蠕变及硬度小结(3)

εc = f (σ, t , T) (2)

在工程上, 一般把蠕变应变看作是应力、时间和温度起独立作用的函数处理, 即假定σ, t , T 的作用是可分离的, 有：

εc = f 1 (σ) f 2 ( t) f 3 ( T) (3)

由于初期蠕变时间很短, 工程上一般不考虑蠕变的第一阶段, 而常以稳态蠕变阶段为计算参量, 以应力作为蠕变应变的函数变量, 稳态蠕变方程可表示为:

??c?f(?) (4)

对于常用的金属材料, 多采用Norton 的幂律方程:

(5) n

??c?B??式中 ?c为蠕变应变率; B 和n 为材料常数。

由于蠕变和塑性变形存在着一定的共性, Rensen[2]对粉末冶金制备的Al 合金及其Al 基金属基复合材料的蠕变和塑性进行了统一的描述,并对应力、应变率和温度之间的基本关系进行分析 ,此时有效应力用外加应力与门槛应力之差代替,所得公式如下:

??m?(???0G)exp(?Q/RT)

n其中εm为最小蠕变率; Q 为激活能; G 为切变模量; R 为气体常数。

而在王浩伟等对Al2O3 短纤维(Saffil) 增强复合材料进行了拉伸蠕变试验也发现了相类似的关系。通过复合材料与未增强基体合金蠕变曲线的对比得出:未增强基体合金蠕变曲线特征为蠕变率持续增大,而复合材料蠕变明显表现为三个阶段,即初始蠕变阶段、稳态匀速蠕变阶段和终了破坏阶段。其稳态蠕变速率与蠕变应力的关系可由能量方程表示:

[3]

??min?A?

n另外他又提出了在降载荷蠕变试验中,存在拉伸应力下的收缩应变———回蠕变,回蠕变速率与松弛时间的关系可用下式描述:

lg??bc(t)?nlgt?lgAn??bc(t)?At

t 为松弛时间; n 为回蠕变速率指数; ( t) 为回蠕变速率; A 为回蠕变系数。 [4]

对于图1，Cottrell提出第Ⅲ阶段以前的蠕变曲线可近似表示成：

???0??t??st

?0为瞬时应变，第二项反映减速蠕变应变；第三项反映稳态蠕变应变，?s为