材料在高温条件下的力学性能
材料的高温力学性能研究
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。
高温(火灾)作用后混凝土材料力学性能研究共3篇
高温（火灾）作用后混凝土材料力学性能研究共3篇高温（火灾）作用后混凝土材料力学性能研究1混凝土作为一种常见的建筑材料，在高温（火灾）作用下其力学性能会受到很大影响。
因此，对混凝土材料在高温作用下的力学性能进行研究具有很大的现实意义和研究价值。
一、高温作用对混凝土材料的力学性能影响1. 抗压强度混凝土材料在高温作用下，其抗压强度会发生很大变化。
当温度升高时，混凝土中的水分会蒸发，水泥基体中的孔隙会扩大，强度会随之降低。
同时，高温会使得混凝土中的骨料发生变形，从而导致混凝土的力学性能发生改变。
实验表明，混凝土在高温（600℃）作用下，其抗压强度下降了70%以上。
2. 弯曲强度混凝土的弯曲强度在高温作用下也会发生很大变化。
高温会导致混凝土中的骨料变形、开裂，从而降低混凝土的弯曲强度。
实验表明，混凝土在高温（600℃）作用下，其弯曲强度下降了90%以上。
3. 抗拉强度混凝土材料在高温作用下，其抗拉强度也会受到很大影响。
高温会导致混凝土中的水分蒸发，骨料发生变形和开裂，从而导致混凝土的抗拉强度下降。
实验表明，混凝土在高温（600℃）作用下，其抗拉强度下降了80%以上。
4. 模量混凝土的模量也会受到高温作用的影响。
当温度升高时，混凝土中水的蒸发会导致孔隙率增大，从而使得混凝土中的弹性模量发生变化。
实验表明，混凝土在高温（600℃）作用下，其模量下降了40%以上。
二、混凝土材料在高温作用下的改进措施1. 添加纤维材料混凝土中添加适量的纤维材料可以增强混凝土的韧性和抗裂性能，从而提高混凝土的耐热性和力学性能。
2. 采用节能材料采用节能材料可以有效减少混凝土在高温作用下的热损失，从而减少混凝土的力学性能下降。
3. 降低混凝土本身的废热混凝土本身生成的废热也会影响混凝土的力学性能，因此可以采用降低混凝土本身的废热的措施，例如使用混凝土降温剂，参照地热深井技术等。
4. 采用复合材料混凝土与钢筋、玻璃钢、碳纤维等进行复合，可以有效提高混凝土的力学性能。
高温及环境下的材料力学性能概述
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。
高温及环境下的材料力学性能
需要加强跨学科合作，将材 料科学、物理学、化学等多 学科理论和方法结合起来， 深入研究材料在高温及环境 下的力学性能，推动相关领 域的发展。
需要加强实验研究和理论分 析的结合，通过建立更为精 准的力学模型和理论框架， 更好地解释和预测材料在高 温及环境下的力学行为，为 工程应用提供更为可靠的依 据。
探讨温度、湿度、气氛等环境因素对材料力学性能的影响机制。
材料失效与可靠性评估
分析高温及环境下材料的失效模式和机理，评估材料的可靠性和使 用寿命。
研究目的和意义
揭示高温及环境因素对材料力学性能的作用机制
通过深入研究高温及环境因素对材料力学性能的影响，有助于深入理解材料在不同环境 下的行为和变化规律。
疲劳性能的降低可能与裂纹扩展速率增加 、应力集中等因素有关。
03
02
材料在高温和环境下的力学性能变化主要受 微观结构、相变、热膨胀等因素影响。
04 结论
材料在高温和环境下的力学性能表现出明 显的变化，需要特别关注其应用安全性。
05
06
对材料的微观结构和相变行为进行深入研 究有助于理解其高温力学性能。
材料需具备足够的强度 和韧性，以承受高温下
的各种应力。
环境因素下材料的优化设计
环境适应性
根据使用环境的特点，如温度、湿度、压力 等，对材料进行优化设计。
耐腐蚀性
通过表面处理、合金化等方法提高材料的耐 腐蚀性能。
疲劳性能
提高材料的抗疲劳性能，以适应周期性变化 的应力或应变。
轻量化设计
在满足性能要求的前提下，尽量减轻材料的 重量。
温度对材料硬度和韧性的影响
硬度
随着温度升高，材料硬度通常会降低 ，因为高温会导致原子或分子的振动 增加，使得材料变软。
材料在高温条件下的力学性能
蠕变变形机制及断裂机理
高温下的位错热激活主要是刃型位错的攀移，模型见下图：
8
蠕变变形机制及断裂机理 （2）扩散蠕变
认为蠕变是高温下大量原子
与空位定向移动造成的：
承受拉应力（A、B晶界）的晶界， 空位浓度增加； 承受压应力（C、D晶界）的晶界， 空位浓度减小。 晶体内空位从受拉晶界向受压晶 界迁移，原子朝相反方向运动， 使得晶体伸长－－扩散蠕变。
分子运动
宏观力学性能 强烈地依赖于温度和外力作用时间
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聚合物的黏弹性与蠕变
虎克定律 Hooke’s law
