沥青混合料高温蠕变变形行为及机理

变形高温合金的特性、分类及用途

科技名词定义 塑性变形 科技名词定义 中文名称：塑性变形 英文名称：plastic deformation 定义：岩体、土体受力产生的、力卸除后不能恢复的那部分变形。 应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。

目录 介绍 机理 影响 介绍 机理 影响 展开 编辑本段介绍 材料在外力作用下产生而在外力去除后不能恢复的那部分变形 塑性变形 。材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称为塑性加工。 编辑本段机理 固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。原

塑性变形 子排列的线性参差称为位错。由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动,降低晶体的变形抗力。通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶（图1）。滑移是一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。两个孪晶面之间的原子排列方向改变，形成孪晶带。滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。某些金属在特定的细晶结构条件下，通过晶粒边界变形可以发生高达300～3000％的延伸率而不破裂。 编辑本段影响 金属在室温下的塑性变形，对金属的组织和性能影响很大，常会出现加工硬化、内应力和各向异性等现象。 加工硬化 塑性变形引起位错增殖，位错密度增加，不同方向的位错发 塑性变形力学原理 生交割，位错的运动受到阻碍，使金属产生加工硬化。加工硬化能提高金属的硬度、强度和变形抗力，同时降低塑性，使以后的冷态变形困难。

浅析沥青混合料的永久变形

浅析沥青混合料的永久变形 摘要：本文根据沥青路面的永久变形产生原因的不同对其进行了类别的划分，并且分析了半刚性基层下沥青混合料永久变形的形成，以及提出了永久变形的形成机理。为沥青混合料的高温稳定性研究奠定了基础。 关键词：沥青混合料永久变形半刚性基层车辙 引言 在高温条件下，沥青路面在车辆荷载的反复作用下，在轮迹处路面各结构层将会出现不可恢复变形，随着变形的不断积累导致车辙产生。ASTM标准E867将永久变形定义成“一种由横向交叉斜面和纵剖面限定的偏离水平面的相邻竖向凹陷”。 沥青混合料永久变形分类 在沥青路面的各种破坏现象中，车辙问题显得尤为重要。因为它除了降低行车舒适性外，还会对交通安全产生直接影响。路面车辙会增加司机变换车道的难度，阴雨天导致的车辙内的路面积水极易使高速行驶的汽车产生漂移，在恶劣气候条件下造成制动距离不足等问题。国际上通常将沥青路面车辙分为以下五种类型： 1. 结构型车辙 主要是基层等路面结构层或路基强度不足，即施加在路面上的行车荷载超出路面结构层的总强度，故发生在沥青面层以及路基在内的永久变形，称为结构型车辙。该类车辙宽度较大，两侧无隆起现象，横断面为浅盆状的U形[1]。 2. 失稳型车辙 也就是沥青混合料的侧向流动变形，在高温及车轮反复碾压作用下，交通荷载产的应力超过沥青混合料自身的抗剪强度，即稳定度极限。此种情况下，沥青混合料中的自由沥青以及沥青与矿料之间的胶浆将会首先产生流动，促成沥青混合料产生流动变形，流动变形的不断积累形成车辙，叫做沥青的流动型车辙即失稳型车辙。 失稳型车辙的特点是车轮荷载作用处下凹，然而车轮荷载作用较少的行车道两侧则会向上隆起，内外侧成非对称状态。主要发生在车速慢、车胎接地时间较长、横向应力较大的地方，如爬坡路段、道路交叉口附近等，其横断面呈W型[2]。失稳型车辙在我国发生的较多，对于此类车辙目前并未有有效的维修方法，唯有将路面车辙受损部位刨除再用新的混合料进行修补，是当今研究的主要对

塑性 材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的性能

塑性材料在外力作用下产生永久变形而不被破坏的性能 硬度材料抵抗局部变形的能力， 强度材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 铁素体：碳溶解在α—Fe中的间隙固溶( F）。塑性（δ=45% -50%）、韧性好，强度、硬度低。奥氏体：碳溶解在γ —Fe中的间隙固溶体（A）。塑性好。 珠光体：奥氏体发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的共析体（P）。 固溶强化随着溶质原子的增加，所形成的固溶体的强度、硬度升高的现象。 铸造性能通常是指合金的流动性、收缩性、吸气性以及偏析等性能，其中尤以流动性和收缩性重要 缩孔缩松的特点: 缩孔总是集中出现在铸件上部或最后凝固的部位，其外形特征：内表面粗糙，形状不规则，多近于倒圆锥形。通常缩孔隐藏于铸件的内部，有时经切削加工才能暴露出来。缩孔形成的主要原因是液态收缩和凝固收缩大于固态收缩。 宏观缩松多分布在铸件最后凝固的部位，显微缩松则是存在于在晶粒之间的微小孔洞，形成缩松的主要原因也是液态收缩和凝固收缩大于固态收缩所致。 一、判断题 1. 砂型铸造是铸造生产中唯一的铸造方法。（） 2. 砂型铸造时，木模尺寸应与铸件尺寸完全相同。（） 3. 铸件的重要受力面、主要加工面，浇注时应朝上。（） 4. 圆角是铸件结构的基本特征。（） 5. 机器造型生产率高，铸件尺寸精度较高，因此应用广泛。（） 1. 铸件的重要加工面，应尽量放在铸型的 a. 侧面 b. 下面 c. 上面 2. 造型方法按其手段的不同，可分为 a.分模造型和挖砂造型 b.整模造型和刮板造型 c.手工造型和机器造型 3. 机器造型要求操作技术不高，适合于 a. 二箱造型 b. 活块造型 c. 三箱造型 4. 分型面应选择在 a. 受力面的上面 b. 加工面上 c. 铸件的最大截面处 5. 普通车床床身浇注时，导轨面应 a. 朝左侧 b. 朝右侧 c. 朝下 d. 朝上 1. 铸造方法可基本分为________铸造和________铸造两大类。 2. 造型方法可分为________造型和________造型两大类。 3. 拔模斜度是为了便于_________ ，或从芯盒中取出_________ 。 4、铸造工艺中，由于冷却不均匀，薄壁部位的热应力状态是_____，其对应变形趋势是_______________。

