材料蠕变性能影响的试验和理论研究
材料的蠕变强度优化方法研究
材料的蠕变强度优化方法研究材料的蠕变是指在高温、高应力下长时间加载下的塑性变形现象。
蠕变强度是评估材料在蠕变条件下的稳定性能的指标之一。
在工程实践中，材料的蠕变强度优化是十分重要的，能够延长材料的使用寿命和提高工程结构的安全性。
本文将研究材料的蠕变强度优化方法，包括材料的合金化改进、微观结构调控以及应力管理等方面。
一、材料的合金化改进在材料的合金化过程中，将一种或多种元素添加到基础材料中，以改善其性能。
对于蠕变强度的改进，可以通过以下几个方面进行合金化改进。
1.降低晶界能量：通过添加能降低材料晶界能量的元素，如铌、钽等，可以改善材料的蠕变强度。
这些元素与晶界形成稳定的化合物，能够抑制晶界滑移和再结合，从而提高材料的抗蠕变能力。
2.提高晶界强度：晶界的强度对材料的蠕变性能有着重要影响。
通过添加能够提高晶界强度的元素，如碳化物、氮化物等，可以增加材料的蠕变强度。
这些元素能够与晶界形成强的化合物，并且能够阻碍晶界滑移和再结合，从而使材料在高温下具有更好的稳定性能。
3.调控晶体结构：通过合金化改变材料的结晶方式和晶体结构，可以有效提高材料的蠕变强度。
如在金属材料中采用冷变形和热处理等方法，可以形成细小的晶粒和均匀的组织结构，从而提高材料的抗蠕变能力。
二、微观结构调控微观结构调控是指通过调整材料的微观结构，改变其蠕变强度的方法。
以下是几种常见的微观结构调控方法。
1.晶粒细化：晶粒的尺寸对材料的力学性能有着很大的影响。
通过采用晶粒细化的方法，如等通道转角挤压等，可以提高材料的蠕变强度。
细小的晶粒能够提高材料的位错密度和强化效应，从而增强材料的抗蠕变能力。
2.相变控制：通过控制材料的相变行为，可以改变其蠕变强度。
例如，通过合适的热处理工艺，可以使材料在高温下形成稳定的相结构，从而提高材料的蠕变强度。
3.析出相调控：在金属材料中，合理控制析出相的形成和分布，可以有效提高材料的蠕变强度。
通过在合金中引入特定的元素，使其在一定温度下形成稳定的析出相，能够提高材料的抗蠕变能力。
材料抗蠕变性能的增强研究
材料抗蠕变性能的增强研究蠕变是材料在长期受力下发生的塑性变形现象，主要表现为应力持续作用下的离子或分子的位移和重排。
蠕变导致材料性能下降，并可能导致结构或设备的失效。
因此，提高材料的抗蠕变性能对于工程应用至关重要。
在材料抗蠕变性能增强的研究中，新材料的开发和改进是关键。
首先，改变材料的组成和结构可以显著改善其抗蠕变性能。
例如，在金属材料中，添加微量的合金元素或制备复合材料可以有效地提高其抗蠕变性能。
这些合金元素的加入或复合材料的制备过程会引入晶界、相界和孪晶等缺陷，从而阻碍蠕变过程中位移和重排的进行。
此外，这些缺陷还可以提高材料的强度和硬度。
因此，调节组成和结构是增强材料抗蠕变性能的重要途径之一。
另外，材料的热处理和表面改性也是实现材料抗蠕变性能增强的有效手段。
通过热处理过程，可以改变材料的晶界密度和晶粒尺寸，从而影响材料的蠕变行为。
例如，热处理可以通过晶体再结晶作用促进晶界密度增加，从而限制蠕变的扩散过程，提高材料的抗蠕变能力。
此外，通过表面改性技术，如电化学氧化、沉积膜和涂层等，可以增加材料表面的抗蠕变层，有效阻止蠕变的扩展。
因此，热处理和表面改性可以在一定程度上增强材料的抗蠕变性能。
除了改变组成、结构和进行热处理、表面改性外，应用先进的材料制备和加工技术也是提高材料抗蠕变性能的关键。
例如，采用高温下的快速凝固技术可以得到细小均匀的晶粒和无孪晶的材料。
这些特殊的组织结构可以显著改善材料的热和力学性能，从而提高抗蠕变性能。
此外，采用粉末冶金、等离子喷涂等特殊材料制备和加工技术也可以得到具有高蠕变阻力的材料。
