蠕变理论及寿命评估
锅炉炉内承压部件的蠕变分析及寿命计算
2018年07月在塔顶冷凝系统挥发线注水可以起到稀释腐蚀介质的浓度、控制露点发生的位置和溶解结垢的作用。
其注入的水一般有新鲜水、中水、塔顶含硫污水及除盐水。
具体选择哪种水资源需要充分考虑操作工艺的要求及成本的控制。
其注入的水质要合格，注入的量一般控制为馏出量的5％到10％方能达到对腐蚀的控制要求。
中海沥青（广东）有限公司80万吨/年沥青润滑油装置在塔顶注水的控制方面曾有过两个优化:一个是将两塔顶注入的新鲜水换成除盐水，原因是原注入的新鲜水的过高的钙成分和塔顶的助剂形成结垢，导致出现润滑油塔（常压塔）塔顶压力上升、助剂用量增大、防腐效果变差等问题；另一个优化是将沥青塔（减压塔）塔顶注水管线从DN20扩径为DN40，使塔顶的最大注水量从1t/h 提高至4t/h 以上，解决了因注水量偏小导致塔顶排水乳化严重、pH 值波动大且较难控制等问题，大大提升了塔顶冷凝系统的防腐效果。
3增强设备防腐策略的控制常减压蒸馏装置的设备防腐策略主要从涂层防腐、材料防腐两个方面着手。
涂层防腐主要应用于塔顶冷凝器上的低温部位腐蚀，其通过喷涂防腐层来隔绝接触而达到防腐目的，而对涂层材料类型的选择需要充分考虑实际操作的要求。
中石化沧州分公司3Mt/a 常减压蒸馏装置塔顶空冷器的防腐涂料原使用耐热温度只有120℃的TH847，因耐热温度低导致出现了蒸汽吹扫时脱落、产生严重结垢的问题，后来该公司通过将耐热温度达到200℃的TH901取代TH847，很好地解决了上述问题[5]。
材料防腐是应对高温腐蚀的重要控制措施，它主要是将材质升级，如选择将316L 不锈钢、Cr5Mo 材质应用于大于220℃操作温度的设备和管道中可以取得很好的防腐效果，当然材质的选择需要充分考虑其腐蚀规律的变化、实际生产操作的要求和成本的预算控制。
4结语常减压蒸馏装置的安全、平稳和高效的运行，需要对装置的腐蚀状况进行即时全面的监控，需要对装置的腐蚀规律进行细致严谨的掌握，需要对装置的腐蚀问题进行科学合理的处置。
核反应堆压力容器材料蠕变性能分析与评估
核反应堆压力容器材料蠕变性能分析与评估核反应堆是一种重要的能源装置，而核反应堆压力容器则是核反应堆中最关键的组件之一。
核反应堆压力容器承载着反应堆的高温、高压条件下的核反应，因此其材料的蠕变性能至关重要。
蠕变性是指在高温下，材料受到持续应力作用下，发生形状变化的现象。
核反应堆压力容器在长期使用过程中，会受到高温作用、辐射和应力等因素的影响，从而导致材料内部逐渐发生蠕变，进而影响材料的力学性能。
为了保证核反应堆压力容器的安全运行，需要对材料的蠕变性能进行分析与评估，以下是对该问题的详细讨论。
首先，需要考虑的是材料的选择。
核反应堆压力容器的材料需具备耐高温、耐辐射、高强度等特性。
常见的核反应堆压力容器材料包括低合金钢、不锈钢和镍基合金等。
这些材料在高温下具有较好的力学性能，但也会存在不同程度的蠕变现象。
其次，要进行蠕变性能分析与评估，需要进行实验测试与数值模拟两方面的工作。
通过实验测试，可以获取材料在高温高应力环境中的蠕变数据。
这些数据可以用于建立蠕变本构模型，用于评估材料的蠕变性能。
同时，还可以通过断裂韧性测试等方法，评估材料在高温下的断裂性能，以提高材料的安全性。
数值模拟是一种重要的手段，用于研究核反应堆压力容器材料的蠕变性能。
通过建立材料的蠕变本构模型，并考虑应力、应变、温度等因素，进行数值模拟分析，可以预测材料在高温下的蠕变行为。
这些模拟结果可以为设计和评估核反应堆压力容器的安全运行提供重要参考。
此外，还需要考虑蠕变性能对核反应堆压力容器的影响。
蠕变会导致材料的变形，使核反应堆压力容器的应力分布发生变化，进而影响反应堆的安全性能。
因此，需要对蠕变行为进行深入研究，评估其对反应堆压力容器使用寿命的影响。
通过分析蠕变数据和进行寿命评估，可以预测核反应堆压力容器的寿命和维修周期，以确保设备的安全运行。
综上所述，核反应堆压力容器材料的蠕变性能分析与评估是确保核反应堆安全运行的重要环节。
通过实验测试与数值模拟的相互结合，可以获取材料在高温高应力环境下的蠕变行为，评估材料的力学性能，并对核反应堆压力容器的使用寿命进行预测。
蠕变疲劳寿命
蠕变疲劳寿命蠕变疲劳寿命是材料科学领域的一个重要概念，它指的是材料在长期受到持续加载下出现蠕变现象的时间。
蠕变是一种渐进性的损伤过程，它会导致材料的塑性变形和疲劳破坏。
蠕变疲劳寿命是评估材料在高温和高应力环境中使用寿命的重要指标。
对于工程师和材料科学家来说，了解和预测材料的蠕变疲劳寿命至关重要。
首先，我们需要了解材料的组成和结构对蠕变疲劳寿命的影响。
不同材料的晶体结构和晶界结构会影响材料的蠕变行为。
材料中的晶体缺陷和析出物也会对材料的蠕变行为产生影响。
因此，通过对材料的组织结构和化学成分的分析，可以预测材料的蠕变疲劳寿命。
材料的应力状态和温度也是影响蠕变疲劳寿命的重要因素。
高温和高应力环境下，材料的蠕变行为更为明显。
在这种条件下，材料的结构会发生变化，晶粒会长大，晶界会发生扩散，从而导致材料的蠕变疲劳寿命减少。
因此，合理控制材料的应力和温度，对延长材料的蠕变疲劳寿命非常重要。
除了材料本身的因素，加载条件也会对材料的蠕变疲劳寿命产生影响。
加载速率、加载周期和加载方式都会对材料的蠕变行为产生影响。
例如，快速加载会导致材料的塑性变形增加，从而减少材料的蠕变疲劳寿命。
因此，合理选择加载条件，可以延长材料的蠕变疲劳寿命。
为了预测和评估材料的蠕变疲劳寿命，科学家们提出了一系列模型和实验方法。
通过实验，可以测量材料在不同温度和应力下的蠕变疲劳寿命。
然后，可以将实验数据与模型进行比对，从而预测材料在其他条件下的蠕变疲劳寿命。
