高温力学性能汇总.

材料的高温力学性能研究【引言】近年来，随着工业化进程的加快和技术的不断发展，对材料在高温环境下的力学性能要求越来越高。

了解材料在高温下的力学行为并研究其高温力学性能，对于工程材料的选择和设计至关重要。

本文将探讨材料的高温力学性能研究的相关内容。

【材料的高温行为】材料的高温行为是指在高温条件下，材料所表现出的力学行为。

高温环境下，材料可能会发生塑性变形、蠕变、疲劳等现象。

了解材料的高温行为可以帮助我们预测材料在高温条件下的使用寿命和性能。

1. 塑性变形塑性变形是指材料在高温条件下的可塑性。

高温下，材料的晶体结构更容易发生滑移和扩散，使得材料发生塑性变形的能力增强。

经过研究发现，材料的塑性变形在高温下呈现出不同于常温下的特点，例如流变速率的增加和变形机制的改变。

2. 蠕变蠕变是材料在高温条件下的变形现象，即在恒载荷作用下，随着时间的延续，材料的形状发生持续变化。

高温下，材料的蠕变速率较大，可能会引起结构的变形和破坏。

因此，对材料的蠕变行为进行深入研究，有助于预测材料在高温条件下的性能和寿命。

3. 疲劳疲劳是指材料在高温下由于长时间交替或循环加载造成的损伤。

高温环境下，由于材料的热膨胀和热应力的作用，疲劳寿命会减少。

因此，对材料的疲劳性能进行研究，可以为材料的高温应用提供重要参考。

【材料的高温力学性能测试与研究方法】为了了解材料在高温条件下的力学性能，需要通过实验和模拟来进行研究。

以下将介绍几种常用的测试和研究方法。

1. 热膨胀测试热膨胀测试是通过测量材料在不同温度下的膨胀系数来研究材料的热膨胀性能。

通过该测试可以了解材料在高温下的热膨胀行为及其与温度的关系。

2. 破裂韧性测试破裂韧性测试是通过测量材料在高温条件下的断裂性能来评估材料的高温强度。

常用的方法有冲击试验和拉伸试验，通过对材料在高温下的断裂断口形貌和机械性能指标的分析，可以评估材料在高温条件下的耐久性。

3. 动态力学测试动态力学测试是通过施加动态载荷，测量材料响应的力学性能。

材料高温条件下的力学性能总结1概述高温下金属及合金中出现的扩散、回复、再结晶等现象，会使其组织发生变化。

金属材料长时间暴露在高温下，也会使其性能受到破坏。

在高压蒸汽锅炉、汽轮机、柴油机、航空发动机、化工设备中高温高压管道等设备中，很多机件长期在高温下服役。

对于这类机件的材料，只考虑常温短时静载时的力学性能还不够。

如化工设备中高温高压管道，虽然承受的应力小于该工作温度下材料的屈服强度，但在长期使用过程中会产生连续的塑性变形，使管径逐步增大，甚至会导致管道破裂。

温度的“高”或“低”是相对该金属的熔点来讲的，一般采用约比温度T/Tm（Tm表示材料熔点），T/Tm>0.TO.5,则算是高温。

民用机接近1500℃,军用机在2000℃左右，航天器的局部工作温2500℃2影响因素温度对材料的力学性能影响很大。

在高温下载荷持续时间对力学性能也有很大影响。

材料的高温力学性能W室温力学性能，一般随温度升高，金属材料的强度降低而塑性增加。

载荷持续时间的影响：o〈os,长期使用过程中，会产生蠕变，可能最终导致断裂；随载荷持续时间的延长，高温下钢的抗拉强度降低；在高温短时拉伸时，材料的塑性增加；但在长时载荷作用下，金属材料的塑性却显著降低，缺口敏感性增加，往往呈现脆性断裂；温度和时间的联合作用还影响材料的断裂路径。

