[科普中國]-高溫塑性變形

高溫塑性變形是指固體在高溫下的塑性變形，高溫塑性變形會(huì)對(duì)晶體材料的性能產(chǎn)生較大的影響，從而很難達(dá)到高強(qiáng)、耐腐蝕和耐磨等特殊性能要求。

物理機(jī)制晶體的塑性變形是永久剪切變形。微觀角度，變形僅有下述兩種根源。1）変形是在應(yīng)物質(zhì)定向擴(kuò)散引起的，是沒有位錯(cuò)的高溫塑性變形。2）變形由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)引起。位錯(cuò)以保守和非保守兩種方式運(yùn)動(dòng)。即滑移和攀移。在攀移時(shí)吸收或發(fā)射點(diǎn)缺陷，這些點(diǎn)缺陷通常是空位。無論滑移或攀移都使晶體產(chǎn)生體積不變的變形。1

理論研究金屬材料在溫度和應(yīng)力的共同作用下，一方面位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和增殖會(huì)引起應(yīng)變及強(qiáng)化；另一方面原子的擴(kuò)散和移動(dòng)則會(huì)產(chǎn)生回復(fù)現(xiàn)象，使滑移帶上的位錯(cuò)通過交錯(cuò)滑移和攀移的方式逐漸消失，導(dǎo)致應(yīng)變強(qiáng)化消失。金屬材料的高溫塑性變形便是在這種矛盾的過程中進(jìn)行的。而在高溫下，由于溫度的升高加速了原子的擴(kuò)散和移動(dòng)，使回復(fù)過程容易進(jìn)行。因此，高溫塑性變形現(xiàn)象會(huì)隨著溫度的升高而越發(fā)明顯。如當(dāng)碳素鋼的溫度超過450度，高合金鋼超過550度時(shí)，高溫塑性變形就會(huì)變得較為活躍。一般常利用高溫塑性變形極限、持久強(qiáng)度等指標(biāo)來描述材料的高溫塑性變形性能。2

意義目前在石油化工、能源、醫(yī)藥、冶金等行業(yè)中，高溫及腐燭性較強(qiáng)的產(chǎn)品非常普遍，由此對(duì)承載構(gòu)件的安全可靠性就提出了更高的要求。這些承載構(gòu)件的意外破壞將可能會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果和重大的經(jīng)濟(jì)損失。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)高溫環(huán)境承載構(gòu)件的失效是由高溫、高壓作用引起的高溫高溫塑性變形所致。不同金屬材料的組織、化學(xué)成分和熱物理性能都存在著較大的差異，因此其高溫塑性變形性能的高低也不盡相同。例如，低合金鋼和不銹鋼之間的高溫塑性變形性能就存在很大的差異。鑒此，研究金屬材料的高溫高溫塑性變形特性就顯得尤為重要。

現(xiàn)如今，在研究金屬材料高溫塑性變形特性時(shí)，除單軸拉伸高溫塑性變形試驗(yàn)方法外，研究者還提出了微小型試樣技術(shù)等新型試驗(yàn)方法。新的方法能解決單軸拉伸高溫塑性變形拉伸試驗(yàn)耗材多、試樣制備要求嚴(yán)格等問題，但仍然耗時(shí)費(fèi)力。且對(duì)于在役設(shè)備來說，這些方法都會(huì)不同程度影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

程鵬 - 副教授 - 西南大學(xué)