这些模型和实验方法为工程师提供了重要的参考，帮助他们设计和选择适用于高温和高应力环境的材料。
蠕变疲劳寿命是评估材料在高温和高应力环境中使用寿命的重要指标。
了解和预测材料的蠕变疲劳寿命对于工程师和材料科学家来说至关重要。
通过研究材料的组织结构、化学成分和加载条件，可以预测和延长材料的蠕变疲劳寿命。
这些研究成果为工程实践提供了重要的指导，帮助我们设计和选择更耐用和可靠的材料。
铸造合金的高温蠕变行为与寿命模型
铸造合金的高温蠕变行为与寿命模型在高温环境下，铸造合金的蠕变行为及其寿命模型一直是材料学领域中一个重要的研究课题。
本文将从实验方法、蠕变行为和寿命模型三个方面进行探讨，并提出一种基于本课题的新观点。
一、实验方法为了研究铸造合金的高温蠕变行为，我们需要选择适当的实验方法来获取相关数据。
常用的实验方法包括压缩蠕变实验和拉伸蠕变实验。
压缩蠕变实验是通过对铸造合金样品施加压力，并在高温条件下进行一定时间的变形来研究其蠕变行为。
这种实验方法能够较好地模拟实际使用情况下的应力状态。
拉伸蠕变实验则是将铸造合金样品拉伸至一定程度，并在高温下进行时效处理，以观察材料的微观结构和力学性能变化。
这种实验方法对于研究材料的变形机制和寿命模型有着重要意义。
二、蠕变行为铸造合金在高温下表现出一定的蠕变行为，即在长时间作用下，材料会发生形变，且变形速率会逐渐增加。
这主要是由于晶界滑移、亚晶界滑移和扩散引起的。
晶粒滑移是铸造合金蠕变的主要变形机制之一。
在高温下，晶粒的运动能力增强，晶界间的位错运动也更容易发生，从而导致晶粒发生滑移，造成材料的形变。
亚晶界滑移是晶格刚体分子在空隙处发生位移，使整个材料发生塑性变形的过程。
亚晶界滑移容易在较小的应力下发生，因此在蠕变过程中起到了重要的作用。
扩散是铸造合金高温蠕变的另一个重要因素。
扩散是指原子或分子在原子间隙中的自由运动，通过原子间的相互交换，使合金材料的组织和结构发生变化。
因此，扩散对蠕变行为有着重要影响。
三、寿命模型铸造合金的寿命模型是预测材料在高温下蠕变寿命的数学模型。
目前常用的寿命模型有Larson-Miller模型、Garofalo模型和Norton模型等。
Larson-Miller模型是最常用的寿命模型之一，它基于应力和时间的关系来预测材料的寿命。
该模型将蠕变寿命与温度、应力和时间的乘积表示为一个常数。
Garofalo模型则是基于应力和变形速率的关系建立的。
该模型将蠕变寿命与温度、应力和应变速率的乘积表示为一个常数。
金属材料 蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法-2023最新国标
目次目次 (I)前言.............................................................................................................................................................. I I 引言 (III)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 符号和说明 (3)5 原理 (4)6 基础试验 (4)7 蠕变-疲劳损伤评定图基本步骤 (5)8 高温结构蠕变-疲劳损伤评定和寿命预测程序 (9)附录A（资料性）应变能密度耗散蠕变-疲劳寿命预测模型参数拟合方法 (15)附录B（资料性）非弹性分析 (17)参考文献 (20)I金属材料蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法1 范围本文件规定了金属材料蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法相关的术语和定义、符号和说明、原理和基础试验，给出了蠕变-疲劳损伤评定图建立的基本步骤，确定了高温结构蠕变-疲劳损伤评定和寿命预测的程序。
本文件适用于大气环境下承受蠕变-疲劳载荷的无宏观缺陷金属材料以及裂纹萌生临界区域的高温结构。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有修订单）适用于本文件。
GB/T 2039 金属材料单轴拉伸蠕变试验方法GB/T 15248 金属材料轴向等幅低循环疲劳试验方法GB/T 26077 金属材料疲劳试验轴向应变控制方法GB/T 38822 金属材料蠕变-疲劳试验方法3 术语和定义GB/T 38822界定的下以及列术语和定义适用于本文件。
3.1循环周次number of cycle在加载过程中，试验控制变量应变随试验时间变化的不可重复拆分的最小波形单元为一个循环周次，见图1a）。
蠕变分析理论
蠕变分析蠕变分析是一种力学分析方法，用于研究材料在长时间持续应力下的变形和破坏规律。
蠕变现象广泛存在于许多工程应用中，例如高温结构、航空发动机、汽轮机叶片、石油化工装置等。
下面我们将详细介绍蠕变分析的理论基础和应用。
蠕变现象是指在应力作用下，材料会随时间的推移而发生不可逆的形变现象。
蠕变分析的目的是通过数学模型和力学方法，描述材料在长时间、高温、大应力等复杂工况下的变形和破坏规律。
常见的蠕变分析模型包括Hunt法、Kachanov-Rabotnov关系、Norton-Bailey法等。
Hunt法是一种简单的蠕变分析模型，它建立在颜色应力理论的基础上。
该理论认为，材料的蠕变变形主要与材料中颜色应力场的分布和演化有关。
因此，可以通过描述颜色应力场的变化来模拟材料的蠕变行为。
Hunt法的主要优点是计算简单快速，但其精度相对较低，只适用于较为简单的蠕变情况。
Kachanov-Rabotnov关系是另一种常用的蠕变分析模型，它利用材料的有效应力和有效应变之间的关系来描述材料蠕变行为。
