第2章 无机材料的受力形变.ppt

影响因素缺陷类型缺陷形貌晶体结构和键型本征缺陷点缺陷空位，填隙原子线缺陷刃位错螺旋位错较大缺陷空洞，气孔面缺陷晶界外来缺陷杂质晶格或晶界固溶非连续第二相物质影响塑性形变的因素5.2.3影响塑性形变的因素第62页，共114页，星期日，2025年，2月5日1.本征因素晶界作为一种势垒，足以使滑移过程中的位错塞积起来，引起应力集中，并导致此滑移系统的激活。（1）晶粒内部的滑移系统相互交截一个单晶体通过滑移发生应变，需要有较多的滑移系统（一般至少有5个）。对于晶粒取向杂乱的多晶材料，还要求各滑移系统之间能相互穿透。（2）晶界处的应力集中第63页，共114页，星期日，2025年，2月5日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）晶粒大小和分布第64页，共114页，星期日，2025年，2月5日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）杂质在晶界的弥散第65页，共114页，星期日，2025年，2月5日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）晶界处的气孔第66页，共114页，星期日，2025年，2月5日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。第67页，共114页，星期日，2025年，2月5日1.各阶段的特点延伸率×10-2864200100200300400500600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典型的蠕变曲线第68页，共114页，星期日，2025年，2月5日起始段，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）第69页，共114页，星期日，2025年，2月5日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）第70页，共114页，星期日，2025年，2月5日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）?nn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第71页，共114页，星期日，2025年，2月5日延伸率时间温度或应力温度和应力对蠕变曲线的影响第72页，共114页，星期日，2025年，2月5日2.3.2蠕变机理