除了上述的方法和途径外，加强材料应用的环境监测和控制也是提高材料抗蠕变性能的重要措施。
蠕变行为受到环境的影响，如高温、高压和化学腐蚀等。
因此，了解材料在不同环境条件下的蠕变行为和机制，并加强环境监测和控制，可以预防蠕变失效，并延长材料的使用寿命。
这包括使用合适的材料和涂层、合理设计和优化结构以及精确控制环境条件等方面。
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究
岩石材料的蠕变实验及本构模型研究蠕变是指材料在一定温度和应力条件下，随着时间的推移发生的持续变形。
在地质和工程领域，岩石是一种典型的蠕变材料。
岩石的蠕变行为对工程结构的长期稳定性和可靠性具有重要影响。
因此，对岩石材料的蠕变实验及本构模型研究具有重要的理论和实际意义。
岩石材料的蠕变实验主要分为应力松弛实验和恒定应力蠕变实验两种。
应力松弛实验是通过对材料施加一定的应力后，观察材料的应力随时间的变化，以及应变随时间的变化。
这种实验常常用来研究岩石材料的蠕变速率和蠕变变形的领导指数。
恒定应力蠕变实验则是在一定的应力水平下，观察材料的应变随时间的变化，并且通过实验数据拟合来得到本构模型。
岩石材料的蠕变行为可以通过多种本构模型来描述，其中最常用的是Norton、Burgers、Power-law以及Generalized Kelvin-Voigt模型。
这些模型可以通过实验数据进行参数拟合，从而得到对应的本构关系。
这些本构关系可以用来预测岩石材料在不同应力和温度下的蠕变行为。
此外，还可以通过拟合这些本构模型的参数，来研究岩石材料的蠕变机制。
研究表明，岩石材料的蠕变行为是由多种因素共同影响的，包括温度、应力水平、孔隙水压力、孔隙率等。
因此，在进行蠕变实验时，需要对这些因素进行控制和监测，以保证实验数据的可靠性。
同时，还需要考虑到实际工程环境中的应力和温度条件，从而得到更准确的本构关系。
总之，岩石材料的蠕变实验及本构模型研究对于预测岩石在地下工程中的蠕变行为具有重要的理论和实际意义。
通过研究岩石材料的蠕变行为及其本构关系，可以为地质和工程领域提供重要的科学依据，从而保证工程结构的长期稳定性和可靠性。
镍基高温合金材料的蠕变性能测定
镍基高温合金材料的蠕变性能测定蠕变是材料在高温和高应力条件下的一种时间依赖性变形，对于镍基高温合金材料来说，蠕变行为的研究尤为重要。
本文将介绍镍基高温合金材料蠕变性能的测定方法及其应用。
一、引言镍基高温合金材料具有优异的高温抗氧化、耐蠕变和抗疲劳性能，在航空航天、能源等领域得到广泛应用。
然而，由于工作条件的复杂性，蠕变行为的研究成为保证材料可靠性和安全性的关键。
二、蠕变性能的测定方法1. 短期蠕变实验短期蠕变实验是测定材料在高温下加载时瞬时蠕变变形的一种方法。
实验通常以恒定应力或变应力加载，结合不同温度和时间进行测试。
通过记录应力-时间曲线和蠕变应变-时间曲线，可以得到蠕变应变速率、蠕变曲线等参数。
这种实验方法可以快速获取材料的初步蠕变性能。
2. 恒应力蠕变实验恒应力蠕变实验是测定材料在高温下长期蠕变变形的一种方法。
实验中，加载恒定应力到材料上，记录蠕变应变随时间的变化情况。
通过分析蠕变曲线，可以得到蠕变应力、蠕变速率、蠕变寿命等参数。
这种实验方法能较好地模拟材料在实际工作条件下的蠕变行为。
3. 应变速率控制蠕变实验应变速率控制蠕变实验是测定材料在高温下不同应变速率下的蠕变行为的一种方法。
通过加载具有不同应变速率的变形，记录蠕变应变-时间曲线以及应力-应变曲线，可以得到应变速率对蠕变性能的影响。
这种实验方法可以实现对材料蠕变行为的精确控制，对于研究材料在复杂工况下的蠕变行为具有重要意义。
三、蠕变性能的应用镍基高温合金材料的蠕变性能对其在高温和高应力条件下的应用至关重要。