温度升高时，晶粒强度和晶界强度均会降低，但是由于晶界上原子排列不规则，扩散容易通过晶界进行，因此，晶界强度下降较快。

晶粒与晶界两者强度相等的温度称为“等强温度”TE。

当材料在TE以上工作时，材料的断裂方式由常见的穿晶断裂过渡到晶间断裂。

材料的TE不是固定不变的，变形速率对它有较大影响。

因晶界强度对形变速率敏感性比晶粒大得多，因此TE随变形速度增加而升高。

综上所述，研究材料在高温下的力学性能，必须加入温度和时间两个因素。

高温及环境下的材料力学性能概述引言在高温及极端环境下，材料的力学性能扮演着至关重要的角色。

本文将从高温和极端环境引起的挑战入手，综合分析材料在此类条件下的力学性能表现及影响因素，旨在探讨材料在极端环境中的应用潜力。

高温对材料性能的影响高温环境可导致材料的力学性能发生变化。

其中，高温会导致材料的强度和刚度下降，这主要是由于材料结构的热膨胀和晶粒的再结晶等因素引起的。

此外，高温还可能导致材料的氧化、腐蚀和热疲劳等现象，进一步影响材料的力学性能。

高温下的材料力学性能测试方法常见测试方法•拉伸试验：通过拉伸试验可以测定材料在高温下的抗拉强度和伸长率等性能。

•硬度测试：硬度测试可以评估材料在高温下的硬度和耐磨性等指标。

•疲劳寿命测试：疲劳寿命测试可以评估材料在高温循环加载条件下的疲劳性能。

环境对材料性能的影响除高温外，环境中的化学物质、湿度和压力等因素也会对材料的力学性能产生影响。

其中，化学物质的腐蚀性可能导致材料的失效，湿度会影响材料的韧性和疲劳寿命，甚至引起应力腐蚀开裂等问题。

环境下的材料力学性能评估材料耐环境性评估•抗腐蚀性：评估材料在不同环境条件下的抗腐蚀性能，以确定其适用性。

•湿热性能：测试材料在高温高湿条件下的性能表现，包括变形、龟裂、膨胀等指标。

高温及环境下材料力学性能的改进途径材料设计与制备•合金设计：通过设计具有高温抗氧化性和抗腐蚀性的合金可提高材料的高温稳定性。

•表面涂层：采用耐高温、抗腐蚀的表面涂层可保护基体材料不受环境侵蚀。

结语高温及极端环境下的材料力学性能研究对工程应用具有重要意义。

通过深入了解材料在高温和极端环境下的性能表现及影响因素，我们可以寻找出更适用于这类工况的材料，并提出相应的改进措施，以保障工程结构的安全可靠性。

第7章 材料在高温下的力学性能7.1 材料在高温下力学性能的特点有许多机件是在高温下工作的，如高压锅炉，蒸汽轮机、燃气轮机、以及化工厂的反应容器等，对于这些机件的性能要求，就不能以常温下的力学性能来衡量。

材料在高温下的力学性能明显地不同于室温。

首先，材料在高温将发生蠕变现象。

即在应力恒定的情况下，材料在应力的持续作用下不断地发生变形。

这样，材料在高温下的强度便与载荷作用的时间有关了。

载荷作用的时间越长，引起一定变形速率(如)或变形量的形变抗力(蠕变极限)以及断裂抗力(持久强度)就越低。

粗略地说，发生蠕变现象的温度，对金属材料约为T>0.3-0.4TM ；(TM为材料的熔点以绝对温度K计)；对陶瓷约为T>0.4-0.5TM ；对高分子材料为T>Tg，Tg为玻璃化温度，多数高分子材料在室温下就发生蠕变。

