
【化】 creep fracture
蠕變破壞(Creep Rupture)是材料在持續應力和高溫環境下,隨時間推移發生緩慢塑性變形并最終斷裂的現象。其核心特征在于材料在低于短期強度的應力作用下,因時間累積效應而失效。以下是詳細解釋:
術語定義與機制
蠕變(Creep) 指材料在恒定應力下發生的與時間相關的非彈性變形。蠕變破壞則是蠕變過程的最終階段,即材料因持續變形導緻微觀結構損傷(如晶界空洞、微裂紋)積累至臨界點,從而發生斷裂。該過程需同時滿足三個條件:恒定載荷、高溫(通常高于材料熔點的0.3-0.5倍)、長時間作用(數小時至數年)。
典型階段與影響因素
蠕變過程分為三階段:
關鍵影響因素包括:溫度(↑加速擴散)、應力水平(↑縮短壽命)、微觀結構(晶粒度、析出相)及環境(氧化加劇損傷)。
工程應用與失效預防
蠕變破壞常見于高溫設備(如渦輪葉片、鍋爐管道、核反應堆部件)。設計時需依據蠕變極限(規定變形量的應力阈值)和持久強度(規定時間下的斷裂應力)選材。例如鎳基高溫合金通過固溶強化/晶界析出相提升抗蠕變性,設計壽命通常參考10萬小時斷裂數據。
權威參考文獻
蠕變破壞是材料在高溫和持續應力作用下發生的漸進性失效現象,常見于壓力容器、管道等承壓設備。以下是其核心要點:
蠕變破壞指材料在長期承受低于屈服極限的應力且壁溫高于特定臨界值時,逐漸發生不可逆塑性變形,最終導緻結構失效。例如,鋼材通常在400°C以上才會發生明顯蠕變。
蠕變破壞是高溫與時間共同作用的結果,需通過材料選型、溫度控制及定期維護來防範。如需完整研究數據,可參考、4、9等來源。
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