材料的高温蠕变

材料的高温蠕变相关的理论解释和材料蠕变的因摘要：从蠕变的定义，金属材料在高温下蠕变的形成机理，陶瓷以及镁质耐火材料提高A1素等几个方面阐述了材料的 高温蠕变现象。其中也对多晶O3 2 抗蠕变性能给予介绍，解释。陶瓷；抗蠕变性能A1O关键词：高温蠕变；蠕变机理；多晶 32 1引言 材料具有许多的性能，有的性能在材料的使用时是有利的，但有的性能在材料的使用时是不利的。由于蠕变的产生我们就不能笼统的说材料在高温下的性质是如何的，材料在高温条件下的性能与在常温下的性能不同，在高温下材料发生蠕变，因此，材料的高温蠕变使得材料在高温条件下使用时性能变差，影响了材料在高温条件下的使用。如果能提高材料在高温条件下的抗蠕变性能，能够改善材料在高温条件下使用的品质，使得材料的使用寿命延长，可以节省材料，避免浪费。高温蠕变理论是在对多种金属所做的完整的蠕变实验的基础上建立起来的，因此介绍材料的蠕变机理也是根据金属的蠕变机理来进行解释的。 我们是这样定义材料蠕变这个现象的，材料在高温下长时间承受恒温、恒载荷作用，缓慢产生塑性变形的现象。所以，蠕变是在恒定压力作用下，随着时间的延长而材料持续形变的过程。在高温条件下，材料都有着与常温下不同的蠕变行为。借助于高温作用和外力作用，材料的形变障碍得到克服，内部质点发生迁移，晶界相对移动，于是蠕变现象产生了。 2.1 蠕变阶段 材料的高温蠕变分为几个阶段，几个区域有着不同的变化。 图1 图1表示在三个不同的恒定应力作用下，材料的应变ε随时间t变化的典型蠕变曲线。曲线的终端表示材料发生断裂。t=0时的应变表示加载结束时的即时应变，它包括弹性应变和塑性应变。蠕变曲线可分为三个阶段， 为定常蠕变所示：III为非定常蠕变阶段，应变率随时间的增加而减小；如图2t 阶段，应变率保持常值；在最末阶段Ⅲ，应变率随时间而增大，最后材料在r升高温度或增加应力会使蠕变加快并缩短达到断裂的时间。通常，时刻发生断裂。甚至不出现第三阶段则蠕变的第二阶段(Ⅱ)持续较久，若应力较小或温度较低，对应的蠕变曲线；相反，若应力较大或温度较高，则中1 （Ⅲ），如图 中对应的蠕变曲线。蠕变的第二阶段（Ⅱ）较短，甚至不出现，如图1

GH4169 镍基变形高温合金资料

GH4169 镍基变形高温合金资料 中国牌号：GH4169/GH169 美国牌号：Inconel 718/UNS NO7718 法国牌号：NC19FeNb 一、GH4169概述 GH4169合金是以体心四方的γ"和面心立方的γ′相沉淀强化的镍基高温合金，在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位, 并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能和长期组织稳定性，能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。 该合金的另一特点是合金组织对热加工工艺特别敏感，掌握合金中相析出和溶解规律及组织与工艺、性能间的相互关系，可针对不同的使用要求制定合理、可行的工艺规程，就能获得可满足不同强度级别和使用要求的各种零件。供应的品种有锻件、锻棒、轧棒、冷轧棒、圆饼、环件、板、带、丝、管等。可制成盘、环、叶片、轴、紧固件和弹性元件、板材结构件、机匣等零部件在航空上长期使用。 1.1 GH4169 材料牌号 GH4169(GH169)

1.2 GH4169 相近牌号 Inconel 718(美 国),NC19FeNb(法国) 1.3 GH4169 材料的技术标准 1.4 GH4169 化学成分该合金的化学成分分为3类：标准成分、优质成分、高纯成分，见表1-1。优质成分的在标准成分的基础上降碳增铌，从而减少碳化铌的数量，减少疲劳源和增加强化相的数量，提高抗疲劳性能和材料强度。同时减少有害杂质和气体含量。高纯成分是在优质标准基础上降低硫和有害杂质的含量，提高材料纯度和综合性能。 核能应用的GH4169合金，需控制硼含量（其他元素成分不变），具体含量由供需双方协商确定。当ω（B）≤0.002%时，为与宇航工业用的GH4169合金加以区别，合金牌号为GH4169A。 表 1-1[1]%