E
弹性模量 E
Elastic modulus
应变在外力的 瞬时达到平衡 值，除去应力 时，应变瞬时 回复。
形变对时间不存在依赖性
Ideal elastic solid 理想弹性体
30
持久强度极限表示方法：
3
t
－－在规定温度（t）下，达到规定的持续时间τ抵抗断裂 的最大应力。
若σ＞300 MPa或τ＞1000 h，试件均发生断裂。
1700 300Mpa 10
表示材料在700℃经1000小时后发生断裂的应力（即持久强度极 限）为300MPa。
金属高温力学性能指标 （3）持松弛稳定性
材料力学性能
第 7章 材料在高温条件下的力学性能
材料与机电学院 艾建平 E-mail: ai861027@
内容提纲
7.1 材料在高温下力学性能特点
7.2 蠕变的宏观规律及蠕变机制
7.3 金属高温力学性能指标
7.4 影响金属高温力学性能的主要因素
7.5 金属蠕变与疲劳的交互作用
聚合物的黏弹性与蠕变
牛顿定律 Newton’s law
高温环境下材料力学性能研究
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。
材料的高温力学性能与热损伤
材料的高温力学性能与热损伤在高温环境中，材料的性能和行为会发生显著变化。
高温下材料的力学性能是一个重要的研究领域，它对于许多工业应用和科学研究具有关键的意义。
同时，高温也会引起材料的热损伤，进一步影响其力学行为和性能。
首先，让我们来探讨材料在高温环境中的力学性能。
在高温下，材料的硬度、强度和延展性往往会发生变化。
这是由于高温会导致材料晶格结构的扩散和重排，从而改变了其原子间的力学键。
此外，高温还可能引发材料的相变和组织的演变。
所有这些因素都会改变材料的力学性能。
一种常见的高温力学性能参数是材料的热膨胀系数。
在高温条件下，材料会受热膨胀的影响，使其尺寸发生变化。
材料的热膨胀系数可以用来描述材料随温度变化时的尺寸变化率。
对于许多应用来说，了解材料在高温下的热膨胀行为是至关重要的，因为它可以帮助我们预测和控制材料的尺寸变化。
另一个与高温力学性能相关的重要参数是材料的屈服强度和抗拉强度。
高温情况下，材料的形变和断裂行为可能会发生改变。
一些材料在高温下会表现出处理硬化行为，即随着应变增加，材料的抗拉强度也会增加。
而其他材料可能会在高温下变得更加脆化，抗拉强度和延展性会降低。
因此，了解和预测材料在高温下的变形和断裂行为对于确保结构的安全和可靠性至关重要。
然而，高温还可能导致材料的热损伤。
当材料暴露在高温环境中时，热能会被吸收并引起材料的变形、蠕变和烧蚀。
蠕变是一种在长时间作用下，材料在高温和恶劣环境下逐渐变形的现象。
这种现象可能会导致结构件的塑性失效和疲劳损伤。
烧蚀是指材料表面由于高温导致的化学反应和物质损失。
这种现象通常发生在航空航天领域，尤其是在太空飞行器再入大气层时。
因此，研究材料在高温下的热损伤行为对于设计和制造高温结构和设备至关重要。
为了有效地应对材料在高温环境中的力学性能和热损伤问题，科学家和工程师进行了大量的研究和实验。
他们使用各种实验技术和数学模型来分析和预测材料在高温下的行为。
例如，通过使用高温拉伸试验、热膨胀试验和差热分析等实验技术，可以获得材料在高温下的力学性能参数。
材料的高温力学性能
石油化工－－合成氨，炼油，乙烯
2020/5/4
化工设备的一些高温高压管 道，虽然所承受的应力小于 该工作温度下材料的屈服强 度但在长期的使用过程中会 产生缓慢而连续的塑性变形 (蠕变)，使管径逐渐增大， 最后导致管道破裂。
燃气涡轮发动机
涡轮盘及叶片
2020/5/4
高温下钢的抗拉强度随载荷 持续时间的增长而降低。试验表 明，20＃钢450℃时短时抗拉强度 为320MPa，当试样承受225MPa 的应力时，持续300小时断裂；如 将应力降低到115MPa，持续1000 0小时也会断裂。在高温短时载荷 作用下，材料的塑性增加，但在 高温长时载荷作用下，塑性却显 著降低，缺口敏感性增加，呈现 脆性断裂现象。此外，温度和时 间的联合作用还影响材料的断裂 路径。
空洞、微裂纹的形核，长大
δ0
伸长率δ
温度t＝常数 应力σ＝常数
d c
b
Ⅱ aⅠ
O
Ⅲ
时间τ
图7－1 典型的蠕变曲线
2020/5/4
• 蠕变变形是通过位错滑移、位错攀移等方 式实现的。
• 在常温下，若滑移面上位错运动受阻，产 生塞积现象，滑移便不能进行。
• 在高温蠕变条件下，由于热激活，就有可 能使滑移面上塞积的位错进行攀移，形成 小角度亚晶界（此即高温回复阶段的多边 化），从而导致金属材料的软化，使滑移 继续进行。
2020/5/4