蠕变性能的测定结果对于优化材料设计、提高组织结构和工艺等方面有着重要指导意义。
1. 材料设计通过研究材料的蠕变行为，可以了解材料在高温和高应力条件下的变形机制，为材料设计提供重要依据。
通过合理选择合金元素、优化相组成和比例，可以改善材料的蠕变抗力，提高其在高温环境下的耐久性。
2. 工艺改进蠕变性能的测定结果可以指导工艺改进。
通过调整热处理工艺、控制晶粒尺寸和形态，可以有效提高镍基高温合金材料的蠕变性能，降低在高温应力下的变形。
蠕变对金属材料组织和力学性能的影响研究
蠕变对金属材料组织和力学性能的影响研究在材料科学领域，蠕变是指材料在高温和长期应力下的持续变形现象。
它是金属材料长时间暴露于高温环境下的重要力学性能之一。
蠕变对金属材料的组织和力学性能产生深远的影响。
一、蠕变对组织的影响蠕变过程中，金属材料内部的晶体结构会发生改变，从而对材料的组织产生影响。
在高温下，晶体内部的位错运动剧烈，从而引起晶粒内部的形变。
这种形变可以导致晶粒的尺寸增加，晶界的移动以及孪生等现象。
同时，在蠕变过程中，材料的晶粒会发生再结晶，从而改善晶界的结构。
因此，蠕变可以促进晶粒的长大和晶粒结构的进化，进而改善材料的组织特性。
二、蠕变对力学性能的影响蠕变在材料的力学性能上有着重要的影响。
首先，蠕变可以引起材料的变形，改变其初始形态。
在高温蠕变过程中，金属材料会发生拉伸、蠕变硬化和塑性松弛等现象，从而改变材料的应力-应变曲线和力学行为。
其次，蠕变还会降低材料的力学性能，如延展性、抗拉强度和疲劳寿命等。
在高温暴露和长期应力作用下，材料会逐渐失去其原有的力学性能，出现蠕变缺陷和应力腐蚀疲劳等问题。
三、蠕变的主要影响因素蠕变受多种因素的影响，包括材料的成分、结构和加工工艺等。
首先，金属材料的成分对其蠕变特性有着显著影响。
不同金属元素对材料的扩散和位错运动有不同的影响，从而决定了材料的蠕变行为。
其次，材料的晶体结构和取向也会影响其蠕变特性。
晶格缺陷和晶界能够提供位错的滑动和扩散路径，从而影响材料的蠕变行为。
最后，材料的加工工艺也会对其蠕变性能产生影响。
不同的热处理和冷加工工艺会影响材料的组织和晶界结构，从而对蠕变产生影响。
蠕变对金属材料组织和力学性能的影响研究在材料科学中具有重要意义。
通过深入研究蠕变现象，可帮助科学家和工程师更好地理解材料的行为，从而制定出更合理的材料设计和应用。
同时，研究蠕变对材料组织和力学性能的影响，可以为改善材料的蠕变行为提供指导。
通过调整材料的成分、结构和加工工艺等因素，可以提高材料的耐蠕变性能，从而应对高温和长期应力环境中的挑战。
低温下材料蠕变行为的研究与建模
低温下材料蠕变行为的研究与建模近年来，随着科学技术的不断发展和人类对极端环境的不断探索，低温材料的研究越来越受到广泛关注。
低温环境对材料的性能和可靠性有着很大的挑战，其中一个重要的问题就是材料在低温下的蠕变行为。
本文将对低温下材料蠕变行为的研究与建模进行探讨，以期为相关领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。
1. 背景介绍低温环境具有较高的应用前景，例如航天航空、核能和超导材料等领域。
然而，低温下材料的蠕变行为往往会对材料的使用寿命和可靠性产生不利影响。
蠕变是指材料在常温及以上温度下，在一定应力作用下，随着时间逐渐发生形变的一种现象。
在低温下，材料的蠕变行为往往表现出与常温下不同的特点，因此对低温下材料的蠕变行为进行深入研究和建模具有重要意义。
2. 低温下材料蠕变机理低温下材料的蠕变行为受多种因素的影响，包括温度、应力、材料的晶格结构等。
一般来说，低温下材料的蠕变行为主要受到材料的晶体结构和缺陷的影响。