(完整版)路面工程习题参考答案2018.doc

路面工程(第五版)习题参考答案 备注：综述题有些只给了大纲，需要加以展开论述。 第一章路面工程概述（课本第一章相关部分） 1、路面的功能要求包括哪几个方面？ A.强度和刚度（承载能力） B 稳定性（水温稳定性） C 耐久性 D 表面平整 E 抗滑 F 环保性－少尘、低噪音 G 辨识性－色彩、车道改变 2、对路面有哪些基本要求？ (1)具有足够的强度和刚度 (2)具有足够的水温稳定性 (3)具有足够的耐久性和平整度 (4)具有足够的抗滑性 (5)具有尽可能低的扬尘性 (6)符合公路工程技术标准规定的几何形状和尺寸 3、路面结构为什么要分层，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面如何进行分层？ 行车荷载和自然因素对路面的影响，随路面结构深度的增加而逐渐减弱，对结构层材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深度的增加而逐渐减弱。按照使用要求、受力状况、土基支撑条件和自然因素影响程度的不同划分。通常分为面层、基层和功能层。 水泥混凝土路面：面层（水泥混凝土面板），基层(可分几个亚层),功能性垫层沥青混凝土路面：分层更细，面层、基层均可分几个亚层、在路基与基层间可设功能层。 4、路面结构层位与层位功能(沥青路面与水泥路面不同) 面层： 面层是直接同行车及大气接触的表面层次，它承受较大行车荷载的垂直力、水平力和冲击力的作用，同时还受到降雨的浸蚀和气温变化的影响，因此，同其它层次相比，它应具有较高的结构强度、抗变形能力和较好的水稳定性与温度稳定性，且应耐磨、不透水，表面还应有良好的抗滑性与平整度。 基层： 主要承受由面层传来的车辆荷载垂直力并将其扩散到下面的路基（含垫层及土基），因此，它也应具有足够的强度与刚度，并应具有良好的扩散应力的能力；

基于CPFEM的TA15钛合金高温塑性变形研究

基于CPFEM的TA15钛合金高温塑性变形研究晶体塑性理论将晶体塑性变形的物理机制及变形几何学与单晶或多晶的弹塑性本构方程相结合，从介观尺度（即晶粒尺度）上解释材料的各种塑性变形行为。将晶体塑性理论与有限元方法相结合的方法称为晶体塑性有限元方法（Crystal Plastic Finite Element Method，CPFEM），该方法从材料变形的物理机制出发，可以较为准确的反映材料的微观特性。 目前晶体塑性有限元模拟已成为力学界和材料界的研究热点。钛与钛合金是一种重要的结构材料，以其优异的性能广泛应用在航空航天等领域。 钛有两种同素异构晶型：密排六方(HCP)点阵的α-Ti相和体心立方(BCC)点阵的β-Ti相，由于晶格类型不同，其变形机制差别较大。文中综合采用了有限元方法、晶体塑性理论、元胞自动机等现代科学技术方法。 从介观尺度出发，根据合金微观晶格结构的不同，研究新型近α型钛合金—TA15钛合金的高温塑性变形，研究在相变点温度以上及以下的TA15钛合金高温的高温塑性变形行为。文中采用元胞自动机方法得到了相变点上的TA15钛合金的初始晶粒形貌。 建立了适用于变形温度在相变点以上的TA15合金的高温塑性变形的晶体塑性有限元模型。模拟结果表明多晶体在塑性变形的过程中，晶粒与晶粒之间以及晶粒内部的应力分布存在着明显的差异，晶粒内部与晶粒外部的塑性变形非常不均匀。 通过对滑移系上的剪应变进行分析表明由于各晶粒的取向不同和晶粒间的取向差的差异，不同晶粒的滑移系开动情况差别很大；在同一晶粒内部，由于需要协调相邻晶粒的应变情况，因此滑移系开动的程度也不完全相同。建立了适用

习题2蠕变参考答案

一、基本概念 幂率蠕变：在蠕变过程中，应变速度与应力符合幂函数形式。 幂率失效：在蠕变过程中，随着应力增大，斜率逐渐偏离原来的关系就是幂率失效 表观激活能：根据实验所测量到的激活能。 真实激活能：利用弹性模量进行修正后所得到的数据。 自扩散激活能： 内应力：内部所有阻碍位错运动的应力之和。 长程内应力：所有位错应力场叠加得到的。 短程内应力：邻位错之间所形成的。 有效应力：外应力减去长程应力即为有效应力。 二、问答 1. 简述纯金属蠕变的三个阶段及其特征。 答：第一阶段：减速蠕变阶段，蠕变速率（Δε/Δt ）随时间而呈下降趋势。 第二阶段：近似稳态阶段，蠕变速率不变，即（Δε/Δt ）=常数，这一段是直线。是稳态阶段。此时，变形产生的加工硬化和回复、再结晶同时进行，材料未进一步硬化，所以变形速率基本保持恒定。 第三阶段：加速蠕变阶段，蠕变速率随时间而上升，随后试样断裂。愈来愈大的塑性变形便在晶界形成微孔和裂纹，试件也开始产生缩颈，试件实际受力面积减小而真实应力加大，因此在塑性变形速率加快。 2.请分别给出低应力、高应力和较宽应力范围内蠕变速率与应力的关系函数。课件第六章6.2 3.请简述纯金属蠕变过程中位错结构变化的一般特点。

