材料的高温蠕变

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材料的高温蠕变

材料的高温蠕变

材料的高温蠕变相关的理论解释和材料蠕变的因摘要:从蠕变的定义,金属材料在高温下蠕变的形成机理,陶瓷以及镁质耐火材料提高A1素等几个方面阐述了材料的高温蠕变现象。

其中也对多晶O3 2抗蠕变性能给予介绍,解释。

陶瓷;抗蠕变性能A1O关键词:高温蠕变;蠕变机理;多晶 321引言材料具有许多的性能,有的性能在材料的使用时是有利的,但有的性能在材料的使用时是不利的。

由于蠕变的产生我们就不能笼统的说材料在高温下的性质是如何的,材料在高温条件下的性能与在常温下的性能不同,在高温下材料发生蠕变,因此,材料的高温蠕变使得材料在高温条件下使用时性能变差,影响了材料在高温条件下的使用。

如果能提高材料在高温条件下的抗蠕变性能,能够改善材料在高温条件下使用的品质,使得材料的使用寿命延长,可以节省材料,避免浪费。

高温蠕变理论是在对多种金属所做的完整的蠕变实验的基础上建立起来的,因此介绍材料的蠕变机理也是根据金属的蠕变机理来进行解释的。

我们是这样定义材料蠕变这个现象的,材料在高温下长时间承受恒温、恒载荷作用,缓慢产生塑性变形的现象。

所以,蠕变是在恒定压力作用下,随着时间的延长而材料持续形变的过程。

在高温条件下,材料都有着与常温下不同的蠕变行为。

借助于高温作用和外力作用,材料的形变障碍得到克服,内部质点发生迁移,晶界相对移动,于是蠕变现象产生了。

2.1 蠕变阶段材料的高温蠕变分为几个阶段,几个区域有着不同的变化。

图1图1表示在三个不同的恒定应力作用下,材料的应变ε随时间t变化的典型蠕变曲线。

曲线的终端表示材料发生断裂。

t=0时的应变表示加载结束时的即时应变,它包括弹性应变和塑性应变。

蠕变曲线可分为三个阶段,为定常蠕变所示:III为非定常蠕变阶段,应变率随时间的增加而减小;如图2t 阶段,应变率保持常值;在最末阶段Ⅲ,应变率随时间而增大,最后材料在r升高温度或增加应力会使蠕变加快并缩短达到断裂的时间。