• （3） 晶界的滑动蠕变机理：晶界的滑动是由 晶粒的纯弹性畸变和空位的定向扩散引起的， 后者起主要的作用。金属、陶瓷材料。在常温 下晶界的滑动变形是极不明显的，可以忽略不 计。但在高温条件下，由于晶界上的原子容易 扩散，受力后易产生滑动，促进了蠕变的进行。 随温度升高，应力降低，晶粒度减小，晶界滑 动对蠕变的作用越来越大。但总的来说，它在 总蠕变量中所占的比例并不大，约10％。
高温及环境下的材料力学性能
高温及环境下的材料力学性能随着工业技术的不断发展，高温环境下的材料力学性能越来越受到研究的关注。
在高温环境下，材料的性能会发生很大的变化，这对于工程设计和材料选择提出了新的挑战。
本文将探讨高温及环境下的材料力学性能，以及如何改善材料在高温环境下的性能。
一、高温环境对材料的影响在高温环境下，材料会面临多种力学性能问题。
首先，高温会导致材料的热膨胀系数增加，从而使材料容易出现热胀冷缩的问题，影响工件的精度和耐久性。
其次，高温会改变材料的强度和刚度特性，使其变得更加脆弱和易损耗。
此外，高温还会对材料的耐疲劳性和抗蠕变性产生负面影响。
因此，在高温环境中，材料的机械性能会大幅度降低，对于一些高温工作条件下的设备和结构来说，这是一个重要的问题。
二、高温力学性能改善的方法为了应对高温环境下材料力学性能下降的问题，科学家和工程师们进行了大量的研究和实践。
以下是改善高温力学性能的几种常用方法：1. 材料选择：选择适合高温环境的材料是最根本的解决办法。
高温合金、耐热陶瓷和耐高温聚合物等材料通常具有较好的高温力学性能，可以用于制造高温工作条件下的零件和设备。
2. 表面涂层：在材料表面涂上一层耐高温的涂层，可以提高材料的耐高温性能。
这种方法可以抵御高温气体腐蚀和高温热辐射导致的损伤，延长材料的使用寿命。
3. 热处理：通过热处理可以改善材料的晶体结构和力学性能，提高其耐高温性能。
热处理可以使材料的强度和硬度得到提高，降低蠕变和疲劳的倾向。
4. 结构设计：在高温工作条件下，合理的结构设计可以减少材料的应力集中和应力疲劳，提高材料的寿命。
例如，在零件的设计中增加圆角和槽口，可以减小应力集中和裂纹伸展的可能性。
5. 界面改性：通过在材料表面引入合适的涂层或添加剂，可以提高材料的界面结合和界面性能。
这样可以增强材料的耐高温性能和抗疲劳性能。
通过以上方法的综合应用，可以改善材料在高温环境下的力学性能，提高其耐高温能力和使用寿命。
三、应用案例高温及环境下的材料力学性能对于很多行业都具有重要意义。
材料在高温下的力学性能
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。
高温高压条件下材料力学性能测试及模拟
高温高压条件下材料力学性能测试及模拟随着科技的发展和工业的进步，越来越多的材料被广泛应用于高温高压环境中，如航空航天、能源、化工等领域。
在这些极端条件下，材料的力学性能对设备的安全性和寿命有着重要的影响。
因此，高温高压条件下材料力学性能的测试和模拟研究变得尤为重要。
首先，高温高压条件下材料力学性能测试是评估材料性能的关键环节。
材料的力学性能包括强度、刚度、韧性等指标。
在高温环境下，材料的强度和刚度往往会下降，而韧性则会增加。
因此，通过精确的实验测试，可以获得材料在高温高压条件下的力学性能数据，为材料的选用和工程设计提供参考依据。
一种常见的高温高压条件下材料力学性能测试方法是拉伸测试。
在这种测试中，材料试样会被加载到高温高压条件下，然后施加拉伸力，测量材料的应力和应变。
通过分析应力-应变曲线，可以得出材料的弹性模量、屈服强度、断裂强度等参数。
此外，在高温高压条件下，还可以通过压缩、扭转、剪切等不同加载方式进行力学性能测试。
然而，高温高压条件下材料力学性能的测试也面临一些挑战。
首先，高温高压条件对测试设备的要求非常高，需要能够承受极端环境下的温度、压力和应力。
其次，材料在高温环境下往往会出现蠕变现象，即材料会随时间发生形变，导致测试结果不准确。
因此，在测试过程中需要考虑蠕变的影响，并采取相应的措施来校正测试数据。
除了实验测试，模拟研究也是研究高温高压条件下材料力学性能的重要手段。
通过数值模拟方法，可以在计算机上对材料在高温高压环境下的力学行为进行模拟。
常用的数值模拟方法包括有限元法、分子动力学方法等。
这些方法可以预测材料的应力分布、变形过程和破坏机制，进而指导材料的设计和效果评估。
在进行数值模拟时，需要考虑材料的本构关系和物理特性。
例如，材料的热膨胀系数、热导率、塑性变形行为等都会对模拟结果产生影响。
因此，需要准确地测量和输入这些材料参数，以获得可靠的模拟结果。
此外，模拟过程还需要考虑边界条件、加载方式和温度梯度等因素，以使模拟结果与实际情况尽可能接近。
高温对金属材料力学性能的影响研究
高温对金属材料力学性能的影响研究引言金属材料广泛应用于各个领域，包括航空航天、能源、汽车制造和电子行业等。