4. 请阐述高温下位错的热激活滑移机制。 答：位错在晶体中运动时遇到各种障碍。在低温下只有外应力超过这些障碍所产生的阻力时位错才能滑移。但在高温下，位错可以借助于外应力和热激活的共同作用越过障碍而滑移。温度越高，热激活过程越活越，客克服障碍所需的外应力就越小，流变应力也相应地降低。因此，高温变形过程强烈地受到障碍的性质、分布和强度的影响。 障碍对位错运动的阻力分为两类： 第一类是长程内应力τi，τi是晶体中所有位错的弹性应力场叠加的结果。热激活是源自热运动的结果，原子热运动是短程的，位错不可能通过热激活克服长程应力场，所以τi与温度无关。如果外应力小于长程内应力的最大值，位错就不能滑移，只有通过回复，使内应力τi 降低到外应力τ以下时位错才能滑移。 第二类是短程的局部障碍，如邻位错、固溶原子等，热激活对位错克服这类障碍是有帮助的。局部障碍叠加在长程内应力上，构成对位错的总阻力。当外应力τ大于内应力的最大值τi 时，可将τ分为两部分τ=τi+τe，一般将τe称为有效应力，位错将在有效应力和热激活的共同作用下越过局部障碍。 5. 请推导由攀移引起的宏观变形与位错运动之间的关系式。P95

沥青及沥青混合料性能试题及答案

沥青及沥青混合料性能相关问题的回答 一、沥青路面上中下三个结构层，从级配组成上讲，这三层结构如何考虑？ 材料方面:对于沥青路面，在进行材料选择时，首先要选择合适的标号沥青作为粘结材料，然后再考虑沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性、水稳定性、抗疲劳可抗老化等性能。选用沥青时考虑的因素有：一、石油沥青标号与气候分区的关系：沥青路面选用沥青标号时，要根据各地区的气候条件进行选择，例如。据夏天气候的要求，对于夏季温度高、高温持续时间长的地区，该选用硬一点、稠度大的沥青，而为了满足冬季寒冷气候条件的需要又应该选用稠度低、低温延度大的软质沥青；对于日温差大的地区应选择针入度指数大的沥青。然而我国幅员辽阔气候条件复杂，许多地区冬季寒冷，夏季炎热，在选用沥青时，要尽量做到兼顾低温和高温的性能要求。二，根据气候区划、路用性能、结构层次等选择性能指标合适的沥青。例如，对于重载交通路段、山区及丘陵区上坡路段、停车场等行车速度低的路段，宜采用稠度大的沥青；对于交通量很小的中低级公路、旅游公路，气温低时，宜选用稠度小的沥青。 考虑到沥青表面层直接接受车轮荷载的反复作用和各种自然因素的影响，要求路面表面层具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久等服务功能，同时应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗老化等品质。因为密实型级配沥青混合料（例如AC-16，空隙率一般为3%）的抗裂性、疲劳强度和耐久性较优越，适宜选用。 沥青中面层和下面层经受着上面层传递的荷载，除了平整性和抗滑性方面要求低些，沥青混合料的选择要求同样有较高要求，通常选用密实型中粒式和粗粒式混合料（如AC-20，AC-25） 二、透层油要加还是不加？如果加，以什么性能为主？渗透指标4～5mm合理不合理？ 为了使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层浇洒乳化沥青、煤沥青或液体沥青而形成透入基层表面的薄层二透层沥青洒布后应不致流淌、渗入基层一定深度，并不得在表面形成油膜。在基层上喷洒液体石油沥青，乳化沥青，煤油沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层就是透层油。 必要性：规范规定沥青路面各类基层都必须喷洒透层油。基层上设置下封层时, 透层油不宜省略。 材料选择和要求：应根据基层类型选择渗透性好的液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青做透层油，级配砂砾级配碎石等粒料基层宜采用较稠的透层沥青, 而表面致密的半刚性基层宜采用渗透性好的较稀的透层沥青。经过研究推广，乳化沥青被大量用作透层油。 一、乳化沥青。作为透层用的乳化沥青透层油透层油宜为中裂或慢裂型洒布用乳化沥青，其技术指标和质量要求应符合道路用乳化沥青或道路用聚合物改性乳化沥青规定的技术要求。透层用乳化沥青稠度宜通过试洒确定。表面致密的半刚性基层宜选用渗透性比较好的稀的慢裂慢凝乳化沥青。一般的乳化沥青对半刚性基层渗透性较差。多选用非离子或阴离子乳化沥青，以提高渗透性口级配砂砾、级配碎石等粒料基层宜采用较稠的乳化沥青和分裂速度较快的乳化沥青。二、稀释沥青。使用煤油稀释沥青的目的是要降低沥青粘度，以利于透层油的渗透。因此，煤油的掺配比例要适中，煤油比例过大，沥青含量就偏低，即使有足够的渗透深度，也不能达到透层油应有的粘结效果。煤油比例过低，稠度大、豁

