足球即时比分 蠕变实验

一般来说，我们的电线对所施加负载的响应取决于温度 以及我们使用的重量。当我们谈论材料的温度时， 我们实际上更感兴趣的是绝对温度 (T_绝对值) 的材料与材料的相比绝对熔化温度(T_兆帕）。我们称之为同源温度并且可以通过比率(T_绝对值/T_兆帕).

当我们将重量悬挂在低同源温度的电线上时 (T_绝对值/T_兆帕< 0.4)，导线伸长。如果重量相对较小，则金属丝会拉伸 只是一点点。一旦我们将其移除，电线就会恢复到原来的长度。这个 是可逆变形的一个例子，或者弹性变形，像弹簧一样。

当我们将中等重物悬挂在金属丝上时T_绝对值/T_兆帕，它比以前伸展得更多。当我们去掉重量时，它不会恢复到原来的状态 它的原始长度。电线的这种永久拉伸称为塑性变形。如果重量太重，线会断裂。

如果我们提高温度以便T_绝对值/T_兆帕> 0.4，并在其上悬挂一个不会明显拉伸电线的重物，它可能 最初看来我们只是使金属丝发生弹性变形。在温度下 以上关于T_绝对值/T_兆帕= 0.4，然而，原子开始在固体中以显着的速率移动。这个 原子运动甚至会导致负载下导线随时间的拉伸 当重量很小的时候。如果我们长期观察电线的长度 （几小时、几天或几周），我们注意到金属丝非常缓慢地伸长。这次 线的相关伸长称为蠕变.

蠕变是组件必须支持的任何应用中的一个重要考虑因素 温度下的负载T_绝对值/T_兆帕> 0.4。喷气发动机就是一个很好的例子，其中材料在非常高的温度下运行 （约 1100 K 或开尔文度）。由于发动机温度如此之高，合金用于在非常接近其熔化温度的温度下运行的涡轮叶片。 他们被称为超级合金。为了在不使用非常高的温度的情况下证明合金的蠕变，我们 可以在接近室温的温度下观察低熔点合金的蠕变 （约 300 K）。

左：涡轮喷气发动机的温度变化。

图片由 NASA 提供，.

为了演示室温下的蠕变行为，我们可以使用包含 60 wt% Sn（锡）和 40 wt% Pb（铅）。 Pb-Sn 合金体系的相图 如下图所示，焊料成分用红色竖线标识 40% Pb 线。相图的用途之一是确定熔化温度 合金的。相图表明 60/40 焊料在约 183°C 时熔化 = 456 K。

为了确定室温（25°C）下的同源温度，计算 如下：

1. 将室温 (25°C) 转换为绝对温度（以开尔文为单位）：
   T_绝对值= 25 + 273 = 298 K
2. 将合金的熔化温度 (183°C) 转换为绝对温度（以开尔文为单位）：
   T_兆帕= 183 + 273 = 456 K
3. 绝对室温（298 K）与绝对熔化温度的比率 合金的 (456 K) 是同系温度：
   T_绝对值/T_兆帕= (298 K) / (456 K) = 0.653

这意味着室温对应于的同源温度T_绝对值/T_兆帕50212_50471

蠕变测试期间，焊料合金内部会发生许多复杂的过程。 观察到的变形是同时施加载荷（ 4.8 kg 重量）以及高温下合金内部的原子运动。 （在 在这种情况下，室温是“升高的”温度。）蠕变曲线，例如 上面显示的通常分为三个部分：

• 主要小兵：这是施加载荷后立即发生的变形。在这个地区， 曲线向下。这意味着变形率正在降低。小学期间 蠕变，合金的内部结构响应所施加的压力而变化 负载。
• 二级蠕变：经常有一个阶段，蠕变曲线的斜率保持近似恒定， 就像一条直线。这是二次蠕变时期（也称为稳态 蠕变）。在二次蠕变期间，合金的内部结构大约保持 常数。
• 三级蠕变：在二次蠕变结束时，绘图开始向上弯曲。这标志着 合金开始失效，称为第三级蠕变。期间 在此期间，合金内部开始形成并生长小空腔。增长和相互联系 这些空洞最终导致合金失效。

何时材料科学家研究金属和合金的蠕变，通常需要更复杂的实验 进行。合金被精确加工成测试样品，测试温度 完全受控，并详细记录材料的伸长率。在 此外，通常在蠕变测试之前和之后对样品进行分析，以更好地 了解蠕变变形与内部结构之间的关系 材料。

这根焊锡丝最终会失败韧性断裂第三次蠕变期之后。这种延性断裂是由空洞引起的 由于蠕变变形和原子运动而在合金内部形成。图像 下面的序列显示了不同缩放比例下焊料的断裂表面。 这些图像是使用 a 拍摄的扫描电子显微镜（扫描电镜）。第三次蠕变期间形成和生长的内部空腔的证据 从最终的断裂中可以看出。当空腔足够大时，材料 它们之间像咸水太妃糖一样伸展。

蠕变实验演示了操作环境对材料性能的影响 属性。此信息对于评估组件的服务性能至关重要 以及预测零件是否会过早失效。

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