然而，在一些极端环境下，例如高温条件下，金属材料的力学性能可能会受到影响。
高温对金属材料的力学性能的研究对于设计和使用金属结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本文将探讨高温对金属材料力学性能的影响以及相关研究结果。
高温对金属材料的影响高温会对金属材料的力学性能产生多种影响。
首先，高温会导致金属材料的机械强度降低。
随着温度的升高，材料的原子和晶间距离增加，晶格缺陷数量增多，因此，原子间的结合力减弱，导致材料的强度和硬度下降。
其次，高温还会导致金属材料的塑性变形能力降低。
在高温下，金属材料的晶粒会开始生长，形成大尺寸和相对较少的晶界，这会导致材料的位错运动减慢，从而减少材料的塑性变形。
此外，高温还可能引起金属材料的蠕变，即在常载荷作用下长时间暴露于高温下，材料会逐渐发生塑性变形，导致材料的疲劳寿命缩短。
针对高温对金属材料力学性能的影响，研究人员进行了广泛的实验和数值模拟研究，以深入了解这些影响并提出相应的解决方案。
实验研究通过实验研究，研究人员可以评估金属材料在高温下的力学性能。
常见的实验方法包括高温拉伸、高温疲劳、高温蠕变实验等。
通过这些实验，研究人员可以获得金属材料在高温下的应力-应变曲线、变形行为和破坏机制等物理性质。
同时，通过实验研究，研究人员可以评估不同材料在高温下的耐热性能，找到合适的材料用于高温环境下的应用。
数值模拟研究除了实验研究外，数值模拟也是研究高温对金属材料力学性能的重要方法。
数值模拟可以模拟高温下金属材料的变形行为和破坏机制，同时也可以提前预测材料在高温条件下的性能。
一些常用的数值模拟方法包括有限元分析和分子动力学模拟等。
解决方案针对高温对金属材料力学性能的影响，在工程实践中，研究人员已经提出了一些解决方案。
首先，选择合适的材料非常重要。
在高温条件下，一些特殊合金和陶瓷材料通常具有较好的耐热性能，因此在设计金属结构时可以考虑使用这些材料。
高温高压条件下材料力学性能测试及模拟
高温高压条件下材料力学性能测试及模拟在高温高压条件下，材料的力学性能变化显著，对于工程应用至关重要。
因此，对材料在这种极端条件下的力学性能进行测试和模拟具有重要的意义。
本文将介绍高温高压条件下材料力学性能测试及模拟的基本原理和方法。
一、高温高压条件对材料力学性能的影响高温高压条件下，材料的力学性能可能会发生显著的变化，这是因为高温和高压会改变材料的晶体结构、晶界特性以及原子相互作用力等。
这些变化会对材料的力学性能产生重要的影响。
首先，高温高压条件下，材料的硬度和强度往往会增加。
高温使得材料的晶界固溶度增加，使得晶界的强度增强，从而提高材料的整体强度。
同时，高温下材料的自扩散速率增加，使得晶界缺陷更容易扩散和修复，从而减少晶界的活动位错密度，提高材料的硬度。
其次，高温高压条件下，材料的韧性和延展性往往会降低。
高温高压会使得材料的晶体结构发生相变或者退火，从而导致晶界的位错密度增加和晶界的位错结构变化，使得材料的韧性和延展性下降。
同时，高温下材料的弹性模量降低，增加了材料在受力时的形变和塑性变形。
最后，高温高压条件下，材料的疲劳寿命往往会减少。
高温高压会加速材料中的位错运动和扩散过程，引起位错与位错及位错与杂质之间的相互作用，从而增加材料的塑性变形和疲劳损伤过程。
因此，在高温高压环境下，材料的疲劳寿命会明显降低。
二、高温高压条件下材料力学性能测试的方法针对高温高压条件下材料力学性能的变化，科学家们研发了一系列测试方法来评估材料的力学性能。
以下是一些常用的测试方法：1. 高温高压下的拉伸和压缩实验：通过将材料置于高温高压环境下，进行拉伸和压缩实验，测量材料的应力-应变曲线，以及确定材料的屈服强度、延展性等力学性能指标。
2. 超声波测试：利用超声波在材料中传播的特点，通过测量超声波的传播速度和衰减系数等参数，来评估材料的硬度、弹性模量等力学性能。
3. 压入实验：将材料压入硬度规定的压头中，测量压头下降的深度，从而计算材料的硬度。
高温高压条件下的材料性能分析
高温高压条件下的材料性能分析随着科技的进步，高温高压条件下的材料性能分析越来越受到人们的关注。
在高温高压环境中，材料的性能会发生明显的变化，很多原本相对稳定的材料都不能承受高温高压环境的冲击。
因此，了解高温高压条件下材料的性能变化规律，对于研发高性能材料和制备高性能产品具有重要意义。
首先，高温高压环境下材料的热力学性质会发生变化。
高温高压条件下，材料内部分子之间的相互作用会增强，使得材料的热力学性质发生明显变化。
例如，熔点升高、热膨胀系数增大、热导率和热容量减小等。
另外，高温高压环境下材料的热稳定性也会显著降低。
因此，在高温高压条件下，材料的热力学性质和热稳定性是需要重点关注的问题。
其次，高温高压环境下材料的力学性能也会发生变化。
