材料在高温条件下的力学性能.ppt

********************影响金属高温力学性能的主要因素纯Ni的强度随结构尺寸的变化纯Cu的梯度纳米结构（4）晶粒尺寸24第25页,共46页，星期六，2024年，5月本部分小结金属材料的高温力学性能明显不同于室温，金属材料在长时间的恒温、恒应力（载荷）作用，会发生蠕变变形及蠕变断裂；图7.5典型蠕变曲线25第26页,共46页，星期六，2024年，5月本部分小结金属材料的高温蠕变变形的机制包括：位错滑移蠕变、扩散蠕变、晶界滑动蠕变，那种机制起主导作用取决于金属材料服役的温度与应力；26第27页,共46页，星期六，2024年，5月金属材料的高温力学性能三个重要的指标参数：蠕变极限、持久强度极限、持松弛稳定性；本部分小结影响金属材料的高温力学性能的重要因素：化学成分、冶炼工艺、组织结构、晶粒尺寸；27第28页,共46页，星期六，2024年，5月课后作业：1、和常温力学性能相比，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？2、试说明金属蠕变断裂的裂纹形成机理与常温下金属断裂的裂纹形成机理有何不同？3、提高材料的蠕变抗力有哪些途径？

28第29页,共46页，星期六，2024年，5月材料力学性能

材料与机电学院艾建平E-mail:ai861027@163.com第7章材料在高温条件下的力学性能第30页,共46页，星期六，2024年，5月材料受外力作用时的形变行为：理想的弹性固体服从虎克定律——形变与时间无关瞬间形变，瞬间恢复理想的粘性液体服从牛顿定律——形变与时间成线性关系聚合物的黏弹性与蠕变高聚物：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29第31页,共46页，星期六，2024年，5月形变对时间不存在依赖性虎克定律Hooke’slawIdealelasticsolid理想弹性体应变在外力的瞬时达到平衡值，除去应力时，应变瞬时回复。弹性模量EElasticmodulus聚合物的黏弹性与蠕变30第32页,共46页，星期六，2024年，5月外力除去后完全不回复牛顿定律Newton’slawIdealviscousliquid理想粘性液体受外力应变随时间线性发展，当除去外力时形变不可回复。粘度?Viscosity聚合物的黏弹性与蠕变31第33页,共46页，星期六，2024年，5月聚合物的黏弹性与蠕变（1）温度的影响高分子的形变行为是与时间、温度有关的黏性和弹性的组合黏弹性——外力作用下，高聚物材料的形变性质兼具固体的弹性和液体黏性的特征，其现象表现为力学性质随时间而变化的力学松弛现象。图7.18非晶聚合物的温度-形变曲线示意图非晶聚合物的形变-时间曲线32第34页,共46页，星期六，2024年，5月（2）聚合物蠕变在恒温下施加一定的恒定外力时，材料的形变随时间而逐渐增大的力学现象。。例如：软质PVC丝钩一定的法码，会慢慢伸长；解下法码，丝慢慢回缩。聚合物的黏弹性与蠕变蠕变的意义：高聚物蠕变性能反映了材料的尺寸稳定性和长期负载能力。33第35页,共46页，星期六，2024年，5月聚合物材料蠕变包括三个形变过程聚合物的黏弹性与蠕变34第36页,共46页，星期六，2024年，5月聚合物材料蠕变包括三个形变过程聚合物的黏弹性与蠕变35第37页,共46页，星期六，2024年，5月聚合物材料蠕变包括三个形变过程聚合物的黏弹性与蠕变36第38页,共46页，星期六，2024年，5月e1e2+e3t2t1tee3e1高聚物受到外力作用时，以上三种变形是一起发生材料的总形变为：加力瞬间，键长、键角立即产生形变回复，形变直线上升通过链段运动，构象变化，使形变增大分子链之间发生质心位移聚合物的力学松弛聚合物的黏弹性与蠕变37第39页,共46页，星期六，2024年，5月作用时间问题(A)作用时间短(t小），第二、三项趋于零(B)作用时间长(t大），第二、三项大于第一项，当t??，第二项??0/E2第三项（?0t/?)表现为普弹表现为粘性聚合物的黏弹性与蠕变38第40页,共46页，星期六，2024年，5月蠕变恢复撤力一瞬间，键长、键角等次级运动立即恢复，形变直线下降；通过构象变化，使熵变造成的形变恢复；分子链间质心位移是永久的，留