[科普中國]-潛變破裂

潛變即一種材料在等應(yīng)力之下隨著時(shí)間的要化所能達(dá)到的變形量，為時(shí)間與溫度的函數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用上是很重要的一個(gè)問題，在這種潛變下發(fā)生的破裂，稱之為潛變破裂。

潛變破裂原理潛變變形的速率與材料性質(zhì)、加載時(shí)間、加載溫度和加載結(jié)構(gòu)應(yīng)力有關(guān)。取決于加載應(yīng)力和它的持續(xù)時(shí)間，這種變形可能變得很大，以至于一些部件可能不再發(fā)揮它的作用，例如，渦輪葉片的潛變將會(huì)使葉片接觸到外套，導(dǎo)致葉片的失效。潛變常常是工程上和冶金上評價(jià)在高應(yīng)力或高溫下工作的部件所需要關(guān)注的。潛變可能是組成失效模型的變形機(jī)制，也可能不是?；炷林羞m中的潛變有時(shí)是受歡迎的，因?yàn)樗鼤?huì)減輕可能另外引發(fā)斷裂的拉應(yīng)力。

不像脆性斷裂，潛變變形并不會(huì)在應(yīng)力作用下突然斷裂。而是，應(yīng)變會(huì)在長時(shí)間應(yīng)力作用下積累，緩慢的發(fā)生破裂，潛變變形是一種“時(shí)間依賴”的變形1。

潛變實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诘葢?yīng)力作用下，應(yīng)變應(yīng)該保持不變。事實(shí)上，在等應(yīng)力作用下，材料的無時(shí)不刻不在繼續(xù)變形，且時(shí)間越久，變形量越多。潛變是指試件的變形與時(shí)間有關(guān)。當(dāng)溫度低于絕對熔點(diǎn)的40%時(shí)，潛變可以忽略不計(jì)，但在此溫度以上時(shí)，潛變變得非常重要。

由于對低熔點(diǎn)的金屬材料而言，潛變不可忽略，否則在長期作用下，其變形可大大超出預(yù)估范圍而發(fā)生意外。

潛變試驗(yàn)的目的，在于明白在某個(gè)固定溫度下，應(yīng)變和時(shí)間的關(guān)系，當(dāng)然此時(shí)負(fù)荷是不變的。

試驗(yàn)方法將試件放置在恒定溫度，恒定負(fù)荷，并用精密伸長計(jì)，時(shí)時(shí)觀測其變化量。此試驗(yàn)可持續(xù)數(shù)月或數(shù)年，短者亦需兩、三個(gè)月。多次試驗(yàn)加以不同設(shè)定溫度，在變換不同載荷，由此可得某種材料的潛變曲線，因而求得各溫度下，達(dá)預(yù)定潛變率時(shí)之潛力限應(yīng)力。

若使用溫度在等結(jié)合溫度以下時(shí)，即可用短期試驗(yàn)之高強(qiáng)溫度，即降伏點(diǎn)或抗拉強(qiáng)度。若短期試驗(yàn)之高溫將伏點(diǎn)小與該預(yù)定溫度處之潛變限時(shí)，則用該伏點(diǎn)強(qiáng)度以計(jì)算所受應(yīng)力2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

程鵬 - 副教授 - 西南大學(xué)