受到高温高压条件的影响，材料的力学性能可能会发生微小或者明显的变化。
例如，高温高压环境下，材料的弹性模量和屈服强度可能会降低，而延伸率和塑性变形能力会增加。
这与材料内部的分子结构变化和原子间的相互作用变化有关，需要进行深入的研究和探讨。
另外，高温高压条件下材料的电学性能也可能发生变化。
高温高压环境下，材料的电学性能可能会受到影响，例如电导率、介电常数、电子迁移率等都会发生变化。
如果要在高温高压环境下使用材料，需要对其电学性能进行深入的研究和测试。
最后，高温高压环境下的材料化学稳定性也需要重视。
在高温高压环境中，许多化学反应都会发生。
这些反应可能会导致材料的化学稳定性发生变化，甚至会导致材料的老化和破坏。
因此，研究材料在高温高压环境中的化学稳定性，对于研发和使用高性能材料都具有重要意义。
综上所述，高温高压条件下材料的性能分析是一项非常重要的工作，温度、压力对材料的影响需要进行深入的研究。
只有了解了高温高压条件下材料的性能变化规律，才能够更好地制备高性能材料和开发高性能产品。
随着科技的进步，相信在未来的研究中，高温高压条件下材料性能分析的研究将会越来越深入，为人们提供更加完善的材料科学基础。
金属材料的高温力学性能与模拟
金属材料的高温力学性能与模拟随着人类工程技术的不断发展和进步，金属材料在现代工业上广泛应用。
然而，在高温环境下，金属材料的力学性能会发生改变，从而影响其使用寿命和性能。
因此，对金属材料在高温下的力学性能的研究变得愈加重要。
高温下金属材料的力学性能变化主要表现为塑性和断裂失效的改变。
例如，在高温下，材料的塑性变好，使其更容易变形和塑性加工。
但是材料的断裂韧性会减少，这意味着在相同的应力条件下，材料更容易断裂。
为了深入了解金属材料在高温下的力学性能变化，我们需要对金属材料的高温力学性能进行模拟和研究。
常用的高温材料力学性能模拟方法包括实验测试和计算模拟两种方法。
实验测试是一种直接测量金属材料在高温下的精确力学性能的方法。
这种方法需要使用高温实验设备和仪器来模拟高温环境，并测量材料的塑性变形、断裂韧性等力学性能指标。
实验测试的优点是可以提供准确的高温力学性能数据，但也有一些缺点，如实验耗时长、成本高等。
计算模拟是另一种研究金属材料在高温下力学性能的方法。
该方法使用计算机模拟软件来模拟材料内部的原子、晶格等微观结构，从而预测材料在高温下的塑性变形和断裂行为。
计算模拟通常采用分子动力学和有限元模拟两种方法。
其中，分子动力学模拟可以模拟材料内部原子之间的相互作用及其运动状态，并根据这些信息预测材料性能。
有限元模拟则是以宏观角度建立材料模型，通过模拟材料内部应力和应变的变化，对材料的力学性能进行预测和分析。
计算模拟的优点是可以预测金属材料在高温下的力学性能，避免了实验测定的缺陷，同时也节省了时间和成本。
但是，计算模拟也有其限制，例如需要较高的计算复杂度和对计算模型的准确性要求等。
在实际应用中，实验测试和计算模拟通常是相互配合的。
实验测试可以用来验证计算模拟结果的准确性，同时计算模拟的结果也可以指导实验测试方法的设计和优化。
对于金属材料在高温环境下的力学性能及其模拟的研究，有助于优化材料的使用和设计，从而提高材料的安全性和可靠性。
材料在高温下的力学性能(蠕变、松弛)
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。
高温环境下材料的力学行为与可靠性评估
高温环境下材料的力学行为与可靠性评估随着科技的发展和工业的进步，高温环境下材料的力学行为与可靠性评估越来越受到重视。
在高温环境下，材料受到的力学加载和环境气候的影响较大，因此对材料的研究与评估显得尤为重要。
本文将从材料的力学行为、高温环境下的影响以及可靠性评估三个方面进行论述。
一、材料的力学行为在研究材料的力学行为时，我们需要了解材料的性质和特点。
材料的力学性质包括强度、延展性、韧性等。
高温环境下，材料的热膨胀系数增大，导致材料的体积膨胀，从而影响材料的力学性能。
此外，高温还会引起材料的相变和晶界扩散，对材料的强度和断裂韧性产生影响。
因此，了解材料在高温环境下的力学行为对于工业应用有重要意义。
二、高温环境下的影响高温环境对材料的力学性能有着明显的影响。
首先，高温会导致材料的塑性变形增大，使材料更容易发生变形和断裂。
其次，高温会引起材料内部结构的改变，例如晶格的扩散和晶界的移动。
这些变化会导致材料的力学性能发生变化，如强度减弱、韧性下降等。
此外，高温还可能引起氧化和腐蚀等问题，进一步降低材料的可靠性。
三、可靠性评估在高温环境下，对材料的可靠性进行评估显得尤为重要。
可靠性评估是指通过对材料的力学性能、使用环境和设计要求等综合分析来判断材料在特定条件下的可靠性。
评估的方法包括寿命预测、损伤判据和故障分析等。