通常,时刻发生断裂。

甚至不出现第三阶段则蠕变的第二阶段(Ⅱ)持续较久,若应力较小或温度较低,对应的蠕变曲线;相反,若应力较大或温度较高,则中1 (Ⅲ),如图中对应的蠕变曲线。

抗蠕变的方法

抗蠕变的方法

抗蠕变的方法抗蠕变的方法是针对材料在高温和持续应力环境下发生蠕变现象的控制和防止措施。

蠕变是指材料在高温下受持续应力作用时,逐渐发生塑性变形的现象,持续应力会引起原子的扩散运动,导致晶体内部的结构发生变化,从而引起材料的形变和性能的退化。

蠕变是一种时间相关的现象,对很多工程结构和设备的安全性和可靠性构成了威胁。

因此,针对材料的蠕变特性进行控制和防止是非常重要的。

以下是一些抗蠕变的方法。

第一,合理选择材料。

不同材料的抗蠕变性能差异很大,如金属材料、陶瓷材料和高分子材料等其抗蠕变的能力各不相同。

因此,在设计的初期就要根据具体使用环境和要求选择适合的材料,特别是在高温和持续应力环境下,应优先选择具有较高抗蠕变性能的材料。

第二,控制应力。

不同的材料和结构对蠕变的敏感程度不同,但通常来说抗蠕变材料的应力控制非常重要。

在设计和使用过程中应尽量减小材料所受到的应力,避免持续应力的存在。

可以通过合理的设计、结构优化、应力平衡等方法来降低应力。

对于一些高温高应力的场景,可以采用多轴应力加载方法来降低单轴应力对材料的影响。

第三,降低使用温度。

蠕变是材料在高温下发生的现象,因此,降低使用温度是抗蠕变的有效手段之一。

通过控制环境温度或采用隔热材料等方式,可以有效减缓材料的蠕变速度,延长材料的使用寿命。

第四,采用表面涂层。

在一些工程结构和设备上,采用表面涂层的方法可以抵抗蠕变。

表面涂层可以形成一层保护层,阻碍原子的扩散运动,减缓蠕变的发生。

常用的表面涂层材料有涂层金属、陶瓷材料和复合材料等。

第五,利用蠕变成形。

蠕变虽然会导致材料的形变和性能的退化,但在一些工程应用中,也可以利用蠕变现象来实现一些特殊的形状和结构设计。

通过分析材料的蠕变特性,可以选择合适的形变条件,实现特定的材料成形过程。

第六,加强监测和检验。

对于一些重要的工程结构和设备,应加强监测和检验,在使用过程中定期对材料进行评估和检测,了解其蠕变程度和性能变化情况。

高温合金材料的高温蠕变性能研究

高温合金材料的高温蠕变性能研究

高温合金材料的高温蠕变性能研究高温合金材料是一类特殊材料,具有出色的高温蠕变性能,在高温环境下能够保持稳定的结构和性能。

这使得高温合金材料在航空航天、能源开发和其他高温工艺领域中得到广泛应用。

然而,了解和研究高温合金材料的高温蠕变性能是至关重要的,以确保其在极端条件下的可靠性和安全性。

高温蠕变是指材料在高温下长期承受载荷而发生的塑性变形。

在高温蠕变的过程中,晶体中的金属原子会发生位移和扩散,导致材料的形变和失效。

因此,了解高温蠕变机理以及高温合金材料的蠕变行为对材料的性能评估和设计具有重要意义。

为了研究高温合金材料的高温蠕变性能,科学家们采用了各种方法和技术。

其中一种常用的方法是使用蠕变实验机来测试材料在高温和应力条件下的蠕变行为。

这些实验可以提供有关材料在不同应力下的蠕变速率、延迟时间和持久力的信息。

此外,通过对材料的显微结构和相变进行观察和分析,可以深入了解高温蠕变的机理和规律。

高温蠕变性能的研究不仅依赖于实验数据,还需要结合理论模型和数值模拟。

通过建立适当的数学模型,可以更好地理解高温蠕变的过程和机制。

