《金属力学性能测试》课件-金属蠕变

1.金属的蠕变概述《金属力学性能测试》金属蠕变概述燃气轮机高温锅炉航空发动机化工容器金属蠕变概述燃气涡轮离心力和伸长方向涡轮外环涡轮叶片金属蠕变概述涡轮叶片的蠕变变形蠕变定义它是指金属材料在一定的温度和应力作用下，随时间发生缓慢而连续的塑性变形的现象。金属蠕变概述涡轮叶片的蠕变变形蠕变现象需要三个方面的因素温度应力时间温度越高、应力越大、作用时间越长，则金属蠕变现象越明显。“轻合金”金属蠕变概述温度对于不同的金属，发生蠕变现象需要的温度遵循一定的规律，研究表明，当温度达到0.3Tm（Tm为金属材料的熔点温度）以上时，就会发生蠕变现象。“耐热钢”“碳钢”“铅”“合金钢”蠕变温度＞600℃蠕变温度300～500℃蠕变温度50～150℃熔点327℃（即600K）室温20℃≈0.5Tm铅蠕变温度300～400℃金属蠕变概述塑性材料典型拉伸曲线抗拉强度屈服强度弹性极限（伸长）（应力）金属蠕变概述蒸汽管道涡轮叶片金属材料的蠕变现象，它对于理解和预测金属材料在高温环境下的长期性能至关重要。金属蠕变概述千里之行，始于足下九层之台，起于累土金属蠕变概述力量和勇气温度时间应力金属蠕变概述蠕变曲线是描述材料蠕变行为的一种图形表示，它展示了材料在恒定温度和应力条件下，应变随时间的变化情况。这种变化是通过应变（或变形量）与时间之间的函数关系来表现的。金属蠕变概述金属蠕变概述典型蠕变曲线蠕变速度金属蠕变概述蠕变曲线的三个阶段并非在所有情况下都清晰可见。只有当温度和应力处于适宜的范围时，蠕变曲线才会呈现出这三个阶段的明显特征。恒定温度下恒定应力下金属的蠕变概述做良心检测，出公正报告。2.金属蠕变变形和断裂机制《金属力学性能测试》蠕变变形（高温+应力）金属蠕变变形和断裂机制金属蠕变变形和断裂机制金属蠕变变形三种机制位错滑移晶界滑动扩散作用位错蠕变机制发生条件温度较低（＜0.5Tm）应力较高位错蠕变机制主要发生在温度较低、应力较高的情况下，多数工业用的抗蠕变合金在服役条件下其变形机制属于位错蠕变机制。位错滑移示意图晶界滑动蠕变机制在常温环境中，晶界的形变几乎微不足道，通常不予考虑；而高温下晶界滑动蠕变对蠕变变形的贡献更多。晶界滑动和迁移示意图晶界滑动蠕变机制特点晶界的变形机制涉及交替的滑动与迁移行为。滑动直接贡献于整体形变，而迁移虽不直接增加变形量，却能有效清除滑动造成的局部畸变，为后续的晶界滑动铺平道路，从而促进蠕变过程的持续进行。扩散蠕变机制在高温条件下大量原子和空位定向移动造成的。发生条件温度较低（＜0.6-0.7Tm）应力较低镍基合金陶瓷材料基于空位与原子迁移导致的渐进式变形机制扩散蠕变机制扩散蠕变机制蠕变断裂失效航空发动机叶片航空发动机叶片蠕变断裂又有何特点？扩散蠕变机制高温合金蠕变断裂（沿晶断裂）断口微观形貌蠕变断裂机制晶粒交会处因晶界滑动产生裂纹示意图（A、B、C为相邻三晶粒，箭头为晶界移动方向）裂纹成核有两种类型（1）裂纹成核于三晶粒交会处蠕变断裂机制裂纹成核有两种类型（2）裂纹成核分散于晶界上约90°蠕变裂纹的形核和扩展过程示意图1.形核2.分散长大3.横向裂纹的形成4.曲折裂纹的形成5.曲折裂纹的连接应力应力应力应力6.蠕变断裂蠕变断裂机制裂纹的形核与扩展和位错变