第七章材料的高温力学性能
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第七章材料的高温力学性能1、解释下列名词[1]蠕变:材料在长时间的恒温、恒应力作用下,即使应力小于屈服强度,也会缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变。
[2]蠕变曲线:通过应力、温度、时间、蠕变变形量和变形速率等参量描述蠕变变形规律的曲线。
[3]蠕变速度:通常指恒速(稳定)蠕变阶段的速度。
[4]持久塑性:持久塑性是指材料在一定温度及恒定试验力作用下的塑性变形。
用蠕变断裂后试样的延伸率和断面收缩率表示。
[5]持久强度:在给定温度T下,恰好使材料经过规定的时间发生断裂的应力值。
[6]蠕变脆性:由于蠕变而导致材料塑性降低以及在蠕变过程中发生的低应力蠕变断裂的现象。
[7]高温应力松弛:恒定应变下,材料内部的应力随时间降低的现象。
[8]等强温度:使晶粒与晶界两者强度相等的温度。
[9]蠕变极限:高温长期载荷作用下材料对塑性变形抗力的指标。
[10]应力松弛:零件或材料在总应变保持不变时,其中的应力随着时间延长而自行降低的现象。
[11]应力松弛曲线:给定温度和总应变条件下,应力随着时间的变化曲线。
[12]松弛稳定性:金属材料抵抗应力松弛的性能。
[13]高温疲劳:高于再结晶温度所发生的疲劳。
[14]热暴露(高温浸润):材料在高温下即使不受力,长时间处于高温条件下也可使其力学性能发生变化,通常导致室温和高温强度下降,脆性增加。
原因是材料的组织发生变化、环境中的氧化和腐蚀导致力学性能发生变化。
2、问答题[1]简述材料在高温下的力学性能的特点。
答:材料在高温下不仅强度降低,而且塑性也降低:载荷作用时间越长,引起变形的抗力越小;应变速率越低,作用时间越长,塑性降低越显著,甚至出现脆性断裂;变形速度的增加而等强温度升高。
[2]与常温下力学性能相比,金属材料在高温下的力学行为有哪些特点? 造成这种差别的原因何在?答:1 首先,材料在高温和恒定应力的持续作用下将发生蠕变现象;2材料在高温下不仅强度降低,而且塑性先增加后降低。
3 应变速率越低,载荷作用时间越长,塑性降低得越显著。
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。