例如,流变学模型可以描述材料在高温下的变形行为,并预测其在特定条件下的失效时间。

数值模拟则可以通过模拟高温蠕变的过程和变形状态,提供更详细的信息和预测。

在实际应用中,高温合金材料的高温蠕变性能也需要与其他因素进行综合考虑。

例如,材料的化学成分、晶体结构、热处理和加工工艺等都会对其高温蠕变性能产生影响。

因此,研究人员还需要对高温合金材料进行全面的性能评估和优化设计,以满足特定应用的需求。

高温合金材料的高温蠕变性能研究具有一定的挑战性。

首先,高温蠕变的机制和规律很复杂,需要深入的实验和理论研究。

其次,高温实验条件下的材料测试需要耗费大量的时间和资源。

此外,高温合金材料的制备和加工也需要高度的技术和工艺控制。

因此,要进行高质量的高温蠕变性能研究,需要多学科的合作和全面的实验与理论支持。

总之,高温合金材料的高温蠕变性能研究是一个重要的领域,对于确保材料在高温环境下的可靠性和安全性具有重要意义。

金属材料的高温蠕变与失效机理

金属材料的高温蠕变与失效机理

金属材料的高温蠕变与失效机理金属材料作为工业领域中使用最广泛的材料之一,已经得到了广泛的应用。

在高温环境下,金属材料的高温蠕变是一个常见的失效模式。

传统的高温合金通常采用了一种强化技术来提高其耐蠕变性能,但是这种耐蠕变性能仍然存在一定的限制。

本文将探讨金属材料在高温环境下的蠕变失效机理,以及一些不同类型的强化技术和材料。

高温蠕变与失效机理高温蠕变是指在高温环境下,由于材料的应力应变过大,导致材料的失效。

高温蠕变主要包括两种类型:一种是形变蠕变(dislocation creep),另一种是胀变蠕变(diffusional creep)。

形变蠕变是由于材料的晶格中位错的弥散和交换形成的。

当位错从它们的平衡位置上偏移时,它们在材料内部会发生滑移。

由于位错相互干扰会产生阻力,所以材料的形变也会导致局部的漂移。

胀变蠕变是由于材料在高温条件下形成了一些小孔,这些小孔会使得材料发生体积变化。

不同类型的蠕变机理对不同类型的材料有不同的影响。

在某些材料中,比如单晶的镍基高温合金中,形变蠕变是最主要的蠕变失效机理。

而在其它材料中,比如多晶的合金,胀变蠕变是主要的蠕变失效机理。

强化技术与材料在高温蠕变方面,以往经验表明,金属材料在高温下的蠕变失效与它们的晶粒尺寸,晶界强度,位错密度等多种因素都有关系。

因此,为了提高金属材料在高温环境下的耐蠕变性能,可以采用一些不同的强化技术和材料。

第一种强化技术是制备多晶材料。

它可以通过控制晶粒尺寸,晶界能,晶界角度等多种参数来控制合金的微观结构和性能。

通过在含有晶界的合金中添加强固化元素,可以显著提高合金的耐蠕变性能。

第二种强化技术是通过添加微合金元素来改善合金的微观结构和性能。

比如,在镍基高温合金中添加微量的铝和钛元素可以显著提高合金的高温蠕变强度和延展性。

这是因为这些元素可以合成高强的γ'相,而γ'相的粒子减缓了位错的滑移和晶界上的微塑性。

第三种强化技术是采用处理工艺,比如提高材料的冷加工程度、热加工程度等来提高合金的微观结构和性能。

gbt4336-2024标准

gbt4336-2024标准

gbt4336-2024标准GB/T 4336-2024标准全称为《金属材料高温蠕变试验方法》(Methods for high temperature creep testing of metallic materials),是中国国家标准化管理委员会发布的一项标准。