在低温下，晶体结构的排列较为有序，晶格振动减弱，因此材料的蠕变速率较低。
此外，缺陷对材料的蠕变行为也有着重要的影响。
例如，晶体的位错密度和晶界的缺陷会影响材料的蠕变速率和蠕变寿命。
3. 低温下材料蠕变行为的实验研究为了深入了解低温下材料的蠕变行为，科学家们开展了大量的实验研究。
一种常用的实验方法是使用试样在低温环境下施加一定的应力，并记录材料的变形情况。
通过实验数据的分析，可以获得材料在低温下的蠕变速率和蠕变寿命等重要参数。
此外，还可以利用扫描电子显微镜等先进仪器观察材料的微观结构变化，从而进一步揭示低温下材料的蠕变机制。
4. 低温下材料蠕变行为的建模与仿真实验研究只能提供有限的信息，往往难以揭示低温下材料蠕变行为的全部特征。
因此，建立合适的数学模型对低温下材料的蠕变行为进行仿真和预测具有重要意义。
目前，研究者们已经提出了多种材料蠕变行为的数学模型，如粘滞滑移模型、位错滑移模型等。
这些模型可以通过有限元方法等数值方法进行求解，进而预测材料在低温下的蠕变行为。
材料力学蠕变分析知识点总结
材料力学蠕变分析知识点总结蠕变是材料在恒定应力条件下随时间逐渐发生形变的现象。
在工程设计和材料研究中，蠕变现象是一个重要的考虑因素。
为了更好地理解和分析材料的蠕变特性，以下是一些材料力学蠕变分析的重要知识点的总结。
一、蠕变现象及特点蠕变是指材料在一定的温度、应力和时间条件下会发生的持续性形变现象。
蠕变速率与应力和温度成正比，与时间成反比。
蠕变主要表现为静态蠕变和滞后蠕变两种类型。
静态蠕变是指恒定应力下的蠕变，在应力作用下，材料在一段时间后会逐渐发生持续性的形变。
滞后蠕变是指在持续变形状态下，应力和应变之间的关系并非瞬时稳定，而是有延迟的反应。
二、影响蠕变的因素1. 温度：温度是影响蠕变的关键因素。
随着温度的升高，材料的蠕变速率也会增加。
一般来说，高温会导致材料的结构疲劳，从而增加蠕变的可能性。
2. 应力水平：应力水平是另一个重要因素。
蠕变速率随着应力的增加而增加。
当应力水平超过一定阈值时，蠕变速率将急剧增加，导致材料的蠕变失效。
3. 材料结构：材料的结构对蠕变行为有很大影响。
晶体有序性高、晶界清晰的金属材料蠕变行为较不明显，而高聚物、陶瓷等非晶态材料则容易发生蠕变现象。
三、材料蠕变性能测试方法为了评估材料的蠕变性能，常用的测试方法有：1. 短期蠕变试验：通过施加持续载荷进行的试验，用于测定材料在短时间内的蠕变性能。
2. 长期蠕变试验：通过施加持续载荷进行的试验，用于测定材料在长时间内的蠕变性能。
3. 压缩蠕变试验：通过施加持续压缩载荷进行的试验，用于测定材料在压缩状态下的蠕变性能。
四、蠕变机制和模型1. 滑移机制：材料中的滑移是一个重要的蠕变机制。
滑移是指材料中的晶体发生移位，形成新的晶体结构，导致材料整体发生蠕变。
2. 脆性断裂机制：某些材料在蠕变过程中会出现脆性断裂现象。
脆性断裂是由于晶界结构破裂或晶体内部缺陷引起的。
3. 蠕变模型：为了更准确地描述材料的蠕变行为，研究者们提出了各种蠕变模型，如Arrhenius模型、Norton模型和力学模型等。
铝合金材料的蠕变性能分析
铝合金材料的蠕变性能分析近年来，随着现代工业技术的进展，铝合金材料已经成为了重要的结构材料之一。
由于具有优良的特性，铝合金材料的应用领域不断拓展，特别是在航空、汽车、船舶等领域得到广泛应用。
然而，铝合金材料的蠕变性能一直是其关键性能之一，因此本文将对铝合金材料的蠕变性能进行深入分析。
一、铝合金材料的蠕变特性蠕变是金属材料在高温条件下塑性变形的特殊形式。
一般情况下，蠕变是指温度超过半熔状态下的大应力、较低应变速度下的某些材料发生显著塑性变形的现象。
蠕变现象是一种重要的沉降现象，它将会极大地影响铝合金材料的长期稳定性和耐久性。
