材料性能_ 材料的高温蠕变性能_9-1高温蠕变_
1_第07章 材料性能学-课后习题-7-学生-答案
第七章材料的高温力学性能1、解释下列名词[1]蠕变：材料在长时间的恒温、恒应力作用下，即使应力小于屈服强度，也会缓慢地产生塑性变形的现象称为蠕变。
[2]蠕变曲线：通过应力、温度、时间、蠕变变形量和变形速率等参量描述蠕变变形规律的曲线。
[3]蠕变速度：通常指恒速(稳定)蠕变阶段的速度。
[4]持久塑性：持久塑性是指材料在一定温度及恒定试验力作用下的塑性变形。
用蠕变断裂后试样的延伸率和断面收缩率表示。
[5]持久强度：在给定温度T下，恰好使材料经过规定的时间发生断裂的应力值。
[6]蠕变脆性：由于蠕变而导致材料塑性降低以及在蠕变过程中发生的低应力蠕变断裂的现象。
[7]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。
[8]等强温度：使晶粒与晶界两者强度相等的温度。
[9]蠕变极限：高温长期载荷作用下材料对塑性变形抗力的指标。
[10]应力松弛：零件或材料在总应变保持不变时，其中的应力随着时间延长而自行降低的现象。
[11]应力松弛曲线：给定温度和总应变条件下，应力随着时间的变化曲线。
[12]松弛稳定性：金属材料抵抗应力松弛的性能。
[13]高温疲劳：高于再结晶温度所发生的疲劳。
[14]热暴露（高温浸润）：材料在高温下即使不受力，长时间处于高温条件下也可使其力学性能发生变化，通常导致室温和高温强度下降，脆性增加。
原因是材料的组织发生变化、环境中的氧化和腐蚀导致力学性能发生变化。
2、问答题[1]简述材料在高温下的力学性能的特点。
答：材料在高温下不仅强度降低，而且塑性也降低：载荷作用时间越长，引起变形的抗力越小；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；变形速度的增加而等强温度升高。
[2]与常温下力学性能相比，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？答：1 首先，材料在高温和恒定应力的持续作用下将发生蠕变现象；2材料在高温下不仅强度降低，而且塑性先增加后降低。
3 应变速率越低，载荷作用时间越长，塑性降低得越显著。
T91／P91钢介绍
一、概述T91／P91 钢以其良好的高温持久强度、热稳定性和高温抗蠕变能力等综合性能，在电站锅炉的过热器、再热器及主蒸汽管道上获得越来越广的应用。
虽然说T91／P91钢在我国使用和研究已有十多年的历史，一些单位在掌握该钢焊接工艺方面积累了一些经验，并且由国家电力公司电源建设部下发了《T91／P9l钢焊接工艺导则》指导性文件，但在施工现场施焊时，该钢的焊接质量问题仍时有发生。
这表明，一方面是对该钢焊接性的理解不够深人；另一方面对配套焊接工艺关键技术的控制尚不到位。
换言之，对引进钢种及其焊接工艺的消化、吸收以及国产化工作仍须继续进行。
关于T91／P91钢焊接的研究文献逐年增多，电厂机组成功应用的范例无一不与其采用的焊接工艺密切相关。
由于接头的组合类型、管子的规格尺寸(直径和壁厚)不同，焊接所匹配的工艺各异，因而继续开展T9l／P91钢焊接性及其配套工艺的研究，对探寻工艺控制接头性能机理，以及创新工艺核心技术很有必要。
为此，本文特意将典型焊接工艺与该钢焊接性问题相联系，综合评述该钢焊接工艺的特点及其应用。
该项工作对推动T91／P91钢焊接工艺的进一步完善，提高锅炉使用寿命，具有积极的意义和参考价值。
二、T91／P91钢简介随着电力工业的迅速发展，高参数、大容量机组不断涌现，对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀等性：能提出更高要求。
为此，世界主要的工业发达国家进行了大量研究，先后开发出系列新型铁索体型耐热钢，并成功地用于大容量火力发电机组，其中高CT型9Cr1 MoVNbN耐热钢即为T91／P91钢。
20 世纪70年代美国在试验室改进原有的9Cr1 Mo钢，80年代初确定改良型钢为T91／P 91钢，接着1983年T91／P91钢获美国ASME认可。
80年代末德国从F12钢转向使用T9l／P91钢，90年代初日本大力推广T91／P91钢。