寿命预测是通过模拟材料在高温环境下的老化过程，预测其寿命时间。
损伤判据是根据材料的力学性能变化，判断材料是否会发生破坏。
故障分析是通过对材料故障的原因进行分析，找出导致故障的主要因素。
综上所述，高温环境下材料的力学行为与可靠性评估是一个综合性的课题。
了解材料在高温环境下的力学行为对于工业应用具有重要意义。
同时，通过可靠性评估来判断材料在高温环境下的可靠性，有助于提高工业生产的安全性和可靠性。
因此，在工程实践中，需要对材料的力学行为进行研究，并对高温环境下的影响进行评估，以保证材料在复杂环境下的可靠性。
高温材料的力学性能分析
高温材料的力学性能分析高温材料是指能够在高温环境下保持良好机械性能、化学稳定性和材料结构稳定性的材料。
在高温环境下，材料容易受到氧化、硬化、脆化等因素的影响而发生失效，因此高温材料的力学性能分析显得尤为重要。
高温材料的力学性能包括拉伸、压缩、屈曲、剪切等，这些性能要通过材料力学性能测试来进行验证。
其中，拉伸试验是最常用的测试方法之一。
在拉伸试验中，材料会受到外力的牵引，通过测量外力和样品长度之间的关系，可以得到样品的伸长率、屈服强度、破断强度等力学性能参数。
拉伸试验可以评估高温材料的韧性、强度、延展性等方面的性能。
除拉伸试验外，压缩试验也是一种重要的力学性能测试方法。
在压缩试验中，材料会承受压缩力，通过测量压缩力和变形之间的关系，可以得到材料的压缩应变和应力，进而计算得到材料的压缩强度。
对于高温材料来说，压缩试验同样可以评估材料的韧性、强度、延展性等方面的性能。
屈曲试验是一种专门测试材料屈服特性的试验方法。
在屈曲试验中，质量固定的杆件会受到压缩或拉伸等作用力，使其产生屈曲。
通过观察屈曲过程和分析力变形关系，可以得到材料的屈曲强度。
由于高温材料在高温环境下容易出现脆化现象，因此屈曲试验更能反映材料在高温环境下的抗裂性能。
剪切试验是一种测试材料剪切性能的试验方法。
在剪切试验中，材料受到剪切力的作用，通过测量材料的扭转变形和剪切力的关系，可以得到材料的剪切应变和应力。
对于高温材料来说，剪切试验可以评估材料的抗切应力、强度和塑性等性能。
除上述试验外，还可以借助直径膨胀试验、热膨胀试验等方法来测试高温材料的力学性能。
这些试验方法可以评估材料的热膨胀性、导热性等高温时的力学特性。
在以上的试验过程中，需要特别注意试验环境的控制。
由于高温材料的测试需要在高温环境下进行，因此需要对试验环境进行控制。
一般来说，试验环境的温度要保持恒定，其湿度、氧气含量等也需要控制在一定范围内。
只有在正确的试验环境下，才能准确测定高温材料的力学性能。
材料在高温条件下的力学性能
后粘性流动不能回复。
3
3
t
式中η3 是本体粘度。因此普弹形变和高弹形变是
可逆形变，而粘性流动称为不可逆形变。
聚合物受到外力作用时，以上三种形变一起发 生；三种形变的相对比例依具体条件不同而不同。
3）蠕变断裂机制 大多为沿晶断裂，晶界上形成裂纹并引起断裂。
* 在三晶粒交汇处形成楔形裂纹。 晶界滑动在三晶粒交汇处受阻，造成应力集中形
ε＝ t
（7-3）
（3）cd段为蠕变第III阶段，为加速蠕变阶段。此时 材料因产生颈缩或裂纹而很快于d点断裂。蠕变断裂
时间及总变形量为tr及εr。
εr(持第久II断阶裂段塑的性蠕)变是速材度料高 及温τ力r(学持性久能断的裂重时要间指)、标。
蠕变曲线与应力、温度有关；应力小、温度低
时，蠕变速率低、第II阶段长；应力增加、温度升高 后，第II阶段变短、甚至消失。
（三）热处理工艺的影响 * 珠光体耐热钢一般采用正火加高温回火工艺。回
火温度应高于使用温度100~150℃以上，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一般进行固溶处理和时效，使 之得到适当的晶粒度，并改善强化相的分布状态。 * 采用形变热处理改变晶界形状(形成锯齿状)，并在 晶内形成多边化的亚晶界，则可使合金进一步强化。
图7-4 晶界滑移及晶界迁移示意图 (虚线--迁移前晶界,实线为迁移后晶界)
在蠕变过程中，因环境温度和外加应力的不同， 控制蠕变过程的机制也不同。
图7-5 银的形变机制图
2）高分子材料的蠕变机理
从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下
面三种形变：
（a）普弹形变：分子链内部键长和键角立刻发生变 化，形变量很小，卸载后恢复原状。
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图7-9 玻璃相对晶相的湿润情况
3）高分子材料 * 温度过低，外力太小，蠕变很小而且很慢，在短时 间内不易觉察； * 温度过高，外力过大，形变发展过快，也感觉不出 蠕变现象； * 在适当的外力作用下，通常在高聚物的Tg以上不 远，链段在外力下可以运动，但运动时受到的内摩 擦力又较大，只能缓慢运动，则可观察到较明显的 蠕变现象。