因此，铝合金材料的蠕变性能几乎是不能忽视的一个特性。
铝合金材料的蠕变特性受到许多因素的影响。
首先，高温下的材料强度降低，因此在高温下的应力水平的考虑更加显著。
其次，材料的微观结构与化学成分，例如材料的晶体学结构、缺陷和相互作用等也可能会影响蠕变行为。
另外，蠕变特性还受到试验条件的影响，例如应变速率、载荷、环境等。
二、铝合金材料的蠕变机理铝合金材料的蠕变机理主要包括三种类型：原型运动、管状运动和聚集运动。
原型运动是指在三轴应力宏观复合作用下，晶粒的发生屈服、延展、断裂等塑性变形。
原型运动发生时，材料的原型或晶粒的形状可能会发生变化。
管状运动是指形成细微管状空心结构的移动和回聚。
这种运动是短期的，一般只有几个微观级别的位移。
聚集运动是指由间隔空隙对材料的整体结构进行位移和扭曲。
铝合金材料的蠕变机理是复杂的，并且随着应用环境的变化而变化。
了解铝合金材料的蠕变机理有助于更好地理解材料的性质和使用性能。
三、铝合金材料的脆化机理分析铝合金材料的蠕变行为不仅受到材料性质的影响，同时也会受到试验条件和应变速率的影响。
因此，在选择材料和确定试验条件时应更加趋向稳定性和具有代表性的结果。
实验结果也表明，铝合金材料的蠕变行为是一个可靠的指标，能够提供至关重要的信息。
此外，铝合金材料的脆化机理也会影响到其蠕变特性。
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力分布的差别是明显的。 对热处理%， 几乎没有残余热应 力， 而热处理$的残余热应力却很高。 对计算结果详细分 析可知， 在纤维顶端的基体局部应力达到$ ;;; ?@- 以 （事实上， 上 基体的破坏应力不会大于$ ;;; ?@-） ， 如此 高的应力将会给基体带来很大的损伤。 步 & 为蠕变试验的加热阶段。 对于热处理 =， 与热 处理 $ 和 % 一样， 加热将在纤维和基体上产生热应 力， 但同时， 基体的蠕变将松弛这些应力， 其结果为在 步 & 结束时， 纤维和基体没有热应力， 图 & 也给出了 蠕变试验的纤维轴应力结果。 对于热处理 $ 和热处理 热处理残余的压缩应力和本步加速产生的拉热应 %， 力都将由本步基体蠕变而松弛， 结果为在步 & 结束 时， 所有的 = 种情况， 应力状态没有明显的差别。 步 : 为应力蠕变试验。 对于这 = 种情况， 在$个 过渡阶段后， 在纤维和基体中产生 $ 个较稳定的应力 状态， 该稳定的 = 种情况的应力状态没有明显的区别， 应力状态取决于受载方向。 本文讨论了 % 种特殊情况 （ ! A ;B和 ! A !;B） 示于图 &。 如果外载方向与纤维轴 （ ! A !;B） ， 纤维受拉； 如果外载方向垂直于纤 向一致 （ ! A ;B） 维轴向 ， 纤维受压。 详见文献 C # D 的分析。 !" $ 热处理和应力蠕变过程中的变形和应变分布 对热处理 $ 和热处理 %， 在步 $ 产生热膨胀， 但随 着在步 $ 和步 % 的基体蠕变变形， 该热膨胀将有所减 小。 图 : 给出了单胞的轴向位移， 在步 % 开始时， 单胞 模型在轴向略有收缩， 与应力状态一样， 热处理 $ 和 热处理 % 的差别始于步 =。 在步 = 中， 对于热处理 $， 因为试件在水中冷却， 基体来不及蠕变， 单胞快速收 缩， 在热处理 $ 结束后， 单胞在轴向有一个负的位移。 应强调， 尽管步 $ 和步 = 的温度变化是一致的， 但由 于基体的蠕变， 步 = 的净收缩量要大于步 $ 的净扩张 量。 与热处理 $ 不同的是， 热处理 % 在步 = 中有时间 进行蠕变， 从而使得在热处理后， 几乎没有残余变形，
图" FGH; "
应力蠕变试验结果 图! FGH; ! 单胞模型 B>G+ O&KK ’LS&K