永久变形

永久变形 当橡胶受到外力(不管是拉伸力或压缩力) 作用时,必然会产生一 定的变形。但一旦外来作用力去除之后,橡胶会表现出一种惯性的本能,即无论在尺寸或几何形状两方面都趋于恢复到原来的状态,却又不能完 全恢复到原样,因而出现一定量的、永远无法恢复的残余变形。这种现 象便被称为“永久变形”。图1 为永久变形的物理意义。 图1 橡胶受外力作用后的变形及其复原过程 图1 表明,橡胶试片从t0 开始连续受到拉伸,到t2 时外力去除。曲线CD 表示外力去除后的复原过程。到了D 点后,试片的复原便告终止,停放一段时间后,仍会留下不能恢复的部分—永久变形(见图1) 。这种残留的变形部分与试验前的原尺寸相比,所得的百分比值就是拉伸永久变形率。同理,试片在受压缩力条件下,同样也会产生压缩永久变形现,可按同理计算出压缩永久变形率。 永久变形的原动力在于橡胶大分子的强烈的弹性复原倾向,而这

种复原的不彻底性一方面来源于疲劳,更重要的则来自于达不到准确的正硫化。因为无论微量过硫或欠硫都会影响交联密度,从而影响橡胶的复原力。 永久变形主要牵涉到橡胶制品的形状和尺寸稳定。在产品使用过程中,这两方面的不稳定都会影响到橡胶件与其他部件的配合,影响产品的功能或使用寿命。例如,橡胶丝当其永久变形率大到一定程度后,就会失去“紧固”的基本功能。鉴于橡胶丝都在拉伸条件下使用,所以,在性能指标中规定拉伸永久变形率不得超过70 %。又如,桥梁支座长期处于桥墩和桥体之间,在受压条件下使用,其使用寿命要求和大桥的大修期同步。因此,对支座的压缩永久变形有很高的要求,压缩永久变形率定为<20%。 为了降低永久变形,从配方和工艺上都可以采取措施。至于主体材料,天然橡胶等高弹性胶种应优先。从工艺角度看,尽可能做到正硫化也是至关重要的

TA15钛合金高温变形行为研究

TA15钛合金高温变形行为研究 TA15钛合金的名义成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，属于高Al当量的近α型钛合金。该合金既具有α型钛合金良好的热强性和可焊性，又具有接近于α+β型钛合金的工艺塑性，是一种综合性能优良的钛合金，被广泛用于制造高性能飞机的重要构件。对金属热态加工过程进行数值模拟，需要确定材料对热力参数的动态响应特征，即材料的流动应力与热力参数之间的本构关系，这对锻造工艺的合理制定，锻件组织的控制以及成型设备吨位的确定具有科学和实际的指导意义。 中国船舶重工集团公司725所的科研人员以TA15合金的热模拟压缩试验为基础，研究了变形工艺参数对TA15合金高温变形时流动应力的影响，这些研究对制定合理的TA15合金锻造热加工工艺，有效控制产品的性能、提高产品质量提供了借鉴。 热模拟压缩试验所用材料为轧制态Φ55mmTA15合金棒材，相变点为995±5℃，将该棒料切割加工成Φ8mm×12mm的小棒料进行试验。研究结果表明：（1）TA15合金在高温变形过程中，流动应力首先随应变的增大而增加，达到峰值后再下降，最后趋于稳定值。同一应变速率下，随着变形温度的升高，合金的流动应力降低；同一变形温度下，随着应变速率的减小，合金的流动应力减小。（2）TA15合金属于热敏感型和应变速率敏感型材料。应变速率较小时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较小；应变速率较大时，变形温度对稳态应力和峰值应力的影响较大。变形温度较低时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较大；变形温度较高时，应变速率对稳态应力和峰值应力的影响较小。（3）建立了TA15合金高温变形时的流动应力本构方程，经显著性检验和相关系数检验，证明所建立的方程具有较好的曲线拟合特性，方程的计算值与实验数据吻合较好。

2017沥青路面计算书

三长线 新建路面设计 1. 项目概况与交通荷载参数 该项目位于江西省，属于一级公路，起点桩号为K0+000，终点桩号为K44+086，设计使用年限为15.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为3855辆/日, 交通量年增长率为5.0%, 方向系数取55.0%, 车道系数取60.0%。根据交通历史数据，按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC3类，根据表A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。 表1. 车辆类型分布系数 根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示。 表2. 非满载车与满载车所占比例(%) 根据表6.2.1，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据附表A.3.1-3，可得到在不同设计指标下，各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表3所示。 表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数

根据公式（A.4.2）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为22,351,024, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为1,670,542,389。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为10,019,677，交通等级属于重交通。 2. 初拟路面结构方案 初拟路面结构如表4所示。 表4. 初拟路面结构 路基标准状态下回弹模量取90MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取0.80,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取0.85,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为61MPa。 3. 路面结构验算 3.1 沥青混合料层永久变形验算 根据表G.1.2，基准等效温度Tξ为23.8℃，由式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为25.4℃。可靠度系数为1.28。 根据B.3.1条规定的分层方法，将沥青混合料层分为6个分层,各分层厚度（hi）如表5所示。利用弹性层状体系理论，分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力（Pi）。根据式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4），计算得到d1=-7.67，d2=0.76。把d1和d2的计算结果带入式（B.3.2-2），可得到各分层的永久变形修正系数(kRi)，并进而利用式（B.3.2-1）计算各分层永久变形量(Rai)。各计