1）金属与陶瓷材料的蠕变曲线 （1）ab段为蠕变第I阶段，称为减速蠕变阶段，其蠕 变变形速度与时间的关系可用下式表示： （7-2） ＝At－n 式中A、n皆为常数，且0<n≤1。
图7-2 典型材料的蠕变曲线
（2）bc段为蠕变第II阶段，此阶段蠕变速度基本不 变，为恒速(稳定)蠕变阶段。此时的蠕变速度称最小 蠕变速度，即通常所谓的蠕变速度，其蠕变量为： ε＝ t （7-3） （3）cd段为蠕变第III阶段，为加速蠕变阶段。此时 材料因产生颈缩或裂纹而很快于d点断裂。蠕变断裂 时间及总变形量为tr及εr。 第II阶段的蠕变速度 及τr(持久断裂时间)、 εr(持久断裂塑性)是材料高温力学性能的重要指标。 蠕变曲线与应力、温度有关；应力小、温度低 时，蠕变速率低、第II阶段长；应力增加、温度升高 后，第II阶段变短、甚至消失。
2）温度和时间对断裂形式的影响 温度升高时，晶粒强度和晶界强度都要降低， 但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要比晶粒大 得多，因此TE随变形速度的增加而升高。
图7-10 蠕变与温度和外力的关系
图7-11 几种高聚物23℃时的蠕变性能比较 1-聚砜；2-聚苯醚；3-聚碳酸酯；4-改性聚苯醚；5-ABS （耐热级）；6-聚甲醛；7-尼龙；8-ABS
7. 2 蠕变极限与持久强度
7.2.1 蠕变极限 为保证在高温长期载荷作用下的机件不致产生 过量变形，要金属材料具有一定的蠕变极限。 蠕变极限是高温长期载荷作用下材料对塑性变 形抗力的指标。 蠕变极限一般有两种表示方法：
图7-7 应力与温度对蠕变曲线的影响
2）陶瓷材料 （1）晶体结构 六方结构的Al2O3、立方结构的ZrO2，因仅有一 个滑移系，变形量很小；体心立方的 MgO因有两个 滑移系，塑性变形量大。 （2）显微结构 * 气 孔： 蠕变速率随气孔率增加而增大。这一方面 是因为气孔减少了有效承载面积，另一方面的原因 是，当晶界发生粘性流动时，气孔体积中可以容纳晶 粒所发生的变形。 * 晶粒尺寸：晶粒愈小，蠕变率愈大。这是因为晶粒 愈小，晶界比例就愈大，晶界扩散及晶界流动对蠕变 的贡献就愈大。
图7-12 12Cr1MoV钢的σ-t对数曲线
注意事项： （1）高温长时试验表明，在lgt-lgσ双对数坐标中，各 试验数据并不真正符合线性关系，一般均有折点。 折点位置和曲线形状与材料在高温下的组织稳定性 和试验温度有关。 （2）缺口的影响：引起应力集中，降低持久强度。
图7-13 某种钢持久强度曲线的转折现象
1）温度对材料力学性能的影响 * 材料在高温下将发生蠕变现象（材料在恒定应力的 持续作用下不断地发生变形）。 * 材料在高温下的强度与载荷作用的时间有关。载荷 作用时间越长，引起变形的抗力越小。 * 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，作用时间越长，塑性降低越显著，甚 至出现脆性断裂。 * 与蠕变现象相伴随的还有高温应力松弛（恒定应 变下，材料内部的应力随时间降低的现象）。
2) 高分子材料的蠕变曲线
图7-3 高分子材料蠕变及回复曲线 (t1 是加荷时间， t2 是释荷时间)
7.1.2 蠕变机制 1) 金属和陶瓷材料的蠕变变形机制 a）位错滑移蠕变 塑性变形→位错滑移 →塞积、强化、更大切应 力下才能重新运动 → 变形速度减小； 在高温下，靠热激活和空位扩散来进行→ 刃位 错发生攀移→位错在新的滑移面上运动 → 位错源再 次开动、使蠕变得以不断发展（动态回复过程） → 蠕变速度增大。 第I阶段，材料因变形而强化，阻力增大，速率减小。 第II阶段，材料强化与动态回复共存，达到平衡，蠕 变速率维持不变。
7.2.3 蠕变极限和持久强度的影响因素 由蠕变断裂机理可知： 1）要降低蠕变速度提高蠕变极限，必须控制位错攀移 的速度； 2）要提高断裂抗力，即提高持久强度，必须抑制晶界 的滑动，也就是说要控制晶内和晶界的扩散过程。 （一）合金化学成分的影响 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。 * 熔点愈高的金属(Cr、W、Mo、Nb)，自扩散愈慢； * 层错能降低，易形成扩展位错，位错难以交滑移、攀 移；
在高温下，陶瓷材料的塑性有所改善，会产生 一定的塑性变形。 高分子材料的力学性能随着温度的变化有明显 的改变，呈现出不同的力学状态，并具有显著的粘 弹性行为。 对材料的高温力学性能，需要研究温度、应力、 应变与时间的关系，建立评定材料高温力学性能的 指标，分析其在高温长时荷载作用下变形和断裂的 机理，提出提高材料高温力学性能的途径。