该标准规定了金属材料在高温条件下进行蠕变试验的方法和要求。

蠕变是指材料在高温条件下由于持续应力而引起的延伸变形现象。

这种变形现象对于许多工程应用非常重要,如航空航天和核能等领域。

因此,了解材料的蠕变行为对于确保结构的安全性和可靠性非常重要。

GB/T4336-2024标准主要包括以下内容:1.蠕变试样的制备和检测:标准中详细描述了不同材料的蠕变试样的制备方法,如板材、棒材和焊接接头等。

此外,还规定了试样的尺寸和几何形状等要求。

检测方面,标准给出了试样的质量、尺寸和表面质量的要求。

2.蠕变试验的设备和条件:标准详细说明了进行蠕变试验时所需的设备和条件,包括试验机和加热炉等。

试验机需要满足一定的加载速率和加载方式,以确保试样在高温条件下受到一定的持续应力。

加热炉则需要满足一定的温度范围和温度控制能力。

3.蠕变试验的步骤和数据处理:标准给出了进行蠕变试验的具体步骤,包括试样的加载、试验条件的设定和试验过程的记录等。

此外,标准还提供了试验数据的处理方法,包括计算蠕变速率和蠕变寿命等参数。

GB/T4336-2024标准的发布对于金属材料的蠕变行为研究和应用具有重要意义。

该标准为科学研究和工程应用提供了统一的蠕变试验方法和标准,有利于准确评估和比较不同材料的蠕变性能。

此外,该标准还为金属材料在高温环境下的设计和使用提供了重要的参考依据。

总之,GB/T4336-2024标准是一项重要的金属材料试验标准,对于金属材料的蠕变行为研究和应用具有重要意义。

通过该标准的实施,可以提高金属材料的使用安全性和可靠性,促进材料科学的发展和进步。

材料的蠕变强度研究

材料的蠕变强度研究

材料的蠕变强度研究材料的蠕变强度研究是一个关键的领域,它涉及材料在高温和持续加载条件下的性能和可靠性。

蠕变是指材料在长时间高温下的塑性变形,这会对结构材料的强度和稳定性产生负面影响。

因此,深入研究材料的蠕变强度对于设计和制造高温应用的部件和设备至关重要。

1. 引言材料的蠕变通常发生在高温和持续加载下,导致材料结构发生塑性变形。

蠕变现象在金属、陶瓷和高温合金等材料中普遍存在。

为了确保结构的安全运行和延长使用寿命,研究材料的蠕变强度显得尤为重要。

2. 蠕变强度的定义蠕变强度是指材料在高温下受到恒定载荷作用时产生的塑性变形,它描述了材料抵抗蠕变破坏的能力。

蠕变强度通常以蠕变速率和蠕变寿命来衡量。

3. 影响蠕变强度的因素材料的蠕变强度受多种因素的影响,包括温度、应力、材料组分和微观结构等。

温度是最重要的因素之一,高温环境会显著增加材料的蠕变速率和变形程度。

此外,应力水平也直接影响蠕变强度。

高应力下,蠕变速率加快,并可能导致材料的蠕变破坏。

4. 蠕变强度的评估方法评估材料的蠕变强度需要考虑多个因素,包括蠕变实验和数值模拟。

蠕变实验通常在高温下进行,应用恒定载荷来观察材料的变形和破坏行为。

数值模拟可以通过建立材料的本构模型和使用相应的有限元分析软件来模拟材料的蠕变行为。

5. 应用前景对材料蠕变强度的深入研究可以为高温应用领域的材料选择和设计提供重要依据。

例如,在航空航天领域,蠕变强度研究可用于开发高温合金材料和设计高温气涡轮引擎。

此外,对材料的蠕变强度进行准确评估还有助于提高核电站设备的耐用性和可靠性。

结论材料的蠕变强度研究对于理解和改进高温应用中材料的性能和可靠性非常重要。

通过分析材料的蠕变行为,可以预测其在高温和持续加载条件下的性能和寿命。

因此,继续进行材料蠕变强度的深入研究将对工程实践产生积极的影响,推动材料科学和工程领域的发展。

(注:本文中的相关信息仅供参考,具体内容和数据需要根据实际研究和数据进行撰写。

高温蠕变持久试验标准

高温蠕变持久试验标准

高温蠕变持久试验标准
高温蠕变持久试验标准是指在高温下进行的材料蠕变持久试验所需遵守的标准。

高温蠕变持久试验是一种对材料进行长时间高温下的蠕变行为测试的方法,通常用于评估材料的耐久性和可靠性。

在高温蠕变持久试验中,样品会被置于高温环境下,并承受一定的载荷,以模拟实际使用条件下的应力状态。

试验过程中记录样品的变形和应力等参数,以评估其蠕变行为和性能表现。

高温蠕变持久试验标准包括了试验条件、试样制备、试验方法、试验参数、测试结果评估等内容。

试验条件通常包括试验温度、试验时间、载荷大小等因素。

试样制备则要求样品的准备和处理符合一定的规范和标准。

试验方法则需要确保试验操作的可重复性和准确性。

试验参数则指对试样在试验过程中的变形、应力等参数进行监测和记录。

测试结果评估则需要根据试验结果进行数据分析和评估,以获得材料的蠕变行为和性能表现等信息。

