材料工程基础-第7章机械失效与防护.ppt

《材料工程基础-第7章机械失效与防护.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料工程基础-第7章机械失效与防护.ppt（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机械失效与防护机械失效与防护机械失效与防护机械失效与防护韧性断裂特征：特征：断裂前产生断裂前产生明显宏观塑性变形明显宏观塑性变形。脆性断裂脆性断裂特征：断裂前没有明显的塑性变形，断裂面一般与正应特征：断裂前没有明显的塑性变形，断裂面一般与正应力垂直，断口呈平齐状。力垂直，断口呈平齐状。1、裂纹的起源、裂纹的起源1、裂纹的起源、裂纹的起源1、裂纹的起源、裂纹的起源1、裂纹的起源、裂纹的起源由不同号刃型位错群消毁而形成由不同号刃型位错群消毁而形成裂口胚芽的示意图裂口胚芽的示意图2、裂纹遇到第二相颗粒、裂纹遇到第二相颗粒塑性断裂，有韧窝。脆性断裂，无韧窝。2、裂纹遇到第二相颗粒、裂纹遇到第二相颗粒塑

2、性较好的材料：一旦产生裂纹，裂纹尖端就会通过萌发位错的形式得到钝化，抑制裂纹的生长。但是，在第二相颗粒处，由于第二相颗粒特别“硬”，无法萌发位错，所以裂纹将沿颗粒边界扩展，形成韧窝。塑性断裂，有韧窝。2、裂纹遇到第二相颗粒、裂纹遇到第二相颗粒脆性断裂，无韧窝。脆性材料：不管是否有第二相颗粒，裂纹都会以很快的速度迅速扩展。故而不会因为第二相的原因而形成韧窝。2、裂纹遇到第二相颗粒、裂纹遇到第二相颗粒3、裂纹与晶界、裂纹与晶界按裂纹走向来分：穿晶断裂VS沿晶断裂3、裂纹与晶界、裂纹与晶界Ts3、裂纹与晶界、裂纹与晶界沿晶断裂沿晶断裂3、裂纹与晶界、裂纹与晶界沿晶断裂的原因大致有：A、晶界存在连续分

3、布的脆性第二相B、微量有害杂质元素在晶界上偏聚C、由于环境介质的作用损害了晶界，如氢脆、应力腐蚀、应力和高温的复合作用在晶界造成损伤。3、裂纹与晶界、裂纹与晶界穿晶断裂，也涉及到裂纹的扩展。由于晶体具有各向异性，裂纹通常沿特定晶面扩展：解理面。3、裂纹与晶界、裂纹与晶界河流状花样河流状花样:3、裂纹与晶界、裂纹与晶界河流状花样：河流状花样：若若干解理台阶汇合而干解理台阶汇合而成河流状花样。成河流状花样。解理台阶：解理台阶：相互平行且位于不同高度的解理面连接形相互平行且位于不同高度的解理面连接形成的台阶。成的台阶。4、周期应力下的断裂、周期应力下的断裂疲劳断裂80%以上的断裂失效是疲劳破坏；疲劳

4、是工件在变动变动载荷和应变长期作用下，损伤累积损伤累积引起的低低应力突然脆性脆性断裂断裂现象。大型汽轮机 转子4、周期应力下的断裂、周期应力下的断裂1、是一种突发性突发性破坏，疲劳破坏前无明显的塑变脆性断裂脆性断裂2、低应力延时低应力延时断裂，疲劳强度攀攀移移和和交交滑移引起的软化滑移引起的软化5、高温下的断裂、高温下的断裂瞬时应变瞬时应变蠕变速率蠕变速率减速蠕变减速蠕变减速蠕变减速蠕变恒速蠕变恒速蠕变恒速蠕变恒速蠕变加速蠕变加速蠕变加速蠕变加速蠕变蠕变蠕变断裂断裂恒温、恒应力条件恒温、恒应力条件恒温、恒应力条件恒温、恒应力条件 第第阶阶段段：BC段段，恒恒速速蠕蠕变变阶阶段段(稳稳态态蠕蠕变

5、变阶阶段段)。特特点点是是蠕蠕变变速速率率几几乎乎不不变变。一一般般可可以以表表示示为为材材料料的的蠕蠕变变速速率率。5、高温下的断裂、高温下的断裂空空空空洞洞洞洞（可可可可从从从从第第第第二二二二阶阶阶阶段段段段形形形形成成成成）长长长长大大大大、连连连连接接接接形形形形成成成成裂裂裂裂纹纹纹纹而而而而迅迅迅迅速速速速扩扩扩扩展展展展，致致致致使使使使蠕蠕蠕蠕变变变变速速速速度度度度加加加加快快快快，直直直直至至至至裂裂裂裂纹纹纹纹达达达达到到到到临临临临界界界界尺寸尺寸尺寸尺寸而产生蠕变断裂。而产生蠕变断裂。而产生蠕变断裂。而产生蠕变断裂。有别于普通材料的强化思路有别于普通材料的强化思路常

6、规材料的强化手段对于常规材料来说，主要是为了阻止位错的运动。有别于普通材料的强化思路有别于普通材料的强化思路常规材料的强化手段对于常规材料来说，主要是为了阻止位错的运动。要求第二相细小且在晶粒内部析出。位错攀移有别于普通材料的强化思路有别于普通材料的强化思路固溶强化降低层错能固溶强化两个半原子面同时存在，能量太高，分解为两个不全位错两个半原子面同时存在，能量太高，分解为两个不全位错两个全位错之间为两个全位错之间为层错层错有别于普通材料的强化思路有别于普通材料的强化思路高温变形特征与强化思路高温变形特征与强化思路析出强化0Mo2Mo4Mo500nm高温合金，主要是为了强化晶界，所以要求第二相呈连续网状，将晶粒禁锢在第二相网格中。高温变形特征与强化思路高温变形特征与强化思路析出强化裂纹终止于晶界析出物裂纹终止于晶界析出物就算不能形成网状，也能阻碍晶界裂纹的扩展和晶界的相对滑动。高温变形特征与强化思路高温变形特征与强化思路弯曲（锯齿状）晶界弯曲（锯齿状）晶界锯齿状晶界锯齿状晶界利用合金元素改变了晶界的能量，晶粒边界出现选择性生长。