目前世界主要生产锅炉管和大直径厚罐管的钢厂，均已完成了T91／P91钢工业化生产研究，其中日本、德国、法国等国家的铡厂已向全世界供应T91／P9l钢管。
金属高温蠕变试验标准
金属高温蠕变试验标准金属材料在高温下会发生蠕变现象，这对于材料的工程应用具有重要的影响。
因此，为了评估金属材料在高温下的性能，进行高温蠕变试验是非常必要的。
高温蠕变试验是通过施加一定的应力和温度条件，观察材料在长时间加载下的变形和破坏行为，以评估材料的高温蠕变性能。
为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准。
首先，高温蠕变试验的温度范围应该根据具体材料的使用条件来确定，一般来说，试验温度应该在材料的使用温度范围内，并且要考虑到材料的热稳定性和氧化性能。
在确定试验温度时，需要遵循相关的材料标准或者行业规范，以确保试验结果的可比性。
其次，试验过程中施加的应力条件也是非常重要的。
应力水平应该能够模拟材料在实际工作条件下所承受的应力，一般来说，可以选择材料的屈服强度或者抗拉强度作为试验应力。
此外，试验持续时间也需要根据材料的使用条件来确定，一般来说，可以选择数小时甚至数十小时的试验时间，以模拟材料在长时间高温加载下的性能。
另外，试验样品的制备和尺寸也是需要考虑的因素。
样品的制备应该遵循相关的标准或者规范，以确保样品的质量和几何尺寸的准确性。
同时，样品的尺寸也需要根据试验要求来确定，一般来说，可以选择圆柱形或者矩形截面的试样，以便进行应力和变形的测量。
最后，试验数据的处理和分析也是非常关键的一步。
在试验结束后，需要对试验样品的变形和破坏行为进行分析，得到蠕变曲线和蠕变参数，以评估材料的高温蠕变性能。
同时，还需要对试验结果进行统计分析，以确保试验结果的可靠性和准确性。
总之，金属高温蠕变试验是评估材料高温性能的重要手段，为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准和规范。
只有在严格遵循试验标准的前提下，才能得到准确可靠的试验结果，为材料的工程应用提供可靠的数据支持。
材料的高温力学性能 7.高温性能
100MPa
10000
蠕变试验装置
选用哪种表示方法，根据服役工况来确定。
蠕变极限测定方法
在同一温度下，选择 至少 4 种应力水平，测定 其蠕变曲线，并求出蠕变 速率。
在同一温度下，蠕变 速率与外加应力有如下关 系：
A n A、n －与材料及试验条件有关的常数
在双对数坐标中，上式为一条直线。利用线性回归法 求出 A 和 n ，再用内插法或外推法，即可求出规定蠕变速 率下的应力，即为蠕变极限。
高温力学性能与室温力学性能的对比
高温 性能特点：
σb=f(t, τ) 蠕变，应力松驰， 蠕变与疲劳的交互作用 变形机制：
不会产生孪晶；滑移 晶界起主要作用 提高力学性能：
增大晶格阻力 减少晶界面积 提高扩散热激活能 形成复杂、网状的第二相
室温 σb=C, σε=C
晶内滑移和孪晶 晶界起阻碍作用 细化晶粒 提高位错密度 强化（合金化、第二相）
3、松弛稳定性
1）应力松弛现象
材料在恒变形条件下随时间延长，弹性应力逐 渐降低的现象称为应力松弛。
2）应力松弛曲线
材料抵抗应力松弛的能力 称为松弛稳定性，可通过应力 松弛曲线评定。
松弛曲线可分为两个阶段： Ⅰ－应力急剧降低阶段； Ⅱ－应力缓慢降低阶段。
第Ⅰ阶段主要是蠕变中位错滑移和晶界滑移起主导作用； 而第Ⅱ阶段主要是扩散控制的位错攀移和畸变区扩散起主导 作用。前者较快、后者较慢。
温度升高，疲劳强度和持久强度均下降，但疲劳强度下降较缓 慢，所以存在一个交点 T0 ，当： • T＜T0 时，主要为疲劳破坏， σ-1 为主要设计指标； • T＞T0 时，主要为蠕变破坏，持久强度为之一设计指标。
高温疲劳的时间相关性
实验表明，
材料性能学复习题
材料性能学复习题适用于材料成型与控制工程专业一、填空题1、σe表示材料的弹性极限；σp表示材料的比例极限；σs表示材料的屈服强度；σb表示材料的抗拉强度。
2、断口的三要素是纤维区、放射区和剪切唇。
微孔聚集型断裂的微观特征是韧窝；解理断裂的微观特征主要有解理台阶和河流状或舌状花样；沿晶断裂的微观特征为晶粒状断口和冰糖块状断口。
3、应力状态系数α值越大，表示应力状态越软，材料越容易产生塑性变形和延性断裂。