有效应力表示的是材料中的应力水平，而有效应变则表示的是材料中的应变水平。
两者之间的关系可以通过实验获得。
Kachanov-Rabotnov关系的精度较高，但需要大量的实验数据来确定关系模型。
Norton-Bailey法是一种基于流变学理论的蠕变分析模型，适用于快速蠕变和慢速蠕变两种情况。
它假设材料的蠕变行为类似于流体的流动，材料对应的阻力由材料剪切应力和材料应变率之间的关系描述。
该模型适用范围较广，但计算压力相对较高。
在进行蠕变分析时，需要考虑材料的结构、材料的温度、应力和持续时间等因素。
此外，蠕变现象还可能引起破坏，因此需要考虑材料的破坏特性。
对于实际工程应用，蠕变分析可以用于预测材料的寿命、选择材料和结构设计等方面。
总之，蠕变分析是一种重要的力学分析方法，可用于研究材料在持续应力下的变形和破坏行为。
通过选择适当的分析模型和考虑与实际场景相关的因素，可以预测材料的寿命、优化结构设计等方面，具有重要的理论和实际应用价值。
橡胶蠕变判定标准
橡胶蠕变判定标准
一、橡胶蠕变的机理
橡胶材料的蠕变主要是由于聚合物链的长期受力而导致的链松弛和分子间滑移。
在长期受
力下，橡胶分子链会逐渐发生形变，导致材料的体积和形状发生变化。
这种变形是一个时
间依赖的过程，可以用蠕变曲线表示。
二、橡胶蠕变的影响因素
1. 温度：温度是影响橡胶蠕变的重要因素，通常情况下，温度越高，蠕变速率越快。
2. 应力水平：应力水平越高，橡胶材料的蠕变速率也越快。
3. 时间：长期受力会导致橡胶材料发生蠕变，因此时间也是一个重要因素。
4. 气候条件：不同气候条件下，橡胶材料的蠕变性能也会有所不同。
三、橡胶蠕变的判定标准
为了评估橡胶材料的蠕变性能，制定了一系列的判定标准，其主要内容如下：
1. 蠕变实验：通过蠕变试验来测定橡胶材料的蠕变性能。
2. 蠕变曲线：绘制蠕变曲线来描述橡胶材料的蠕变过程。
3. 蠕变速率：通过计算蠕变速率来评估橡胶材料的蠕变特性。
4. 蠕变变形：衡量橡胶材料蠕变后的变形情况，确定是否达到了允许的变形范围。
5. 蠕变寿命：通过蠕变试验来评估橡胶材料的使用寿命。
综上所述，橡胶蠕变是橡胶材料在长期受力下发生的变形现象，其机理复杂，影响因素多。
为了准确评估橡胶材料的蠕变性能，制定了一系列的判定标准。
只有对橡胶材料的蠕变性
能加以评估和监测，才能保证橡胶制品在使用过程中不会因蠕变而失效，确保工程的安全
和稳定。
橡胶内胎的蠕变特性与寿命预测研究
橡胶内胎的蠕变特性与寿命预测研究橡胶内胎作为一种重要的轮胎部件，具有承载车辆荷载、缓冲冲击、保持轮胎形状等重要功能。
然而，在长期使用过程中，橡胶内胎会受到多种因素的影响，从而导致其蠕变特性的变化和寿命的缩短。
因此，准确研究橡胶内胎的蠕变特性，并预测其寿命，对于提高轮胎的可靠性和耐久性具有重要的意义。
蠕变是橡胶材料在长时间应力作用下的一种瞬时塑性变形现象。
橡胶内胎作为一种高分子弹性材料，在车辆负荷和温度的作用下，会发生蠕变现象。
蠕变特性的研究是了解橡胶材料在真实工作条件下变形行为的关键。
通过对橡胶内胎的蠕变特性的研究可以更好地了解其耐久性，并预测橡胶内胎在特定工作条件下的使用寿命。
橡胶内胎的蠕变特性研究主要涉及以下几个方面：首先，通过应用恒定拉伸应力或恒定应变的实验方法，研究橡胶内胎在不同应力或应变水平下的蠕变变形行为。
实验中应结合温度、湿度等因素对蠕变的影响进行综合分析。
其次，研究橡胶内胎蠕变的时间依赖性，即通过应力松弛实验，分析橡胶内胎在不同时间尺度上的蠕变特性，以模拟实际使用条件下的变形行为。
最后，还可以通过动态蠕变实验，研究橡胶内胎在大应力或应变变化下的蠕变特性，探索其变形行为对负荷和温度的敏感度。
除了实验研究，还可以通过数值模拟方法对橡胶内胎的蠕变特性进行分析。
通过建立合适的材料模型和边界条件，利用有限元分析方法模拟和预测橡胶内胎在特定工作条件下的变形行为。
数值模拟可以更好地了解橡胶内胎受力情况下的变形和应力分布，提供寿命预测的依据。
对橡胶内胎寿命的预测主要包括两个方面：一是通过蠕变试验数据的分析，建立蠕变寿命模型。
蠕变寿命模型可用于预测橡胶内胎在特定应力和温度条件下的寿命。
常用的模型包括Burger模型、时间强度模型等。
二是通过橡胶材料的老化特性和损伤机理的研究，预测橡胶内胎的寿命。
橡胶内胎在使用过程中会受到热氧老化、机械疲劳等因素的影响，导致橡胶材料性能的退化和结构的破坏，因此需要了解其老化机理，从而预测内胎的寿命。
Omega蠕变寿命评估方法及应用
优越 性 。
关键词 ： 寿命 评 估 ； 变； ｍ ｇ 蠕 Ｏ ｅ ａ方 法 ； Ｐ ７ ＡＩ ９ ５
中 图分 类 号 ：Ｈ１０ ７ Ｔ １４ ３ Ｔ ４ ． ； Ｂ １ ．７ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １— ８ ７ ２ １ ）９— ０ ９— ５ １０ ４ ３ （０ ２ ０ ０ １ ０
ＳＵＮ ｉ—ｓ ｅ ， Ｈａ ｈ ｎｇ ＸＵ ｎｇ ＧＵＡＮ ｉ—ｓ Ｔｏ ， Ｋａ ｈｕ
航空航天工程中的材料失效与寿命评估
航空航天工程中的材料失效与寿命评估一、引言航空航天工程是科技领域中最具挑战性和开拓性的行业之一。
在飞行过程中，驾驶员和机组人员依赖各种机械和电气系统的完美运行。
为了确保系统的可靠性和安全性，航空航天工程师走在了材料科学的最前沿。
材料在航空航天应用中不仅仅需要具备高性能和高强度的特性，同时还需要具备长时间可靠的性能。
二、材料失效的形式材料的失效分为两个主要阶段：第一个阶段是开始蠕变。
蠕变是金属和合金材料发生塑性形变的过程，由于材料受到外部作用，内部结构不断发生变化，导致材料的失效。
第二个阶段是疲劳。