I&J,K+ LM J+)&JJNO)&&( +&J+ ML) +P& +P)&& O*J&JQ D * E O)&&( J+)*G> RJ O)&&( +G’& *>S D T E O)&&( )*+& RJ O)&&( J+)*G> 表! "#$%& ! 纤维和基体的材料常数
"
材料， 试样， 试验和结果
（符号 采用压铸的方法制备 ../， 4567%%.8"9 !
后数字表示质量 : ）加上 %): 体积含量的短 45! ;< 纤 维。它为纤维平面随机分布的 ../， 在纤维分布平面 内割取标距长 &" ==、直径 - == 的标准单轴拉伸蠕 （无 变试样。本文研究了 ! 种热处理制度和 % 种铸造
图& ’()* &
（考虑 % 个加载方向 ） 纤维轴应力随时间的变化 +,(-. /012// 34 052 4(621/ 34 052 05122 7-/2/ 8/ 0(92
由于基体的蠕变， 步 $ 产生 步 % 的温度是一定的， 的热应力迅速降至接近 ;。 热处理 $ 和 % 的差别始于 步 =。 对热处理 $， 因为试件在水中冷却， 温度在 $9(> 内由 ::;< 降至 %;< ， 基体几乎没有时间进行蠕变， 该 步的结果是在基体和纤维中产生较高的热处理应力， （相对于此 此时， 纤维承受大约 $ ;": ?@- 的压缩应力 时的纤维尺寸参数 ） 。 因为室温时没有蠕变， 该内应力 将保持到蠕变应力试验。 对热处理 %， 步 = 中温度在 %& 可以假设温度随时间线性下 5 内由 ::;< 降至室温。 降。 在此步， 冷却导致热应力， 同时基体的蠕变将松弛 纤维和基体的热应力。 计算表明， 在步 = 的开始段， 因 为温度较高， 基体易于蠕变， 几乎没有热应力。 在此步 的后段， 因为基体蠕变性能下降， 在纤维和基体中产生 一些热应力， 最终大约为 $ &;$ ?@-， 该值与单胞模型 纤维尺寸参数相关， 但肯定要比热处理 $ 低。 热处理$和热处理%在热处理后的基体和纤维的应
!
!" #
有限元结果
热处理和应力蠕变过程中的应力状态 纤维的最大轴应力位于纤维的中间。 图 & 给出了 =
种热处理制度时的纤维最大轴向应力随时间变化情况。 在步 $， 即 在 %;9(> 内 由室 温 升至 对 热处 理 $ 和 %， 将在基体和纤维中产生很高的热不协调应力， 此 ::;< ， 时纤维受拉伸应力。 在受热的同时， 基体的蠕变将同时 松弛基体和纤维的热不协调应力， 此时纤维轴应力为时 （在步 $ 中温度为时间的线性函数） 间的非线性函数 。
（../） 短纤维金属基复合材料 可以应用于高温， 迄今对此已作了大量的研究 0 % 1 * 2 。 ../ 的蠕变性能与 下列因素相关：基体的蠕变性能，纤维的弹性和断裂 特性， 纤维的尺寸参数， 纤维的分布以及纤维 3 基体界 面性能等。一般认为热处理制度对 ../ 蠕变性能有 较大影响， 不同的热处理制度将导致不同的宏观蠕变 响应。 但是， 据作者所知， 热处理制度影响的微观机理 尚不明确。本文即试图探索这些机理， 同时采用了试 验和有限元分析 ! 种方法。
图/ FGH; /
热处理和应力蠕变试验的温度 N 时间历史 %P& PGJ+L)G&J LM +&’(&)*+,)& RJ +G’& LM +P& P&*+ +)&*+’&>+J *>S +P& J+)&JJNO)&&( +&J+
式中 , 和 - 分别为蠕变系数和蠕变应力指数， 示于 ） （ , 和 - 由温 表/。 在表 / 中， "$4. 的蠕变方程系数 度内插得到。在许多情况下， 这是有疑问的， 为此， 在
’&()#*+(#% ,-.,&-/+&0 .1 1+$&- #*2 3#/-+4
%&’(&)*+,)& -.
