件7高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件8高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件9高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件10高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件11高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件12高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件13高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件14高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件15高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件16高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件17高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件18高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件19高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件20高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件21高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件22高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件23高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件24高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件25高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件26高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件27高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件28高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件29高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件30高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件31高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件32高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件33高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件34高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件35高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件36高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件37高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件38高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件39高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件40高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件41高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件42高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件43高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件44高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件45高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件46高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件47高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件48高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件49高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件50高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件51高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件52高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件53高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件54高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件55高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件56高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件57高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件58高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件59高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件60高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件61第六章材料的高溫強(qiáng)度與斷裂高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用領(lǐng)域航空、航天能源化工●高溫對(duì)材料力學(xué)性能影響的總體趨勢(shì)強(qiáng)度下降塑性增加時(shí)間效應(yīng)高溫的含義般用“約比溫度”(即T/Tm)來(lái)描述。當(dāng)T/Tm>0.4~0.5時(shí)為高溫;反之則為低溫第六章材料的高溫強(qiáng)度與斷裂62第一節(jié)高溫蠕變性能材料在長(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)象稱(chēng)為蠕變,由這種變形而最后導(dǎo)致材料的斷裂稱(chēng)為蠕變斷裂。、蠕變的一般規(guī)律、蠕變曲線(xiàn)可由蠕變曲線(xiàn)描述,般分為三個(gè)階段減速蠕變(過(guò)渡蠕變)·恒速蠕變(穩(wěn)定蠕變)圖7-1金屬、陶瓷的蠕變曲線(xiàn)加速蠕變(失穩(wěn)蠕變)蠕變量z與時(shí)間t的關(guān)系為E=E0+f()+Dt+(t)第一節(jié)高溫蠕變性能632、應(yīng)力大小及溫度對(duì)蠕變曲線(xiàn)的影響時(shí)間時(shí)間t圖7-2應(yīng)力和溫度對(duì)蠕變曲線(xiàn)影響示意圖·當(dāng)減小應(yīng)力或降低溫度時(shí),蠕變第Ⅱ階段延長(zhǎng),甚至不出現(xiàn)第Ⅲ階段當(dāng)增加應(yīng)力或提髙溫度時(shí),蠕變第Ⅱ階段縮短,甚至消失試樣經(jīng)減速蠕變階段后很快進(jìn)入加速蠕變階段而斷裂。2、應(yīng)力大小及溫度對(duì)蠕變曲線(xiàn)的影響643、溫度及應(yīng)力對(duì)蠕變速率的影響1)溫度的影響大量實(shí)驗(yàn)表明,穩(wěn)態(tài)蠕變速率對(duì)數(shù)與絕對(duì)溫度的倒數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系因此,穩(wěn)態(tài)蠕變速率與溫度的關(guān)系可表示為如下的阿累尼烏斯關(guān)系E,=A,exp_e式中,Q,一蠕變表觀激活能。表41各種金屬的Q和Q值材料Q/evQsveVOev5535,1.524.I-4.63-3.22.9-3.1:表中Q,為自擴(kuò)散激活能,可見(jiàn)它與表觀激活能很相近,說(shuō)明蠕變和擴(kuò)散過(guò)程緊密相關(guān)。3、溫度及應(yīng)力對(duì)蠕變速率的影響652)應(yīng)力的影響大量實(shí)驗(yàn)表明,穩(wěn)態(tài)蠕變速率與應(yīng)力的雙對(duì)數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系,如右圖所示。在較低的應(yīng)力下,可寫(xiě)為如下冪律蠕變形式:8=A式中,n一穩(wěn)態(tài)蠕變速度應(yīng)力指數(shù)在較高應(yīng)力水平下,冪律蠕變規(guī)律失效,650此時(shí)可用指數(shù)函數(shù)來(lái)近似表示A,expO綜合溫度和應(yīng)力的影響,有:圖4.3Fe-24Cr-4A合金穩(wěn)態(tài)明變速8.=A,gex1RTDGh式中,D一自擴(kuò)散系數(shù);G-切變模量;b一位錯(cuò)柏氏矢量;k一波爾茲曼常數(shù)2)應(yīng)力的影響66高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件67高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件68高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件69高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件70高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件71高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件72高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件73高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件74高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件75高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件76高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件77高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件78高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件79高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件80高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件81高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件82高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件83高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件84高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件85高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件86高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件87高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件88高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件89高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件90高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件91高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件92高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件93高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件94高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件95高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件96高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件97高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件98高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件99高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件100高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件101高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件102高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件103高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件104高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件105高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件106高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件107高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件108高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件109高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件110高溫強(qiáng)度和斷裂全解課件1