疲劳是指材料在重复应力的作用下，产生裂纹和断裂的过程。
这些失效形式都会对飞机和导弹等航空航天器的使用造成极大的危害。
三、寿命评估的必要性寿命评估是指对材料的使用寿命进行评估，预测其在使用中的寿命。
对于航空航天工程来说，寿命评估显得尤为重要。
通过寿命评估，能够避免出现一些材料的突然失效情况，从而提高使用过程的安全性和可靠性。
在评估过程中，主要考虑的因素有材料的长期使用条件、材料使用的温度和应力条件、材料的声明、材料品质和生产过程等。
四、材料失效与寿命评估的解决策略1.打造“绿色”环境。
在材料制造的过程中，需要严格控制环境，以避免出现各种污染物质。
此外，在使用过程中，需要加强机械和电气系统的保护，以或早发现材料失效迹象。
并对失效的材料进行深入的调查和研究。
2.合理选用材料和应力条件。
为保证材料在使用寿命中安全和可靠，应该在选用材料时，考虑到材料的各种性能因素，如抗蠕变能力、抗疲劳能力、抗腐蚀性等。
此外，在应用材料时，应合理控制应力条件，以避免使材料产生失效。
3.制定材料评估标准。
制定标准是评估和监测材料性能的重要手段，通过制定相关标准，可以帮助研究人员和工程师更精准的评估材料性能，提高航空航天工程的使用安全性和可靠性。
五、总结在航空航天工程中，材料的失效和寿命评估是一个复杂的问题。
在引入新的材料时，需要通过大量强度测试和长期失效验证来验证其应用价值和合法性。
常见的金属材料高温疲劳-蠕变寿命估算方法
常见的⾦属材料⾼温疲劳-蠕变寿命估算⽅法在⼯程上，许多结构部件长期运⾏在⾼温条件下，如⽕⼒发电设备中的汽轮机、锅炉和主蒸汽管道，⽯油化⼯系统中的⾼温⾼压反应容器和管道，它们除了受到正常的⼯作应⼒外，还需承受其它的附加应⼒以及循环应⼒和快速较⼤范围内的温度波动等作⽤，因此其寿命往往受到蠕变、疲劳和蠕变-疲劳交互作⽤等多种机制的制约。
疲劳-蠕变交互作⽤是⾼温环境下承受循环载荷的设备失效的主要机理，其寿命预测对⾼温设备的选材、设计和安全评估有⼗分重⼤的意义，⼀直是⼯程界和学术界⽐较关⼼的问题，很多学者提出了相应的寿命预测模型。
本⽂对常见的寿命估算⽅法进⾏简单的介绍。
”寿命-时间分数法对于疲劳-蠕变交互作⽤的寿命估算问题主要采⽤线性累积损伤法，⼜叫寿命-时间分数法。
寿命时间分数法认为材料疲劳蠕变交互作⽤的损伤为疲劳损伤和蠕变损伤的线性累积，如下式所⽰：其中Nf为疲劳寿命，从ni为疲劳循环周次，tr为蠕变破坏时间，t为蠕变保持时间。
该⽅法将分别计算得到的疲劳损伤量和蠕变损伤量进⾏简单的相加，得到总的损伤量，计算⼗分简单，不过需要获得相应温度环境下纯蠕变和纯疲劳的试验数据。
由于该⽅法没有考虑疲劳和蠕变的交互作⽤，其计算结果和精度较差。
为了克服不⾜，提⾼计算精度，研究⼈员提出了多种改进形式。
例如谢锡善的修正式如下：Lagneborg提出的修正式如下：上述式⼦中，n为交互蠕变损伤指数，1/n为交互疲劳损伤指数，A、B为交互作⽤系数。
两个修正表达式均增加了交互项，可以⽤来调整累积损伤法的预测结果和实验结果之间误差，极⼤地提⾼了预测结果的可靠性。
频率修正法(FM法)及频率分离法(FS法)⽬前，⼯程上⼴泛使⽤的疲劳-蠕变寿命估算⽅法⼤多数都是基于应变控制模式的估算⽅法。
频率修正法是Coffin提出来的，认为低周疲劳中主要损伤是由塑性应变所引起的，Eckel在此基础上提出以下公式：式中：tf为破坏时间，K为依赖温度的材料常数，ϑ为频率，Δεp为塑性应变范围。
蠕变极限 标准
蠕变极限标准蠕变极限标准：定义、试验方法、计算与评估一、蠕变极限标准的定义与意义蠕变极限标准是衡量材料或结构在长时间内承受恒定载荷而不发生蠕变破坏的能力的标准。
蠕变是指材料在高温、高压或长时间载荷作用下，其变形速率逐渐增加，并最终导致材料破坏的现象。
蠕变极限标准对于许多工程应用领域，如航空航天、石油化工、核能等，具有重要意义。
在这些领域中，蠕变破坏往往会导致灾难性的后果，因此对材料和结构的蠕变性能进行准确评估至关重要。
二、蠕变试验方法及分类根据试验条件和目的的不同，蠕变试验可分为以下几类：1. 常规蠕变试验：在恒温、恒湿条件下，对材料或结构施加恒定载荷，并观察其变形随时间的变化。
这种试验主要用于评估材料或结构的蠕变性能。
2. 复杂应力蠕变试验：在多轴应力作用下，对材料或结构进行蠕变试验。
这种试验能够更准确地模拟材料在实际工作环境中的应力状态。
3. 高温蠕变试验：在高温条件下进行蠕变试验，以评估材料在高温下的蠕变性能。
4. 低应力蠕变试验：在较低的应力水平下进行蠕变试验，以研究材料在低应力下的蠕变行为。
三、不同类型蠕变试验的原理与技术特点1. 常规蠕变试验：通过在恒温、恒湿条件下对材料或结构施加恒定载荷，观察其变形随时间的变化。
该试验的主要技术特点是控制温度和湿度以保持试验条件的一致性，同时通过测量变形量随时间的变化来评估材料的蠕变性能。
2. 复杂应力蠕变试验：通过在多轴应力作用下进行蠕变试验，以更准确地模拟材料在实际工作环境中的应力状态。
该试验的主要技术特点是能够同时控制多个方向的应力，并测量材料的蠕变响应。
3. 高温蠕变试验：通过在高温条件下进行蠕变试验，以评估材料在高温下的蠕变性能。
该试验的主要技术特点是保持高温环境的一致性，同时测量材料的蠕变性能。
4. 低应力蠕变试验：通过在较低的应力水平下进行蠕变试验，以研究材料在低应力下的蠕变行为。
该试验的主要技术特点是控制较低的应力水平并测量材料的蠕变响应。
P91钢蠕变—疲劳交互作用损伤模型及寿命评估.
P91钢蠕变—疲劳交互作用损伤模型及寿命评估随着现代工业的迅速发展,对于在高温条件下工作的设备,为了保证其安全性和可靠性,必须考虑蠕变、疲劳及其交互作用对材料寿命的影响。
因此,蠕变/疲劳交互作用下的寿命预测方法对高温部件的设计要求、合理选材以及安全性评估等都具有非常重要的作用。