万方数据
$% 期
岳珠峰等： 热处理对金属基短纤维复合材料蠕变性能影响的试验和理论研究
・ !"# ・
“讨论” 一节中， 对此作了专门讨论。 另外一方面， 基体 在 ::;< 时极易蠕变而无法试验， 为了有限元计算， 仅 仅设 ::;< 基体蠕变率为 $; 倍的 =:;< 蠕变率，表 $ 已给出计算用的其它参数。
万方数据
・ #$$ ・ 理 " 的差别不明显。
稀有金属材料与工程
!" 卷
5
有限元模型—— — 单胞模型
为了使问题可解， 取含 / - 0 纤维的 ! 维单胞模型。
这种单胞模型意味着纤维理想也定常、 均匀和周期的 分布在基体中。 如此， 整个 112 的性能可由该单胞模 （ 含 / - 0 纤维和相应的基体 ） 型 描述。 图 ! 给出单胞模 型， 中心为 / - 0 纤维。 该单胞模型能够唯一地由 ! " #， 根据试件取向， 单轴应力方 $ " %& ’ " % !个参数表示。 向位于 ()* 平面内， 即位于纤维分布平面， 加载方向由 为了保持该单胞与其它单胞变形的协调性， ! 角表示。 对 ! 3 45和#45 "种情况， 所有的面都保持平面， 对于其 它情况详见文献 6 7 8 。 在本文， 不考虑纤维 - 基体界面 层， 认为纤维 - 基体界面完美。 根据 /9: 的纤维体积， ! " #，$ " %& ’ " % 分别取4; $9， 4; <0， 4; <0。 608 利用 =*+)*> 来划分图 ! 所示的单胞模型， 之后， 将数据传给 ?@?ABC 6 # 8 作计算分析。总的单元数为 纤维为弹性， 基体为弹性和蠕变。 为了便于计算， 9/4。 本文同时也对纯基体材料在 !94. 进行了蠕变试验， 其稳定蠕变率可由式 D / E 表示。 ・ " + , #（/）
（../） 蠕变性能的影响， 同时考虑了 ! 种不 要： 采用试验和有限元方法研究了热处理制度对金属基短纤维复合材料
同热处理制度和 % 种铸造状态。 试验结果表明， 在相同蠕变应力时， 铸态试样有最小 ../ 的蠕变响应与热处理制度有关。 （试样在 ))"B 保温 !& C 后随炉冷却 ） 具有明显的最大的最小蠕变 的最小蠕变应变率和最长的蠕变寿命， 而热处理制度 ! （试样在 ))"B 保温 !& C 后水冷 ） 应变率和最短蠕变寿命， 热处理制度 % 具有中等的最小蠕变应变率和中等的蠕变寿命。 用单胞模型结合有限元方法模拟分析了热处理的影响， 结果表明， 热处理制度的影响可以归于热处理引起的残余应力和 同时考虑了单胞模型的参 残余应变以及它们的历史， 具体可以归于基体的蠕变耗散能、 纤维轴向力和纤维 $ 基体界面力。 数对上述分析结果的影响。 （../） ；热处理；蠕变性能；单胞模型；有限元 关键词：金属基短纤维复合材料 中图法分类号： MS%&*9 %) 文献标识码： 4 文章编号：%""!$%-)W ( !""< + %!$",*)$"*