压缩永久变形中文版

编号：D 395-03 橡胶性能的标准试验方法----------压缩永久变形1 此项标准在固定编号B 117下发布，紧随编号的数字表示标准采纳的年度，如果是修正，数字表示最后一次修正的年度。在括号内的数字表示最后一次重申批准的年度。上标 表示自最后一次修正或重申批准以来的编辑改动。 此项标准已被批准供美国国防部下属机构使用。 1范围 1.1本测试方法测试应用中会在气体或液体媒介中承受压力的橡胶。本测试方法特别适用于在机械固定器件， 1.2测试方法可以选择，但是应考虑用于与测试结果关联的实际情况下使用的橡胶的性质。除非在具体的规范 中有其他规定，应使用测试方法B。 1.3测试方法B不适用于硬度大于90IRHD的硫化橡胶。 1.4以国际单位（SI）为单位的数值应被认为是标准。在括号内的数值起参照作用。 1.5此项标准不包括与其应用有关的所有的安全隐患。此项标准的使用者有责任在使用前建立合适的安全健康规范以及决定法规限制是否适用 2 参考文件 2.1 ASTM标准2： D1349 橡胶规范---测试的标准温度 D 3182 D 3183 D 3767 D 4483 E 145 --------------------------------------- 1此测试方法属于ASTM D 11橡胶委员会的工作范围，是其下属D11.10物理测试子委员会的直接责任。 目前的版本在2008.3.1批准，2008.07出版。原始的版本在1934年批准。上一个版本在2003年批准，编号为D395-03. 2如需参照ASTM 标准，访问ASTM网站，. 如需要《ASTM标准年鉴》的内容信息，浏览ASTM网站的标准索引页。 3 测试方法概要 3.1 用挠力或规定的力压缩试样，并在规定的温度下保持规定的时间。 3.2 在试样在合适的装置内，在规定的条件下经过特定时间的压缩变形后，取出试样，等待30分钟，测量试样的残留变形。 3.3 在测量残留变形后，根据Eq1和Eq2计算压缩永久变形。 4. 意义和用途 4．1 压缩永久变形测试用于测量在长时间受压后，橡胶化合物保持弹性的能力。实际情况下的压力可能包括持续的挠力，持续的已知力，时短时续的压力产生的交替变形和恢复。虽然后者也产生压力永久变形，它的效果更接近于压缩挠曲和滞后测试。因此，压力永久变形测试主要适用于静态力的使用环境。测试经常在高温下进行。 5 试样 5.1 可以使用来自相同样品的2个（选项1）或3个（选项2）相同的试样。选项1的压力永久变形应为两个试样的平均值，表示为百分比；选项2的压力永久变形应为三个试样的中间值，表示为百分比。 5.2 标准测试试样应从实验室准备的平面上切割，形状为圆形。

金属材料蠕变

金属材料蠕变 早期，人们对金属材料强度的认识不足，设计金属构件时仅以短时强度作为设计依据。不少构件，即使使用应力低于弹性极限，使用一段时间后仍然会发生因塑性受形而失效或因破断而失效的现象。随着科学技术的发展，金属材料的使用温度逐步提高，这种矛盾越来越突出。这就使人们进一步认识到材料强度与使用期限之问尚有密切的联系，从而相继开拓了蠕变、蠕变断裂、松弛、疲劳、断裂力学等长时强度研究领域。蠕变则是其中研究最早、内容较丰富而成果较显着的一个领域，成为其他几个研究领域的基础。 金属在持续应力作用下(即使在远低于弹性极限的情况下)会发生缓慢的塑性变形。熔点较低的金属容易产生这种现象；金属所处的温度越高，这种现象越明显。在一定温度下，金属受持续应力的作用而产生缓慢的塑性变形的现象称为金属的蠕变。引起蠕变的这一应力称蠕变应力。在这种持续应力作用下，蠕变变形逐渐增加，最终可以导致断裂，这种断裂称蠕变断裂。导致断裂的这一初始应力称蜕变断裂应力。在有些情况下(特别是在工程上)，把蠕变应力及蠕变断裂应力作为材料在特定条件下的一种强度指标来讨论时，往往又把它们称为蠕变强度及蠕变断裂强度，后者又称为持久强度。蠕变现象的发生是温度和应力共同作用的结果。温度和应力的作用方式可以是恒定的，也可以是变动的。常规的蠕变试验则是专门研究在恒定载荷及恒定温度下的蠕变规律。为了与变动情况相区别，把这种试验称为静态蠕变试验。 蠕变现象很早就被人们发现，远在1905年F. Philips等就开始进行专门研究。最初研究的是铅、锌等低熔点纯金属，因为这些金属在室温下就已表现出明显的蠕变现象。以后逐步研究了较高熔点的铝、镁等纯金属的蠕变现象，进而又研究了铁、镍以至难熔金属钨、铂等的蠕变规律。对纯金属的研究后来又发展到对铁、钴、镍基合金及其他各种高温合金的研究。对这些合金，要求它们在几百度的高温下才能表现出明显的蠕变现象(例如碳钢>0.35Tm，不锈钢>0.4Tm)。 蠕变现象的研究是与工业技术的发展密切相关的。随着工作温度的提高，材料蠕变现象越来越明显，对材料蠕变强度的要求越来越高。不同的工作温度需选用具有不同蠕变性能的材料，因此蠕变强度就成为决定高温金属材料使用价值的重要因素。 蠕变曲线 在恒定温度下，一个受单向恒定载荷(拉或压)作用的试样，其变形e与时间t的关系可用如图9.76所示的典型的蠕变曲线表示。曲线可分下列几个阶段： 图9.76 典型的蠕变曲线 第I阶段：减速蠕变阶段(图中AB段)，在加载的瞬间产生了的弹性变形e0，以后随加载时间的延续变形连续进行，但变形速率不断降低； 第II阶段：恒定蠕变阶段，如图中曲线BC段，此阶段蠕变变形速率随加载时间的延续而保持恒定，且为最小蠕变速率； 第III阶段：曲线上从C点到D点断裂为止，也称加速蠕变阶段，随蠕变过程的进行，蠕变速率显着增加，直至最终产生蠕变断裂。D点对应的tr就是蠕变断裂时间，er是总的蠕变应变量。 温度和应力也影响蠕变曲线的形状。在低温(<0.3Tm)、低应力下(曲线1)实际上不存在蠕变第III阶段，而且第II阶段的蠕变速率接近于零；在高温(>0.8Tm)、高应力下(曲线3)主要是蠕变第III阶段，而第II阶段几乎不存在。