本文对新型耐热钢P91钢的蠕变、疲劳及其交互作用试验结果进行了分析研究,发现在交互作用下的疲劳寿命比纯疲劳下的寿命值降低了,而蠕变寿命却比纯蠕变下的寿命值提高了。
证明在交互作用下蠕变损伤和疲劳损伤的相互影响并非都是促进和加速作用,有时也表现出抑制的作用。
采用细观损伤力学的分析方法,当材料受损变形产生微空洞和微裂纹时,一部分微空洞在循环加载过程中产生拉伸变形逐渐变得细长,最终转化成微裂纹,即每一循环过程中都有一部分蠕变损伤产生的微空洞被消耗掉,转化成了疲劳损伤的微裂纹形式。
因此,在这种交互作用的影响下蠕变损伤被抑制,蠕变寿命得到了提高,而疲劳损伤得到了促进,疲劳寿命值降低。
本文在研究线性损伤累积法及其修正方法中,将蠕变损伤指数和疲劳损伤指数引用到蠕变/疲劳交互作用损伤模型中。
提出了交互作用影响量的概念,根据材料特点定义该影响量为一次循环过程中循环加载对蠕变应变的影响(抑制或促进)量。
引入疲劳等效应力作为疲劳损伤模型的控制参量.建立了以蠕变损伤指数和疲劳损伤指数为基础的蠕变/疲劳交互作用寿命预测模型。
应用该模型预测P91钢蠕变/疲劳交互作用下的寿命值,并与试验值及其他模型的计算值对比。
最后应用本文的方法对应变控制模式下的2.25Cr-1Mo钢进行寿命预测。
【相似文献】[1]. 盛予宁,周纪芗.几个正交表列间的交互作用[J].应用概率统计, 1994,(01)[2]. 沈开锸.对待“交互作用”的两种不同观点的比较[J].数理统计与管理, 1983,(01)[3]. 王钟灵,赵晓燕.也谈正交试验设计法[J].滁州师专学报, 2003,(02)[4]. 刘永政,章志敏.混合型正交表交互作用的考察[J].曲阜师范大学学报(自然科学版), 1983,(01)[5]. 姬振豫.又证正交表L_(12)(2~(11))列间交互作用的均匀分布性[J].河海大学常州分校学报, 1995,(04)[6]. 金良超.正交试验法(二)[J].系统工程理论与实践, 1981,(02)[7]. 卢侃,黄来友.美的生物物理学[J].自然杂志, 1991,(05)[8]. 杨锦忠,郝建平.复合污染系统中交互作用分类方法研究[J].中国生态农业学报, 2002,(04)[9]. 刘春光,金相灿,邱金泉,孙凌.光照与磷的交互作用对两种淡水藻类生长的影响[J].中国环境科学, 2005,(01)[10]. 徐联仓.关于人—机交互作用之我见——下一世纪的中心问题之一[J].生命科学, 1990,(05)【关键词相关文档搜索】：固体力学; P91钢; 蠕变; 疲劳; 交互作用; 损伤指数; 保载时间【作者相关信息搜索】：西南交通大学;固体力学;戴振羽;魏峰;。
蠕变疲劳共同作用下寿命估算方法
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蠕 变 !ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ疲 劳 共 同 作 用 下 寿 命 估 算 方 法
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金属材料 蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法
金属材料蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测方法
金属材料的蠕变和疲劳损伤评定以及寿命预测是关键的工程问题。
蠕变是材料在高温和持续应力下发生的时间依赖性塑性变形，而疲劳损伤是材料在交变应力循环下发生的裂纹扩展和断裂。
以下是一些常用的方法来评定蠕变-疲劳损伤和预测材料的寿命。
1. 材料试验和数据分析：进行蠕变和疲劳试验，测量材料的应力-应变行为以及蠕变-疲劳曲线。
基于试验数据，可以进行数据分析，拟合材料的蠕变和疲劳本构关系，得到材料的应力-应变和寿命模型。
2. 应力分析和有限元模拟：通过对材料的应力场进行分析，可以评估蠕变和疲劳损伤的分布情况。
有限元模拟可以帮助预测材料在不同应力和温度条件下的蠕变和疲劳性能。
3. 微观组织和断裂分析：通过对金属材料的微观组织和断裂特征进行观察和分析，可以了解材料的蠕变和疲劳机制，并根据材料的微观结构特征来预测寿命。
4. 寿命模型：基于试验数据和数据分析结果，可以建立蠕变-疲劳寿命模型来预测材料在给定条件下的寿命。
常用的寿命模型包括线性累积损伤模型、时间温度等价原则模型、层析分形模型等。
综上所述，金属材料的蠕变-疲劳损伤评定与寿命预测涉及材料试验和数据分析、应力分析和有限元模拟、微观组织和断裂
分析以及寿命模型的建立。
这些方法可以帮助工程师和科学家评估金属材料的蠕变-疲劳性能，并预测其在实际工程应用中的寿命。
蠕变理论及寿命评估
蠕变断裂寿命(持久寿命)成为寿命预测中最关键的 因素之一. 因此相关设计规范规定高温机械设备必须采 用材料的长期持久强度来进行设计. 应用最广泛的蠕变 持久寿命预测方法, 是以拉森- 米勒法(简称L - M 法)为 代表的时间- 温度参数。
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变速度逐渐减少，到此阶段终了时，蠕变速率达 到最 小值。
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第二阶段为恒定蠕变阶段，也成稳态蠕变阶段， 其特征是 蠕变速率基本保持恒定。一般所指的蠕变 速率就是此阶段的蠕变速率值，他是衡量材料抗蠕 变性能的重要指标。
第三阶段为加速蠕变阶段，随时间延长，蠕变速 率逐渐增大，最后产生蠕变断裂。