1) 在给定温度T下，使试样产生规定蠕变速度的%/h）。 如： 110 =600MPa，表示温度在600℃的条件下， 蠕变速率为1×10-5%/h的蠕变极限为600MPa。
600
5
2）在给定温度T和在规定的试验时间（t，小时） 内，使试样产生一定蠕变变形量（δ，%）的应力 值，以符号 σδ/ t T 表示。
3
* 持久强度的测定 持久强度一般通过作持久试验测定，只要测定试样 在给定温度和一定应力作用下的断裂时间。 （1）对于设计寿命为数百至数千小时的机件，可以直接 用同样时间的试验来确定。 （2）对于设计寿命为数万以至数十万小时的机件，一般 做出一些应力较大、断裂时间较短的试验数据，画在 lgt-lgσ坐标图上，联成直线，用外推法（时间不超过 一个数量级）求出数万以至数十万小时的持久强度。 由持久强度试验，测量试样在断裂后的伸长率及 断面收缩率，还能反映出材料在高温下的持久塑性。
3 t 3
式中η3是本体粘度。因此普弹形变和高弹形变是 可逆形变，而粘性流动称为不可逆形变。 聚合物受到外力作用时，以上三种形变一起发 生；三种形变的相对比例依具体条件不同而不同。
3）蠕变断裂机制 大多为沿晶断裂，晶界上形成裂纹并引起断裂。 * 在三晶粒交汇处形成楔形裂纹。 晶界滑动在三晶粒交汇处受阻，造成应力集中形 成空洞，空洞连接形成裂纹。
* 晶界上由空洞形成的晶界裂纹，进而扩展断裂。
7.1.3 蠕变的影响因素 1）金属材料 对高温、低应力蠕变，第II阶段的蠕变速度：
＝C σ m exp(-Q/KT)
C、m为材料决定的常数，Q为蠕变激活能。由 蠕变速度可以计算出材料在高温下长期使用时的变 形量及其确定的蠕变极限。 显然在应力增大或温度升高时， 会增大。
图7-4 晶界滑移及晶界迁移示意图 (虚线--迁移前晶界,实线为迁移后晶界)
在蠕变过程中，因环境温度和外加应力的不同， 控制蠕变过程的机制也不同。
图7-5 银的形变机制图
2）高分子材料的蠕变机理 从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下 面三种形变： （a）普弹形变：分子链内部键长和键角立刻发生变 化，形变量很小，卸载后恢复原状。
600
5
如： 1/10 =100MPa，就表示材料在600℃温度下， 10万小时后伸长率为1%的蠕变极限为100MPa。
7.2.2 持久强度 材料在高温下的变形抗力与断裂抗力也是两种 不同的性能指标。 对于高温材料除测定蠕变极限外，还必须测定 其在高温长时载荷作用下抵抗断裂的能力，即持久 强度。 材料的持久强度，是在给定温度T下，恰好使材 料经过规定的时间（t）发生断裂的应力值，以 T t （MPa）来表示。 如某材料在700℃承受30MPa的应力作用，经 1000h后断裂，则称这种材料在700℃、1000h的持久 700 强度为30MPa，写成 1 =30MPa。 10
7.1.1 蠕变曲线 描述蠕变变形规律的参量主要有：应力、温度、 时间、蠕变变形量和变形速率等，其关系为： (7-1) 式中为 蠕变速率，σ为应力，T为绝对温度， ε为蠕变变形量，m1和m2为与晶体结构特性（如弹 性模量等）和组织因素（如晶粒度等）有关的参量。
1 2
＝f(σ，T，ε，m ，m )
图7-8 多晶Al2O3气孔率对蠕变率的影响
* 玻璃相： 当温度升高时，玻璃相的粘度降低，因而蠕变速 率增大。 如玻璃相不湿润晶相(图7-9(a))，则在晶界处为晶 粒与晶粒结合，抗蠕变性能就好；如玻璃相完全湿润 晶体相(图7-9(b))，则玻璃相包围晶粒，抗蠕变的性 能最弱。在其它的湿润程度处下，材料的抗蠕变性能 处于二者之间。 （3）温 度： 随着温度升高，位错运动和晶界滑动速度加 快，扩散系数增大，因此当温度升高时，蠕变速率增 大。
b）扩散蠕变 发生在T/Tm>0.5的情况下，是大量原子和空位的 定向移动的结果。 无外力作用下，原子和空位的移动无方向性，材 料无塑性变形。 有外力作用时，拉应力下的晶界产生空位，而压 应力作用下的晶界空位浓度小，因此空位由拉应力 晶界向压应力晶界迁移，致使晶体产生伸长的蠕变。 扩散途径： （1） 空位沿晶内流动，Nabarroherring机制；（2）沿晶界流动，Coble机制。
c）晶界滑动蠕变 高温下，晶界上的原子易扩散，受力后发生滑 动，促进蠕变； 多晶陶瓷中存在大量晶界，晶界是低熔点氧化物 聚集之处，易于形成玻璃相。在温度较高时，晶界粘 度迅速下降。外力导致晶界粘滞性流动，发生蠕变。 晶界形变在高温时很显著，甚至能占总蠕变变形 量的一半，晶界的滑动是通过晶界的滑移和迁移来进 行的，如图7-4所示，A-B，B-C,及A-C晶界发生晶界 滑移，晶界迁移，三晶粒的交点由1移至2再移至3点。