高分子材料的蠕变和松弛行为

高分子材料的蠕变和松弛行为 高分子材料具有大分子链结构和特有的热运动，决定了它具有与低分子材料不同的物理性态。高分子材料的力学行为最大特点是它具有高弹性和粘弹性。在外力和能量作用下，比金属材料更为强烈地受到温度和时间等因素的影响，其力学性能变化幅度较大。 高聚物受力产生的变形是通过调整内部分子构象实现的。由于分子链构象的改变需要时间，因而受力后除普弹性变形外，高聚物的变形强烈地与时间相关，表现为应变落后于应力。除瞬间的普弹性变形外，高聚物还有慢性的粘性流变，通常称之为粘弹性。高聚物的粘弹性又可分为静态粘弹性和动态粘弹性两类。 静态粘弹性指蠕变和松弛现象。与大多数金属材料不同，高聚物在室温下已有明显的蠕变和松弛现象。本文章主要介绍高聚物的蠕变和应力松弛现象产生的原因、过程，应用以及如何避免其带来的损害。 1 高分子材料蠕变 高分子材料的蠕变即在一定温度和较小的恒定外力（拉力、压力或扭力等）作用下、高分子材料的形变随时间的增加而逐渐增大的现象。 1.1 蠕变过程及原理 图1-1就是描写这一过程的蠕变曲线，t 1是加荷时间，t 2是释荷时间。从分子运动和变化的角度来看，蠕变过程包括下面三种形变：当高分子材料受到外力（σ）作用时，分子链内部键长和键角立刻发生变化，这种形变量是很小的，称为普弹形变（1ε）。当分子链通过链段运动逐渐伸展发生的形变，称为高弹形变（2ε）。如果分子间没有化学交联，线形高分子间会发生相对滑移，称为粘性流动（3ε）。这种流动与材料的本体粘度（3η）有关。在玻璃化温度以下链段运动的松弛时间很长，分子之间的内摩擦阻力很大，主要发生普弹形变。在玻璃化温度以上，主要发生普弹形变和高弹形变。当温度升高到材料的粘流温度以上，这三种形变都比较显著。由于粘性流动是不能回复的，因此对于线形高聚物来说，当外力除去后会留下一部分不能回复的形变，称为永久形变。

2017版沥青路面结构计算书

新建路面设计 1. 项目概况与交通荷载参数 该项目位于西南地区，属于二级公路，设计时速为40Km/h,12米双车道公路，设计使用年限为12.0年，根据交通量OD调查分析，断面大型客车和货车交通量为1849辆/日, 交通量年增长率为8.2%, 方向系数取55.0%, 车道系数取 70.0%。根据交通历史数据，按表A.2.6-1确定该设计公路为TTC4类，根据表 A.2.6-2得到车辆类型分布系数如表1所示。 表1. 车辆类型分布系数 根据路网相邻公路的车辆满载情况及历史数据的调查分析，得到各类车型非满载与满载比例，如表2所示。 表2. 非满载车与满载车所占比例(%) 根据表6.2.1，该设计路面对应的设计指标为沥青混合料层永久变形与无机结合料层疲劳开裂。根据附表A.3.1-3，可得到在不同设计指标下，各车型对应的非满载车和满载车当量设计轴载换算系数，如表3所示。 表3. 非满载车与满载车当量设计轴载换算系数