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蠕变断裂断口的宏观特征为： 在断口附近产生塑性变形，在变形区域附近有很多 裂纹，使断裂机件表面出现龟裂现象。 由于高温氧化，断口表面往往被一层氧化膜所覆盖。
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蠕变断裂微观特征：冰糖状花样的沿晶断裂。
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3）采用老化特征参数测量方法定量描述不同样品的 老化程度，将每一样品的试验温度代入T(20+logtr)＝
Ca+A1logσ+A2log2σ+A3log3σ得到每一样品唯一的老 化因子Ca值，并统计老化特征参数与老化因子值Ca之 间的表达式Ca＝f (HB、σb、E——)式中HB为布氏硬度 、σb为材料的抗拉强度、E为材料组织变化的级别， 根据其中某一个特征参数的检验结果即可换算出老化 因子，式中A1，A2，A3为Larson-Miller常数。
材料的蠕变行为与蠕变寿命预测
材料的蠕变行为与蠕变寿命预测蠕变行为是指物质在高温下长时间暴露的情况下所呈现出的塑性变形行为。
这种行为在许多工程中都是非常重要的，因为它会对材料的性能和使用寿命产生重大影响。
因此，准确地预测材料的蠕变行为和蠕变寿命对于设计和制造高温结构和元件至关重要。
1. 蠕变行为介绍蠕变行为是材料在高温下的塑性变形行为，其特点是在常温和低应力下发生极小塑性变形，但在高温下，蠕变扩展的塑性变形会增加。
蠕变主要分为三个阶段：初级蠕变、次级蠕变和稳定蠕变。
初级蠕变是指在实际应力下快速形变，次级蠕变在渐减应力下逐渐变形，稳定蠕变是指在恒定应力和温度下以相对较慢的速率均匀蠕变。
2. 蠕变寿命的影响因素蠕变寿命是指材料在高温下能够承受蠕变变形的时间长度。
蠕变寿命的预测对于高温工程材料和构件的设计和使用至关重要。
蠕变寿命的影响因素包括温度、应力、应变速率和材料的组织结构等。
温度是最主要的影响因素，高温会加速蠕变速率；应力是次重要的因素，较高应力下蠕变发生更为明显；应变速率也会对蠕变寿命产生影响，较快的应变速率会缩短材料的蠕变寿命；材料的组织结构决定了其蠕变行为，如晶粒大小、相分布等。
3. 蠕变寿命预测方法（1）实验方法：通过在不同温度和应力条件下进行蠕变实验，结合寿命试验数据来推断蠕变寿命曲线。
（2）经验模型：利用经验公式和已有的实验数据建立数学模型，通过拟合得到的模型来预测蠕变寿命。
（3）材料力学模型：采用材料本构关系和应变率方程，通过有限元分析等数值模拟方法预测蠕变寿命。
（4）统计学方法：通过对大量实验数据进行统计分析，建立统计模型来预测蠕变寿命。
4. 应用实例蠕变行为和蠕变寿命预测在许多领域都有重要应用。
例如，在航空航天领域，需要对航空发动机叶片、航天器部件和燃气涡轮的高温材料进行蠕变行为和蠕变寿命预测，以确保其安全可靠性。
在能源领域，燃煤锅炉和核电站中使用的绝热材料也需要进行蠕变寿命预测。
此外，在制造业中，高温烧结和高温合金的蠕变行为和蠕变寿命也是一个重要的研究方向。
组合材料蠕变性能与寿命预测模型研究
组合材料蠕变性能与寿命预测模型研究组合材料是一种由不同材料组合而成的新型材料，它具有优异的性能和广泛的应用领域。
然而，由于组合材料内部存在不同组分之间的应力分布不均和热膨胀系数的差异等因素，使得组合材料在长期使用过程中容易出现蠕变现象，进而影响材料的性能和寿命。
因此，在研究组合材料的蠕变性能和寿命预测模型方面具有重要意义。
一. 蠕变性能的研究蠕变性能是评价组合材料在长期使用过程中变形和破坏特性的重要指标。
为了研究组合材料的蠕变性能，我们需要首先选择合适的实验方法和条件。
常见的实验方法有恒载蠕变试验、循环蠕变试验等。
通过这些试验，我们可以获取组合材料在不同工况下的蠕变应变-应力曲线和蠕变变形数据。
二. 蠕变性能的影响因素组合材料的蠕变性能受多种因素综合作用影响。
其中，温度、应力和时间是最为重要的三个因素。
温度的增加会加速组合材料的蠕变速率，而应力的增加则会导致组合材料的蠕变应变增加。
另外，时间也是影响组合材料蠕变性能的重要因素，长时间的作用会导致组合材料的蠕变变形不可逆。
三. 蠕变寿命的预测模型为了准确预测组合材料的蠕变寿命，研究者们提出了多种预测模型。
其中最为常用的是经验模型和本构模型。
经验模型是基于实验数据经验性地拟合得到的模型，它简单易行，但适用范围有限。
本构模型则是通过对组合材料的物理性质和本构关系进行建模，并基于力学方程进行求解得到的模型，它具有较高的精确度和可靠性。
四. 实际应用组合材料的蠕变性能和寿命预测模型对于工程应用具有重要意义。
通过对组合材料的蠕变性能研究，可以制定科学合理的材料使用和维护保养方案，从而延长组合材料的使用寿命。
同时，准确的蠕变寿命预测模型也可以为工程设计提供有效的参考，为材料的选用和结构的设计提供科学依据，提高工程结构的可靠性和安全性。
五. 进一步研究目前，对于组合材料蠕变性能和寿命预测模型的研究还存在许多不足之处，有待进一步深入研究。
例如，现有的蠕变性能测试方法并不能完全模拟实际使用条件，需要进一步改进；另外，目前的预测模型仍然存在一定误差，需要进一步提高模型的准确性和可靠性。
蠕变理论及寿命评估40页PPT
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
蠕变理论及寿命评估
