金属(jīnshǔ)高温力学性能火箭发动机、汽轮机、石油化工(shíyóuhuàɡōnɡ)机械等发展——高温(T)、长期(t)一、温度对金属材料机械性能影响2、原因：——晶格阻力下降，原子活动能力(nénglì)提高(1)位错运动障碍↓；(2)位错运动方式↑：交滑移、攀移；(3)存在回复、再结晶等软化机制；(4)存在晶界运动等形变机制。注意：金属(jīnshǔ)间化合物高温强度的反常性二、时间(shíjiān)对金属材料力学性能的影响高温下力学性能与载荷持续时间(shíjiān)关系很大：例如：钢的σb随载荷持续时间(shíjiān)↑而↓。三、温度和时间对断裂路径的影响温度T↑，载荷t↑，断裂由穿晶断裂过渡到沿晶断裂。原因：随温度T↑，晶界强度下降(xiàjiàng)速度快于晶内强度的下降(xiàjiàng)。**等强温度(TE)概念——晶粒与晶界两者强度相等的温度，称为等强温度。T<TE时，穿晶断裂。T>TE时，沿晶断裂。温度和变形速率(sùlǜ)对金属断裂路径的影响当约比温度>0.5时——高温状态(zhuàngtài)。当约比温度<0.5时——低温状态(zhuàngtài)。2高温下的蠕变现象与应力松弛现象蠕变现象：后叙应力松弛：在规定温度和初始应力条件下，金属材料中的应力随时间(shíjiān)增加而减小的现象。一、蠕变(rúbiàn)现象1、蠕变(rúbiàn)概念：金属在长时间的恒温、恒载荷作用下（即使σ<σ0.2）缓慢地产生塑性变形的现象，称为蠕变(rúbiàn)。——约比温度T/Tm>0.3时须考虑碳钢加热T>300℃，必须考虑蠕变(rúbiàn)。2、蠕变(rúbiàn)断裂：由蠕变(rúbiàn)而最后导致材料的断裂3、蠕变曲线(qūxiàn)oa:瞬时应变ε0（弹＋塑）abcd:随时间延长而产生的应变ε：蠕变蠕变(rúbiàn)速度：应力和温度(wēndù)对蠕变曲线的影响（1）σ↑、t↑，蠕变断裂时间↓；（2）σ↑、t↑，稳定蠕变阶段↓；应力或温度升高，蠕变第二阶段缩短蠕变过程中的矛盾：强化←加工硬化软化←回复(huífù)、再结晶及其它扩散过程二、蠕变过程(guòchéng)中变形与断裂机制1、蠕变的变形机制常温下：位错的增殖与运动→产生塑性变形→位错运动受阻→变形停止。高温下：外界提供热激活能，促进原子扩散→位错持续运动→产生了蠕变变形。(1)位错滑移蠕变T≈Tm／2，又称高温蠕变变形时，T↑→原子扩散加剧→位错攀移引起(yǐnqǐ)动态回复（异号位错对相消，形成多边形结构）→形成亚晶→位错运动阻力下降→进一步蠕变变形。——动态回复起主要作用/异号位错的合并；同号位错的规整(ꞬuīzhěnꞬ)化——形成回复亚晶，——多边形化(2)扩散蠕变在更高温度（甚至接近于Tm时）→原子扩散进一步加剧(jiājù)→较多数量的原子(空位)直接发生迁移性扩散→扩散蠕变。2、蠕变断裂机制主要晶界断裂→宏观上为典型的脆性破坏。晶界的结构、性质，晶界析出物，与外加(wàijiā)应力的取向等均对蠕变断裂产生重大影响。机制一：在三晶粒交会处形成楔形裂纹高应力，较低温度下，晶界滑动在三晶粒交汇处受阻→应力集中→形成空洞(kōngdòng)→相互连接形成楔形裂纹→长大→引起断裂机制二：在晶界上由空洞形成晶界裂纹较低应力，较高温度下，当晶界受垂直拉应力作用时，周围晶界或晶粒内部的空穴聚集于此晶界，形成空洞核心→空洞超过临界尺寸（r）而稳定存在→长大→引起断裂。空洞位置：晶界上的凸起部位，细小的第二(dìèr)相质点附近，（晶界夹杂物）晶界滑动形成空洞(kōngdòng)示意图a）晶界滑动与晶内滑移带交割b）晶界上存在第二相质点一、蠕变(rúbiàn)极限高温长期载荷作用下，材料对塑性变形的抗力指标——引入蠕变(rúbiàn)极限蠕变极限的表示(biǎoshì)方法一：蠕变(rúbiàn)极限的表示方法二：二、持久强度极限蠕变极限高温长期载荷下对塑性变形的抗力(kànꞬlì)（考虑了变形量）持久强度极限高温长期载荷下对断裂的抗力(kànꞬlì)（不考虑变形量）持久强度极限在给定温度t下，达到规定的持续时间τ而不发生断裂(duànliè)的最大应力，以MPa表示。三、剩余(shèngyú)应力1、应力松弛定义具有恒定总变形的试件中，随着时间的延长自行减低应力的现象，称为应力松弛。金属材料抵抗应力松弛的性能称为松弛稳定性。如何评价松弛稳定性?金属(jīnshǔ)应力松弛曲线故：（1）剩余应力σsh是评定(píngdìng)金属材料松弛稳定性的指标——剩余应力愈高，松弛稳定性愈好。（2）松弛稳定性可用以评价