为测量脆性材料的塑性，常选用应力状态系数α值大的实验方法，如压缩等。
4、在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直，断口平齐，这是由切应力造成的切断；脆性材料的断裂面与试样轴线 450角，这是由正应力造成的正断。
与静拉伸试样的宏观断口特征相反。
5、材料截面上缺口的存在，使得缺口根部产生应力集中和双（三）向应力，试样的屈服强度升高，塑性降低。
6、低温脆性常发生在具有体心立方或密排六方结构的金属及合金中，而在面心立方结构的金属及合金中很少发现。
7、在平面应变断裂韧性K IC测试过程中，对试样的尺寸为，其中B、a、（W-a）分别是三点弯曲试样的厚度、裂纹长度和韧带长度，σs是材料的屈服强度；这样要求是为了保证裂纹尖端处于平面应变和小范围屈服状态；平面应变状态下的断裂韧性KIC 小于平面应力状态下的断裂韧性KC。
8、按断裂寿命和应力水平，疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳；疲劳断口的典型特征是疲劳条纹（贝纹线）。
9、对材料的磨损，按机理可分为粘着磨损，磨粒磨损，疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损和微动磨损等形式。
10、材料的拉伸力学性能，包括屈服强度、抗拉强度和实际断裂强度等强度指标和延伸率和断面收缩率等塑性指标。
12、弹性滞后环是由于材料的加载线和卸载线不重合而产生的。
对机床的底座等构件，为保证机器的平稳运转，材料的弹性滞后环越大越好；而对弹簧片、钟表等材料，要求材料的弹性滞后环越小越好。
13、材料的断裂按断裂机理分可分为微孔聚集型断裂，解理断裂和沿晶断裂；按断裂前塑性变形大小分可分为延性断裂和脆性断裂14、在扭转实验中，塑性材料的断裂面与试样轴线垂直；脆性材料的断裂面与试样轴线成450角。
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
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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
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• 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％。
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。
材料性能学第七章 材料的高温力学性能
材料的高温力学性能
在航空航天、能源和化工等工业领 域，许多机件是在高温下长期服役，如 发动机、锅炉、炼油设备等，它们对材 料的高温力学性能提出了很高的要求。 正确评价材料、合理地使用材料、研究 新的耐高温材料，成为上述工业发展和 材料科学研究的主要任务之一。
金属材料随着温度的升高，强度极限逐渐降低，断裂方 式由穿晶断裂逐渐向沿晶断裂过度，常温下可以用来强化钢 铁材料的手段，如加工硬化、固容强化及沉淀强化等，随着 温度的升高强化效果逐渐消失； 在高温下，力学性能就表现出了时间效应，强度极限随 承载时间的延长而降低；很多金属材料在高温短时拉伸试验 时，塑性变形的机制是晶内滑移，最后发生穿晶的韧性断 裂，而在应力的长时间作用下，即使应力不超过屈服强度， 也会发生晶界滑动，导致沿晶的脆性断裂。 温度的高低，一般用“约比温度（t/tm）”来描述，其中 t为试验温度，tm为材料熔点，都采用热力学温度表示。当 〈t/tm〉=0.4～0.5时为高温，反之则为低温。
在高温下，由于温度的升高，给原子和空位提供了热激 活的可能，使得位错可以克服某些障碍得以运动，继续产生 塑性变形。 位错的热激活方式有：刃型位错的攀移、螺型位错的交 滑移、位错环的分解、割阶位错的非保守运动、亚晶界的位 错攀移等。
（2）扩散蠕变机理 在较高温度下，原子 和空位可以发生热激活扩 散，在外力作用下，晶体 内部产生不均匀应力场， 原子和空位在不同的位置 就具有不同的势能，它们 就会由高势能位向低势能 位进行定向扩散。
2、持久强度 持久强度是材料在一定的温度下和规定的时间内，不发 生蠕变断裂的最大应力，记作 σ tT (MPa)。 例如