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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蠕变断裂寿命(持久寿命)成为寿命预测中最关键的 因素之一. 因此相关设计规范规定高温机械设备必须采 用材料的长期持久强度来进行设计. 应用最广泛的蠕变 持久寿命预测方法, 是以拉森- 米勒法(简称L - M 法)为 代表的时间- 温度参数。
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发生蠕变所需的应力都可以很低，甚至远低于高 温屈服强度。而发生蠕变的温度则是相对的，蠕变在 低温下也会产生，但只有在约比温度（T/Tm）高于0.3 时才较显著，所以通常称为高温蠕变。
碳钢温度超过300°C，合金温度超过400°C时， 就必须考虑蠕变影响。
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蠕变曲线
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（二）冶炼工艺的影响 各种耐热钢及高温合金对冶炼工艺的要求较高，
因为钢中的夹杂物和某些冶金缺陷会使材料的持久 强度极限降低。高温合金对杂质元素和气体含量要 求更加严格，常存杂质除S、P外，还有铅、锡、砷、 锑、铋等，即使其含量只有十万分之几，当其在晶 界偏聚后，会导致晶界严重弱化，而使热强性急剧 降低，并增大蠕变脆性。
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5）将每一个样品的试验温度T、应力σ和老化程度即 老化因子Ca代入 T(C+logtr)＝f(σ)+Ca中即可得到该试样 的蠕变使用寿命。
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(二)扩散蠕变
在较高温度（(T／Tm)远超过0.5)下的一种蠕变变形机理。
在高温下大量原子和空位定向移动造成的。
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受拉应力的晶界（如A、B晶界）空位 浓度增加；受压应力的晶界(如C、D晶 界)，空位浓度较小。因而，晶体内空 位将从受拉晶界向受压晶界迁移，原子 则向相反方向流动，致使晶体逐渐产生
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（一）沿晶蠕变断裂 沿晶蠕变断裂是常用高温金属材料（耐热钢、高
温合金)蠕变断裂的一种主要形式。
高温低应力较长时间作用下，蠕变不断进行， 晶界滑动和晶界扩散比较充分，
促进了空洞、裂纹沿晶界形成和发展。
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在不同的应力与温度条件下，晶界裂纹的形成方式 有两种： 1)在三晶粒交会处形成楔形裂纹。 2)在晶界上由空洞形成晶界裂纹。
（一）位错滑移蠕变 在高温下，位错可借助外界提供的热激活能和
空位扩散来克服某些短程障碍，从而使变形不断产生。
位错热激活方式有多种，高温下热激活主要是刃位错 的攀移。
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当塞积群中某一个位错被激活而发生攀移时，位 错源便可能再次开动而放出一个位错，从而形成动 态回复过程。这一过程不断进行，蠕变得以不断发 展。 蠕变第一阶段：由于蠕变变形逐渐产生应变硬化，使 位错源开动的阻力及位错滑移阻力增大，使蠕变速 率不断降低。 蠕变第二阶段：因应变硬化发展，促进动态回复，使 金属不断软化。当应变硬化与回复软化达到平衡时， 蠕变速率为一常数。
蠕变曲线是在恒载荷或恒压力下，应变量随时间 发展的关系曲线，下图是一条典型的蠕变曲线。
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在施加恒载荷后，试样首先产生瞬时应变，包括弹性 应变和塑性变应变，然后发生与时间相关的蠕变变形， 典型的蠕变过程可以分为三个阶段。
第一阶段为减速蠕变阶段（过渡蠕变阶段） 这一阶段开始时的蠕变速率很大，随时间延长蠕
蠕变影响因素
合金化学成分
组织结构
蠕变
冶炼工艺
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（一）合金化学成分的影响
位错越过障碍所需的激活能（蠕变激活能）越高的金属， 越难产生蠕变变形。
耐热钢及合金的基体 材料一般选用熔点 高、自扩散激活能大 或层错能低的金属及合金。
基体金属中加入 Cr、Mo、W、Nb
等合全元素
材料的蠕变理论及蠕变寿命评估
汇报人：乔雷
目录
蠕变理论 及寿命评
估
蠕变基础 蠕变曲线 蠕变机制 蠕变断裂
蠕变影响因素 寿命评估
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蠕变
燃气轮机高压锅炉来自蠕变航空发动机汽轮机
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蠕变（Creep）
材料在长时间恒载荷的作用下，发生缓慢塑性变形的现象。
采用定向凝固工艺使柱状晶沿受力方向生长， 减少横向晶界，可以大大提高持久寿命
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（三）组织结构 对于金属材料，采用不同的热处理工艺可以改变
组织结构以及晶粒尺寸的大小，从而改变热激活运动 的难易程度，进而可以影响金属材料的蠕变性能。
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1）采用模拟爆管试验机或持久强度试验机，选 择不同老化程度及未老化的新材料为样品，在480～ 630℃系列温度变化、10～110MPa系列应力变化下对 样口进行蠕变断裂加速模拟试验，得到不同的蠕变断 裂时间。
