无机材料的受力形变.pptVIP

多晶体中晶粒各向异性是晶界处形成内应力重要因素。大晶粒导致晶界处较大的应力集中。 对于一定的晶相，粗晶粒的屈服应力（弹性极限）比单晶的屈服应力大，而细晶粒的屈服应力则比单晶的屈服应力大的多。 很细的晶粒组成的多晶没有塑性，但高温塑性就不同。 因此，晶粒大小分布比平均晶粒尺寸更能表征多晶塑性与晶粒大小关系。 （3）晶粒大小和分布 晶界作为点缺陷的源和阱，易于富积杂质，沉淀有第二相。特别当含有低熔点物质时，多晶材料的高温塑性滑移首先发生在晶界。 晶界处杂质的弥散影响到晶体生长、晶界扩散以及一系列晶界特征。 例如，含0.05wt%MgO的多晶Al2O3中晶界处的硬度超出晶体0.7GN/m2 , 说明MgO弥散相引起晶界的硬化作用。 2. 外来因素 （1）杂质在晶界的弥散 晶界处的第二相是玻璃相或微晶相，取决于化学组成和热处理条件。可能是连续的薄膜层，也可能是不连续的质点分布。 例如，晶界相微晶化的Si3N4与含玻璃相的Si3N4相比，前者具有较高的屈服强度。 （2）晶界处的第二相 气孔在晶界处的存在减少相邻晶粒间的接触，加速多晶材料的塑性形变。 （3） 晶界处的气孔 2.3 无机材料的高温蠕变 材料在高温下长时间的受到小应力作用，出现蠕变现象，即时间－－应变的关系。 从热力学观点出发，蠕变是一种热激活过程。 在高温条件下，借助于外应力和热激活的作用，形变的一些障碍物得以克服，材料内部质点发生了不可逆的微观过程。 1. 各阶段的特点 延 伸 率 × 10-2 8 6 4 2 0 0 100 200 300 400 500 600 时间（小时） 第一阶段蠕变 第二阶段蠕变 第三阶段蠕变 2.3.1 典型的蠕变曲线 起始段，在外力作用下，发生瞬时弹性形变，即应力和应变同步。 （1） 弹性形变阶段 其特点是应变速率随时间递减，持续时间较短，应变速率有如下关系： U=d?/dt=At-n 低温时n=1，得：?=Blnt 高温时n=2/3，得： ?=Bt-2/3 此阶段类似于可逆滞弹性形变。 （2）第一阶段蠕变（蠕变减速阶段或过渡阶段） 此阶段的形变速率最小，且恒定，也为稳定态蠕变。 形变与时间的关系为线性关系： ?=Kt 此阶段是断裂即将来临之前的最后一个阶段。 特点：曲线较陡，说明蠕变速率随时间增加而快速增加。 （3）第二阶段蠕变 （4）第三阶段蠕变（加速蠕变） 曲线的起始部分有下式表示：?=（常数）t -n 温度不同，有不同的n值。 温度和应力都影响恒定温度曲线的形状： 当温度升高时，形变速率加快，恒定蠕变阶段缩短。 增加应力时，曲线形状的变化类似与温度。 形变率与应力有如下关系：?=（常数）? n n变动在2～20之间，n=4最为常见。 2. 影响蠕变曲线形状的因素 延 伸 率 时间 温度或应力 温度和应力对蠕变曲线的影响 2.3.2 蠕变机理 蠕变机理分为两大类： 晶界机理------多晶体的蠕变； 晶格机理------单晶蠕变，但也可能控制着多晶的蠕变过程。 在一定温度下，热运动的晶体中存在一定数量空位和间隙原子； 位错线处一列原子由于热运动移去成为间隙原子或吸收空位而移去； 位错线移上一个滑移面。或其他处的间隙原子移入而增添一列原子，使位错线向下移一个滑移面。 位错在垂直滑移面方向的运动------位错的爬移运动。 1 . 晶格机理（位错的爬移和晶体内部的自扩散） 滑移和爬移的区别：滑移与外力有关；爬移与晶体中的空位和间隙原子有关。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?