σ
600 10 3
= 200
MPa，表示某种材料在600℃下工作
高温环境下的材料蠕变行为分析
高温环境下的材料蠕变行为分析高温环境下的材料蠕变行为是指在高温条件下，材料长期受到恒定应力或变应力作用下产生的时间依赖性塑性变形现象。
蠕变行为在工程设计、材料选择和材料寿命评估等方面具有重要的意义。
本文将分析高温环境下材料蠕变行为的原因及其对材料性能的影响。
首先，高温环境下材料蠕变行为的原因可以归结为材料内部的结构变化和界面扩散。
材料内部的结构变化主要包括晶格的位错运动和晶胞的形变。
在高温下，材料中的晶体结构受到热振动的影响，晶格上的位错会发生滑动、蠕变和爬行等运动，从而引起材料的塑性变形。
此外，高温下晶胞的形变也会造成材料的蠕变。
界面扩散是指材料内部原子或分子的迁移和固态扩散。
在高温条件下，原子或分子的活动性增加，扩散速率加快，导致材料的界面扩散现象增强。
界面扩散的结果是材料的晶粒长大、粒界清晰度降低以及晶体之间的结合强度减弱等，从而影响材料的力学性能。
其次，高温环境下的材料蠕变行为会对材料的性能产生一系列影响。
首先，蠕变会导致材料的变形。
高温环境下，由于长期受到应力作用，材料会发生塑性变形，产生蠕变。
蠕变不仅会改变材料的形状，还会导致材料的尺寸稳定性降低，形成材料的塌陷或组织结构的变形。
其次，蠕变会影响材料的力学性能。
高温蠕变引起的变形会导致材料的应力应变曲线产生漂移，降低材料的强度、韧性和抗疲劳性能。
此外，蠕变还会引起材料内部的显微结构损伤，如晶粒的长大、晶界断裂等，进一步降低材料的力学性能。
再次，蠕变会影响材料的寿命。
高温环境下的长期蠕变会引起材料的老化和疲劳，加速材料的疲劳破坏过程。
蠕变还会引起材料内部的应力分布不均匀，导致应力集中和裂纹的形成，进而降低材料的寿命。
最后，为了应对高温环境下的材料蠕变行为，可以采取以下措施。
首先，选择合适的材料。
在高温环境下，要选择具有良好抗蠕变性能的材料，如耐高温合金、陶瓷材料等。
这些材料具有较高的熔点和热稳定性，能够在高温下保持较好的力学性能。
其次，采用适当的工艺措施。
高温蠕变性能
2、蠕变的一般规律
蠕变过程可以用蠕变曲线来描述。 （1）金属材料和陶瓷材料 OA线段是施加载荷后，试样产生的瞬时应变εo， 不属于蠕变。
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曲线上任一点的斜率，表示 该点的蠕变速率(ε=dε/dt）
按·照蠕变速率的变化，可将
蠕变过程分为3个阶段。
I阶段：AB段：减速蠕变阶段(过渡蠕变阶段) II阶段：BC段：恒速蠕变阶段(稳态蠕变阶段） III阶段：CD段：加速蠕变阶段(失稳蠕变阶段)。
PTFE：固体材料中摩擦系数最低 0.04
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1.10 材料的高温力学性能
高温蠕变性能 其他高温力学性能
32
在航天航空、能源和化工等工业领域，许 多机件在高温下长期服役
33
炼油设备
锅炉
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温度对材料的力学性能影响很大。 时间：常温下，时间对材料的力学性能几乎没有 影响(高分子材料除外），高温时，力学性能就表 现出了时间效应。 所谓温度的高低，是相对于材料的熔点而言的， 约比温度(T／Tm)，T—试验温度，Tm—熔点，（热 力学温度）。 当T／Tm＞0.4-0.5时为高温，反之则为低温。
在特殊情况下，如火箭、导弹上的零件工作时 间很短，蠕变现象不起决定的作用。
1、高温短时拉伸性能
高温拉伸试验的拉伸速率对性能的影响比室温 时大得多，要求试样在屈服前的应变速率在 0.003-0.007m/min。
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2、高温下材料的粘性流动性能
材料在外力的作用下，首先发生弹性变形，随 后出现屈服现象，发生塑性变形，到一定程度以 后，发生断裂。 有些材料在高温时，其不可逆的永久变形没有 屈服现象，通常把这种高温下产生的不可逆永久 性变形称为粘性流动变形，也称为粘性变形。