高温蠕变持久试验标准的实施可以提高材料的性能和可靠性,为材料的设计、选择和应用提供可靠的依据。

同时,标准的遵守也可以保证试验结果的准确性和可重复性,从而提高试验数据的可信度和科学性。

因此,在进行高温蠕变持久试验时,需要严格遵守试验标准,以确保试验的有效性和可靠性。

高温合金材料的热蠕变性能评估方法

高温合金材料的热蠕变性能评估方法

高温合金材料的热蠕变性能评估方法I. 引言近年来,随着工业生产的不断发展,对于在高温环境下工作的材料的需求越来越高。

在高温条件下,许多常规材料容易发生蠕变现象,而高温合金材料则是能够在极端温度环境下具有优异性能的材料之一。

由于高温合金材料的特殊性质,对其热蠕变性能的评估变得尤其关键。

本文将介绍一些常用的高温合金材料热蠕变性能评估方法。

II. 热蠕变性能的评估指标在评估高温合金材料的热蠕变性能时,除了一些基本的力学性能指标外,还需要考虑一些特殊的指标,以确保其在高温环境下的稳定性和可靠性。

常见的热蠕变性能评估指标包括:蠕变速率、蠕变寿命、蠕变极限、蠕变应变等。

III. 实验方法1. 高温蠕变试验高温蠕变试验是评估高温合金材料蠕变性能的关键实验之一。

该试验通常通过在恒定温度下施加一定荷载,记录材料的蠕变应变和时间的函数关系。

通过分析实验数据,可以得到材料的蠕变速率以及蠕变寿命等重要参数。

2. 热蠕变断裂试验热蠕变断裂试验用于评估高温合金材料在长时间高温作用下的断裂性能。

该试验通过在高温状态下施加荷载,直到材料发生断裂。

通过测量材料的断裂时间和断裂强度,可以评估材料的蠕变断裂特性。

3. 微观组织分析高温合金材料的微观组织在其热蠕变性能中起到至关重要的作用。

通过电子显微镜等设备观察材料的晶粒状态、晶界和相分布等微观结构,可以评估材料的抗蠕变性能。

特别是对于高温下易出现晶粒长大和晶界松弛的材料,微观组织分析可以提供有价值的信息。

IV. 数值模拟方法除了实验方法外,数值模拟方法也是评估高温合金材料热蠕变性能的重要手段。

数值模拟可以通过建立合适的数学模型,计算材料在高温环境下的应力应变分布等关键参数。

有限元分析是一种常用的数值模拟方法,在高温合金材料热蠕变性能评估中有着广泛的应用。

V. 结论高温合金材料的热蠕变性能评估方法可以通过实验方法和数值模拟方法相结合,综合考虑材料的力学性能指标以及特殊的蠕变性能指标。

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 材料的高温蠕变 作者:耿翼明 来源:《中国科技博览》2018年第04期

[摘 要]高温环境下工作的材料存在蠕变的现象,典型蠕变过程可以分为三个阶段。目前材料的抗蠕变性能研究集中在镁铝合金、钛合金和结构陶瓷等方面。金属材料的蠕变断裂机理主要是位错滑移和晶界滑动。陶瓷材料的蠕变及断裂机理主要是晶界滑动与空洞拓展。金属材料提高抗蠕变性能的方法是细晶强化、固液强化和晶界强化。陶瓷材料的提高抗蠕变性能的方法则是增大晶粒尺寸、降低气孔率或加入其他物质。未来材料抗蠕变性能的研究还要在延长典型蠕变过程第二阶段方向进一步探索。

[关键词]蠕变现象 金属材料 结构陶瓷 断裂机理 强化方法 中图分类号:X316 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)04-0073-02 1 蠕变特性曲线 对于在高温环境下工作的材料或组件,如军用飞机的航空发动机、汽车发动机的气缸等,虽然其所在的工况所受应力远远低于自身材料的屈服极限,但由于长时间在高温环境下工作,材料会逐渐产生明显的塑性变形,这种现象称之为材料的蠕变。对于一般的金属材料,当其长期工作温度高于金属材料熔点的40%时一定有蠕变现象的发生,而温度每上升约15℃材料的蠕变寿命就会减半[1]。对于燃气轮机的叶片、发动机气缸中的曲轴连杆等关键组件,显然材料的高温蠕变会对其工作性能产生极大的影响,因此需要进行详细的试验和研究以减少蠕变现象的危害。

蠕变是材料的固有特性。如图1所示为通过相应的蠕变特性测定试验(在确定的温度条件下对材料进行轴向拉伸,使材料受到轴向拉应力的情况下保持一定的时间,测量材料的具体伸长情况及发生蠕变断裂的时间)给出的典型蠕变特性曲线。典型的突变过程可以分为三个阶段:起始蠕变阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段。起始蠕变阶段,材料发生的应变ε随时间缓慢增大,呈现非线性变化的规律;稳定蠕变阶段,材料发生的应变ε随时间近似地呈现线性增长的规律;加速蠕变阶段,材料发生的应变ε开始迅速增加,直至材料的蠕变断裂。