由于蠕变的产生，我们就不能笼统地说材料在某一高温下其强度是多少，因为高温强度与时间这一因素有关。

而材料在常温下的强度是不考虑时间因素的。

除非试验时加载的应变速率非常高。

材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低。

应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。

和蠕变现象相伴随的还有高温应力松驰。

一个紧固螺栓在高温长时间作用下，其初始预紧力逐渐下降，这种现象也是由蠕变造成的。

另外，蠕变还会产生疲劳损伤，使高温疲劳强度下降，为此，必须研究蠕变和疲劳的交互作用。

材料在高温下的力学性能特点都是和蠕变过程紧密相连的。

第一，材料在变形时首先总是引起形变强化，蠕变之所以能发生，必然还伴随着一个变形的软化过程，这个软化过程就是高温回复。

第二，蠕变的变形机制必然与在常温下的不同。

材料在常温下的变形可通过位错的滑动产生滑移和孪晶两种变形型式。

而在高温下位错还可通过攀移，使位错遇到障碍时作垂直于滑移面的运动，如图7-0所示。

这样位错便不会阻塞在障碍面前，而使得变形能继续下去，这就是一个变形的软化过程。

可以粗略地说，蠕变就是位错的滑移和攀移交替进行的结果。

高温环境下材料力学性能研究随着工业发展和技术进步，越来越多的机械装置和结构被要求在高温环境下运行。

高温会对材料的力学性能造成严重影响，因此在这个领域的研究变得至关重要。

一、高温对材料的影响1. 热膨胀性：在高温下，材料会受到热胀冷缩的影响，导致尺寸变化。

由于热膨胀系数的差异，不同材料在高温环境下会发生不同程度的变形，这对工程结构的稳定性和耐久性构成挑战。

2. 力学性能衰减：高温能够使材料的力学性能发生衰减，如弹性模量、屈服强度和延展性等。

这是由于热运动导致晶格缺陷、位错和晶界移动等微观变化引起的。

这对于高温运行的机械和结构来说，是一个关键问题。

3. 物理性能变化：高温条件下，材料的电、磁、光学等物理性质也会发生变化。

例如，高温会改变材料的导电性和导热性，影响电子传输和热传导的效率。

这些物理性能的变化会进一步影响材料的力学性能。

二、高温环境下材料力学性能研究的方法1. 实验研究：实验是研究高温环境下材料力学性能的重要手段。

通过在高温下进行拉伸、压缩、弯曲等力学测试，可以获得材料的力学性能参数，如弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

同时，通过观察破坏表面和结构变化等，可以揭示材料在高温环境下的失效机制。

2. 数值模拟：数值模拟在材料力学性能研究中起着重要作用。

通过建立材料的力学模型，并考虑高温下的热膨胀、热应力等因素，可以预测材料的力学性能。

数值模拟可以提供大量精细的细节数据，有助于深入理解材料的失效机制和性能衰减规律。

3. 材料设计与改进：基于对高温环境下材料力学性能的研究，人们可以优化材料的组成和结构，以提高其耐高温性能。

例如，通过合金化、表面涂层、晶界工程等手段，可以改善材料的抗热膨胀性能、抗氧化性能和抗高温变形性能。

三、高温环境下材料力学性能研究的意义1. 工程应用：高温环境下的材料性能研究对于工业装置和结构的设计、生产和运行至关重要。

只有了解材料在高温环境下的可靠性和耐久性，才能确保工程设备的安全稳定运行。

材料在高温下的力学性能材料在高温下的力学性能是指材料在高温下的蠕变和松弛行为。

蠕变是指材料在恒定应力作用下，在持续加载下产生的时间依赖性塑性变形，而松弛是指材料在恒定应变下，在持续应力作用下产生的时间依赖性塑性变形。

在高温环境下，材料的力学性能会发生显著的变化，这对工程应用和材料设计具有重要意义。

材料在高温下的蠕变性能是指材料在高温和恒定应力的作用下，产生的时间依赖性塑性变形。

在高温下，材料的晶界和晶间空隙扩张，原子和离子的扩散速率增加，导致蠕变变形的发生。

材料的蠕变行为可以通过蠕变曲线来描述，蠕变曲线通常包括初级蠕变、次级蠕变和稳定蠕变三个阶段。

初级蠕变阶段表现为应变率随时间的变化很大，次级蠕变阶段表现为应变率随时间的变化略微下降，而稳定蠕变阶段表现为应变率基本保持稳定。

材料在高温下的松弛性能是指材料在高温和持续应变的作用下，产生的时间依赖性塑性变形。

材料的松弛行为可以通过松弛曲线来描述，松弛曲线通常包括三个阶段：瞬时松弛、次级松弛和稳定松弛。

瞬时松弛阶段表现为应力随时间的变化很大，次级松弛阶段表现为应力随时间的变化略微下降，而稳定松弛阶段表现为应力基本保持稳定。

材料在高温下的蠕变松弛行为与材料的组织结构和成分密切相关。

晶体粒度较大、晶界清晰的材料通常具有较好的高温蠕变和松弛性能，而晶体粒度较小、晶界扩散明显的材料则容易出现蠕变和松弛失效。

材料中的稀土元素、微量元素等杂质也会对蠕变松弛行为产生影响。

此外，材料的加工工艺和热处理工艺对高温蠕变和松弛性能也具有一定的影响。

在工程应用中，高温下的蠕变和松弛行为对材料的设计和使用有着重要的影响。

在高温环境中使用的材料，需要具有良好的高温蠕变和松弛性能，以确保材料在长期高温应力作用下不发生失效。

蠕变和松弛行为的研究可以帮助工程师和材料科学家确定材料的安全工作温度和使用寿命。

此外，高温蠕变和松弛性能对于材料的制备、热处理和应用过程中的温度控制和合理设计也具有指导意义。