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2）采用多项式回归分析法对数据进行处理，首先 得到未老化新材料的模型关系式T(20+logtr)＝ Ca+A1logσ+A2log2σ+A3log3σ，式中A1，A2，A3为 Larson-Miller常数、T为温度、σ为应力，同时得到同 一材料老化因子Ca的初始值。
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3）采用老化特征参数测量方法定量描述不同样品的 老化程度，将每一样品的试验温度代入T(20+logtr)＝
Ca+A1logσ+A2log2σ+A3log3σ得到每一样品唯一的老 化因子Ca值，并统计老化特征参数与老化因子值Ca之 间的表达式Ca＝f (HB、σb、E——)式中HB为布氏硬度 、σb为材料的抗拉强度、E为材料组织变化的级别， 根据其中某一个特征参数的检验结果即可换算出老化 因子，式中A1，A2，A3为Larson-Miller常数。
珠光体耐热钢
正火温度应高些 ，以促使碳化物 充分溶入奥氏体
中。 回火温度应高于 使用温度100～ 150℃，以提高 其在使用温度下 的组织稳定性。
奥氏体耐热钢或合金
固溶处理＋时效 ，得到适当的晶 粒度，并改善强 化相的分布状态
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蠕变寿命计算
许多高新技术工艺过程设备是在高温环境中工作 的, 如超超临界发电机组、高温气冷堆、生物发电和先 进航空发动机等. 蠕变失效是其主要破坏形式. 我国正 在实施大飞机工程, 其中发动机是关键.据不完全统计, 大量发动机故障分析表明, 转动部件的断裂失效高80% 以上. 涡轮叶片是航空发动机的重要的耐久性关键件, 涡轮叶片的性能水平(特别是承载能力) , 成为发动机先 进程度的重要标志, 涡轮叶片的寿命往往决定了发动机 的使用寿命, 为了确保涡轮叶片的安全可靠性, 必须尽 可能提高其寿命预测的准确性.
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蠕变曲线的影响因素
温度与应力对蠕变曲线的影响： 在应力较小或温度较低时，蠕变第二阶段持续
时间较长，甚至不出现第三阶段。反之，蠕变第二阶 段很短，甚至消失，很短时间内就断裂。
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蠕变机制
蠕变机制
位错滑移 扩散
晶界滑动
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变速度逐渐减少，到此阶段终了时，蠕变速率达 到最 小值。
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第二阶段为恒定蠕变阶段，也成稳态蠕变阶段， 其特征是 蠕变速率基本保持恒定。一般所指的蠕变 速率就是此阶段的蠕变速率值，他是衡量材料抗蠕 变性能的重要指标。
第三阶段为加速蠕变阶段，随时间延长，蠕变速 率逐渐增大，最后产生蠕变断裂。
伸长的蠕变。这种现象即称为扩散蠕 变。
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（三）晶界滑动： 在高温条件下，由于晶界上的原子容易扩散和迁移， 受力后晶界易产生滑动，也促进蠕变进行。
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蠕变断裂
金属材料在蠕变过程中可发生不同形式的断裂，按 照断裂时塑性变形量大小的顺序，可将蠕变断裂分 为三个类型：沿晶蠕变断裂、穿晶蠕变断裂、延缩 性断裂。
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蠕变断裂断口的宏观特征为： 在断口附近产生塑性变形，在变形区域附近有很多 裂纹，使断裂机件表面出现龟裂现象。 由于高温氧化，断口表面往往被一层氧化膜所覆盖。
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蠕变断裂微观特征：冰糖状花样的沿晶断裂。
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4）利用材料老化因子Ca对经典L-M参数法模型进行修 正，采用回归分析法形成温度T、应力σ、寿命时间tr、 老化因子Ca之间的四变量关系，即将Larson-Miller法的 基本方程T(C+logtr)＝f(σ)进行修正，得到材料老化程 度对蠕变寿命的影响表达式T(C+logtr)＝f(σ)+Ca。
相质点附近，由于晶界滑动而产生空洞。
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图a为晶界滑动与晶内滑移带在晶界上交割时形成 的空洞。图b为晶界上存在第二相质点时，当晶界 滑动受阻而形成的空洞，空洞长大并连接，便形成 裂纹。
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以上两种形成裂纹方式，都有空洞萌生过程。可 见，晶界空洞对材料在高温使用温度范围和寿命是 至关重要的。裂纹形成后，进一步依靠晶界滑动、 空位扩散和空洞连接而扩展，最终导致沿晶断裂。 由于蠕变断裂主要在晶界上产生，因此，晶界的形 态、晶界上的析出物和杂质偏聚、晶粒大小及晶粒 度的均匀性等对蠕变断裂均会产生很大影响。