材料所在环境的温度及材料所受的应力状况对于其蠕变特性曲线有着极大的影响。当材料所在环境的温度降低或者其所受的应力减小时,典型突变过程的第二阶段会增加以至于不会进入第三阶段。与之相反的是,当材料所在环境的温度升高或者其所受的应力增大时,蠕变特性曲线的第二阶段会显著缩短,甚至会直接从第一阶段跳到第三阶段,相对应的后果是材料会迅速断裂。抗蠕变性能较好的材料的蠕变特性曲线应当具备的特征包括:起始蠕变阶段持续的时间较短、稳定蠕变阶段的线性增长速率较低、要存在明显的加速蠕变阶段以表征材料断裂时具有的塑性。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 2 重要材料的抗蠕变性能研究 2.1 镁合金 近年来随着汽车产业的迅猛发展,小型化、轻量化逐渐成为汽车设计制造时的趋势。镁合金作为常见的轻金属材料,其密度较低但强度与铝合金和钢相当,硬度与铝合金相当,因此可以成为汽车工业制造中大量运用的一种合金材料。但目前压铸镁合金中占绝大比重的AZ和AM两个系列均不能长期工作在120℃以上的环境中,显然对于如活塞、曲轴连杆等对高温蠕变性能要求高的汽车零件比镁合金的使用会受到极大的限制[4]。因此提高镁合金抗高温蠕变性能的研究对于普及镁合金在汽车工业上的应用程度,实现汽车的节能减排,践行汽车设计制造产业在工业4.0时代的绿色环保理念。

2.2 钛合金 航空工业作为国防科技领域的尖端行业,其发展受高强度材料研发生产水平的极大影响。目前,高温钛合金材料由于比强度高等优势在先进燃气轮机的叶轮、军用战机进排气系统等方面得到了很广泛的应用。高温钛合金的应用使得发动机小型化、轻便化,减少燃油消耗的同时并降低了发动机运行时的工作噪声。目前应用最为广泛的高强度钛合金型材为TC4钛合金棒材,因此通过改变其合金成分组成或改良制造加工工艺来提升材料的高温抗蠕变性能有着重要的意义[2]。

2.3 结构陶瓷 随着无机非金属材料相关研究的不断推进,以氮化硅陶瓷为代表的高温结构陶瓷材料因其优异的理化和机械性能在高温工程行业有了越来越广泛的应用。在制备氮化硅陶瓷材料的过程中为了避免烧结过程中的种种问题使用了如氧化镁、氧化钇-氧化铝等烧结添加剂,从而对材料的高温抗蠕变性能产生了严重影响[3]。因此,如何提高陶瓷的抗高温蠕变性和克服陶瓷的脆性关系到陶瓷能否在未来的高温工程发挥重要作用。

3 材料的蠕变及断裂机理 3.1 金属材料的蠕变及断裂机理 大量实验结果表明,位错滑移和晶界滑动是镁合金蠕变的两种主要形式。通常情况下,常见的金属材料如镁合金在常温环境下受到拉伸时会向三个方向滑移且发生脆性断裂。而在高温条件下,镁合金的非滑移面也会参与位错运动,此时,位错运动面临时效沉淀、位错割阶和初生弥散颗粒等障碍。通过透射电镜观察得到的相关实验结果表明在150℃的环境下镁合金存在着交滑移现象[1]。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 以常见的Mg-Al系合金为例,其蠕变断裂形式为沿晶界开裂。在蠕变过程中随着晶界的滑动,晶界裂纹慢慢地拓展为空洞。在高温和应力的作用下,镁合金在与应力垂直的方向上形成了空洞,且空洞会沿着晶界不断拓展,最终导致断裂[1]。

3.2 陶瓷材料的蠕变及断裂机理 陶瓷材料在起始蠕变阶段,晶界处发生空位扩散,其中在三晶粒的交界处空位扩散现象最为明显。随着应力的增加,材料内部开始出现变化,晶界快速拓展直至择优空洞化区域。然后材料内部的物质在空洞周围沉积。由于物质的沉积产生压力使空洞增大,空洞核沿着晶界不断生长。不同空洞之间的合并,会产生体积愈发增大的空洞并进一步加快空洞生长速率。正是空洞的不断生长与合并,使得跨越了多个晶粒后局部区域就会出现裂纹拓展并导致陶瓷材料蠕变断裂失效[1]。