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刃型位错攀移克服障碍的几种模型
① 由于温度的升高，原子和空位热激活能增加，位错可 以克服某些障碍得以运动，继续产生塑性变形
② 由于塞积位错数量减少，对位错源的反作用力减少， 位错源可以重新开动，位错得以增殖，产生蠕变变形
低温大应力下，变形不能协调 c.当应力集中达到晶界的结合强度 时，发生开裂，形成楔形空洞
楔形空洞形成示意图
② 空位聚集形成晶界裂纹（高温低应力）
a.在垂直于拉应力的晶界，当 应力水平超过临界值时，通 过空位聚集的方式萌生空洞
b.在应力作用下，空位由晶内 和沿晶界继续向空洞处扩散
c.使空洞长大并互相连接形成 裂纹。
应力较低时，温度越高且晶粒度越小时，晶界滑 动对蠕变的作用越大。
晶界运动的两种方式：
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，主要是空位的定向扩散引起。
晶界沿着法线方向迁移。
因此，对于高温蠕变来说，随着晶粒直径的增 加，蠕变速率减小。当晶粒尺寸足够大以致于晶界 滑动对总变形量贡献小到可以忽略，蠕变将不依赖 于晶界滑动。
高温长时应力作用下：蠕变、 应力松弛、持 久断裂、氧化和腐蚀及热疲劳损坏等一系列 高温失效现象。
蠕变：材料在一定温度和恒应力作用下，随时间的 增加发生缓慢塑性变形的现象 ，这种现象导致的 材料断裂称为蠕变断裂。
发生蠕变的温度可以是低温下，也可以是高温下， 但只有在约比温度高于0.3时才较显著，所以通常 又叫做高温蠕变。 约比温度（T/Tm） T—试验温度，Tm—材料熔点
3、蠕变断裂机理
一般在高温低应力下，晶内及晶界的强度都降 低，但晶界下降的快，因此蠕变断裂一般都是沿晶 蠕变断裂。
晶界裂纹形成有两种方式： 晶界交汇处形成楔 形裂纹、空位聚集形成晶界裂纹。
① 晶界交汇处形成楔形裂纹（低温大应力）
a.在蠕变温度下，持续的恒载导致 位于最大切应力方向的晶界滑动
b.在三晶粒交界处形成应力集中
9-1 高温蠕变
在工业应用中，很多机件长期在高温条件 下服役。
例如，航空发动机叶片（镍基单晶）的使用温 度高达1000℃以上，汽轮机转子（Cr-Mo-V钢） 使用温度约为550 ℃等。
高温对金属材料的力学性能影响很大，例如， 20钢在450 ℃时抗拉强度为330 MPa，在此 温度下持续工作300 h，能承受的最大应力仅 为230 MPa。
空位聚集形成空 洞示意图
4 蠕变断口形貌
在断口附近产生塑形变 形，在变形区附近有许 多裂纹，使断裂机件表 面出现龟裂现象；
由于高温氧化，微观断 口特征主要是冰糖状花 样的沿晶断裂形貌。
（2）扩散蠕变机理
在高温、低应力情况下，蠕变变形机理 主要表现为以原子或空位作定向移动的扩散 蠕变。
扩散蠕变的结果：晶粒沿拉伸 方向伸长，垂直方向收缩。
扩散蠕变机理示意图 原子扩散方向 空位扩散方向
（3）晶界运动蠕变机理
温度较高时，晶界在外力作用下，发生相对滑 动变形。
在高温时，晶界上的原子和空位容易扩散，所以 晶界容易产生滑动。
当T/Tm＞0.4-0.5时为高温，反之为低温
1.蠕变曲线
蠕变曲线是材料在一定
温度和应力作用下，伸长率
随时间而变化的曲线。
OA线：施加载荷后，试样
产生瞬时应变ε0
ABCD曲线—蠕变曲线
蠕变速率
ε = dε
dt
金属、陶瓷的蠕变曲线
第Ⅰ阶段:减速蠕变阶段， 开始的蠕变速率很大，随 着时间的延长，蠕变速率 降低，在B点，蠕变速率 达到最小值 （又称过渡 蠕变阶段）。
第Ⅱ阶段:恒速蠕变阶段，蠕变速率不变，表示材料 的蠕变速率为常数（又称稳态蠕变阶段）。 第Ⅲ阶段:加速蠕变阶段，蠕变速率↑，D点发生蠕 变断裂。
温度、应力对蠕变曲线的影响
（a）等温曲线（σ4﹥σ3﹥σ2 ﹥σ1） （b）等应力曲线（T4 ﹥T3 ﹥T2 ﹥T1）
2、蠕变变形机理
（1）位错滑移蠕变机理
常温下，若滑移面上的位错运动受阻产生塞积时， 滑移不能进行，只有在更大外力作用下位错才能 继续运动。
高温下，与此不同，当位错受到阻碍时，可借助 于外界提供的热激活能来克服短程障碍，使变形 继续进行。
① 在蠕变第Ⅰ阶段，由于蠕变变形逐渐产生硬化， 使位错源开动的阻力和位错滑动的阻力逐渐增大， 致使蠕变速率不断降低，形成减速蠕变阶段。