4 提高材料抗蠕变性能的方法 4.1 提高金属材料抗蠕变性能的方法 传统的金属材料抗蠕变性能强化处理方法包括细晶强化、固溶强化和晶界强化。以镁合金为例,金属材料的高温性能取决于晶粒的大小,但晶粒度太大会使镁合金的性能下降。由于镁合金在汽车上的应用环境一般都不高于等强温度,所以通过细晶强化可以提高镁合金的抗蠕变性能。例如Mg-Al-Si系合金。实验结果显示该系合金在不高于300℃的环境具有很好的抗蠕变性能。

固溶强化即通过向金属材料中加入固溶度高的合金元素这样处理来大幅度提高其抗蠕变性能。添加的合金元素作为溶质原子能降低位错滑移的速率,达到降低蠕变速率的目的。以Mg-Al-Zn-Bi-Sn-Sb系合金为例,实验结果显示该合金晶界处的金属间化合物能有效的阻止晶界滑动和阻碍位错运动,因此镁合金的蠕变速率会受到一定程度的抑制,抗蠕变性能增强。

镁合金内部一些晶界处的熔点较低,所以在高温条件下晶界容易滑移导致材料产生蠕变。因此可以通过晶界强化,即添加合金元素在晶界处形成金属间化合物来提高镁合金的抗蠕变性能。例如Mg-Al-Si-Ca-Sr系合金,实验结果表明,在添加了Ca、Sr后,不仅合金的抗蠕变性能增加,还增加了其流动性,使之可以满足汽车工业的材料需求。

4.2 提高陶瓷材料抗蠕变性能的方法 在高温下,蠕变造成的塑形变形对于工作中的陶瓷危害极大。对于陶瓷本身而言,影响蠕变的因素主要有晶粒尺寸、气孔率以及陶瓷材料中的掺杂的微量物质[1]。晶粒的尺寸越大,在相同温度下的蠕变速率越低[1]。所以为了增加陶瓷的抗蠕变性能,可以适量增加陶瓷的晶粒尺寸;当陶瓷内部有气孔时气孔的存在会使得陶瓷的抗蠕变性能降低,加快陶瓷的蠕变速率。同时气孔的存在还能使位错更容易发生。因此在生产制造陶瓷材料的过程中降低其气孔率龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 可以有效地提升陶瓷材料的抗蠕变性能。此外在陶胚中掺杂特定的物质,可以阻碍晶界的滑移和裂纹的拓展,以此来提高陶瓷的抗蠕变性能。

5 结束语 目前对于金属材料及陶瓷材料的高温蠕变寿命的预测理论尚不完整,现有的实验结果表明不同的材料往往具有不同的蠕变特性,导致很难找到一个普遍适用的理论去描述相应材料具体的蠕变及断裂机理,很多数据只能通过加速蠕变实验得出,因此费时费力。而在材料抗蠕变性能提升的研究中,抗蠕变镁合金(如镁-稀土中间合金)的研制已取得一定进展,一些传统的强化处理(固溶强化、细晶强化等)也能起到一定效果,但总体来说对蠕变现象的机理和抑制材料蠕变的方法的相关技术研究还没有得出令人信服的普适性结论,还需要进一步的探索。

参考文献 [1] 王文轩.汽车智能巡航系统发展趋势[J].汽车与安全.2007,(7):68-71. [2] 张景波,刘昭度,齐志权等.汽车自适应巡航控制系统的发展[J].车辆动力与技术.2003,(2):44-49.

[3] 魏秋兰,刘玉清.自适应巡航系统在汽车中的应用[J].农业装备与车辆工程.2009,(6):57-61.

[4] 王远,王军.丰田凯美瑞轿车自适应巡航控制系统解析[J].汽车维修.2011,(11):46-47.

[5] 罗禹贡,陈涛,周磊,周国强,李克强.奔腾智能混合动力电动轿车自适应巡航控制系统[J].机械工程学报.2010,(6):3-7.

注释 [1] 饶寿期,航空发动机的高温蠕变分析,航空发动机2004. [2] 罗爱华.镁在汽车工业上的应用〔A〕.上海压铸镁国际研讨会论文集〔C〕.中国上海:2001.64~76.

[3] 李荣,张雪华,武晶晶,李正佳,TC4钛合金棒材的高温蠕变性能,西部金属材料股份有限公司,2017.

[4] 徐志跃,氮化硅陶瓷高温蠕变试验研究,美国南加利福尼亚大学,1993.8.

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