根据公式（A.4.2）计算得到对应于沥青混合料层永久变形的当量设计轴载累计作用次数为8,109,551, 对应于无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载累计作用次数为562,339,245。本公路设计使用年限内设计车道累计大型客车和货车交通量为4,989,710，交通等级属于中等交通。 2. 初拟路面结构方案 初拟路面结构如表4所示。 表4. 初拟路面结构 路基标准状态下回弹模量取50MPa,回弹模量湿度调整系数Ks取1.00,干湿与冻融循环作用折减系数Kη取1.00,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为50MPa。 3. 路面结构验算 3.1 沥青混合料层永久变形验算

GH3039 镍基变形高温合金资料

GH3039 镍基变形高温合金资料 中国牌号：GH3039/GH39 俄罗斯牌号：ЭИ602/XH75MБГЮ 一、GH3039概述 GH3039为单相奥氏体型固溶强化合金，在800℃以下具有中等的热强性和良好的热疲劳性能，1000℃以下抗氧化性能良好。长期使用组织稳定，还具有良好的冷成形性和焊接性能。适宜于850℃以下长期使用的航空发动机燃烧室和加力燃烧室零部件。该合金可以生产板材、棒材、丝材、管材和锻件。 1.1 GH3039 材料牌号 GH3039(GH39) 1.2 GH3039 相近牌号ЭИ602，ХН75МБГЮ(俄罗斯） 1.3 GH3039 材料的技术标准 1.4 GH3039 化学成分见表1-1。 表 1-1%

注：1.合金中允许有Ce存在。 2.合金中ω(Cu)=0.20%。 1.5 GH3039 热处理制度热轧及冷轧板材和带材固溶处理：1050～1090℃，空冷。棒材及管材固溶处理：1050～1080℃，空冷或水冷。 1.6 GH3039 品种规格和供应状态可以供应各种规格的热轧板、冷轧板、带材、棒材、丝材、管材、和锻件。板材、带材和管材固溶处理和酸洗后交货。丝材于冷加工状态或固溶状态供应棒材不热处理交货。 1.7GH3039 熔炼和铸造工艺合金采用电弧炉熔炼、电弧炉或非真空感应炉加电渣重熔或真空电弧重熔以及真空感应炉加电渣或真空电弧重熔工艺。 1.8GH3039 应用概况与特殊要求用该合金材制作的航空 发动机燃烧室及加力燃烧室零部件，经过长期的生产和使用考验，使用性能良好。 二、GH3039 物理及化学性能 2.1 GH3039 热性能 2.1.1 GH3039 热导率见表2-1。 表 2-1[1]

沥青混合料的特性指标1

沥青混合料的特性 虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。 1．永久变形 永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因： 一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。路面软化产生的车辙见图9-7。 二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。沥青软化产生的车辙见图9-8。 沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。 当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。 对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。 密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。许多试验结果表明，在同一

蠕变分析

4.4 蠕变分析 4.4.1 蠕变理论 4.4.1.1 定义 蠕变是率相关材料非线性，即在常荷载作用下，材料连续变形的特性。相反如果位移固定，反力或应力将随时间而变小，这种特性有时也称为应力松驰，见图4-18a。 图4-18 应力松弛和蠕变 蠕变的三个阶段如图4-18b所示。在初始蠕变阶段，应变率随时间而减小，这个阶段一般发生在一个相当短的时期。在第二期蠕变阶段，有一个常应变率，所以应变以常速率发展，在第三期蠕变阶段，应变率迅速增加直到材料失效。 由于第三期蠕变阶段所经历的时间很短，材料将失效，所以通常情况下，我们感兴趣的是初始蠕变和第二期蠕变。ANSYS程序中的蠕变行为用来模拟初始蠕变和第二期蠕变。蠕变系数可以是应力、应变、温度、时间或其它变量的函数。 在高温应力分析中(如核反应堆等)，蠕变分析非常重要。例如，假设在核反应堆中施加了预荷载，以保证与相邻部件保持接触而不松开。在高温下过了一段时间后，预荷载将降低(应力松驰)，可能使接触部件松开。对于一些材料如预应力砼，蠕变也可能十分重要。最重要的是要记住，蠕变是永久变形。 4.4.1.2 理论介绍 蠕变方程：我们通过一个方程来模拟蠕变行为，此方程描述了在实验中观测到的主要特征（特别是在一维的拉伸实验中）。这个方程以蠕应变率的方式表示出来，其形式如下： 上式中，A、B、C、D是从实验中得到的材料常数，常数本身也可能是应力，应变，时间或温度的函数，这种形式的方程被称为状态方程。 上式中，当常数D为负值时，蠕应变率随时间下降，材料处于初始蠕变阶段，当D为0时，蠕应变率为常值，材料处于第二期蠕变阶段。 对于2－D或3－D应力状态，使用VON Mises方程计算蠕应变率方程中所使用的标量等效应力和等效应变。 对蠕变方程积分时，我们使用经过修改的总应变，其表达式为:

蠕变机理

镁质耐火材料高温蠕变特性的研究现状 张国栋1）游杰刚1）刘海啸1）罗旭东1）袁政禾2） 1）辽宁科技大学鞍山114044 2）鞍钢集团耐火材料公司鞍山114001 摘要：本文介绍了镁质材料高温蠕变特性的研究现状，并对镁质耐火材料的高温蠕变特性的理论进行了阐述，同时指出了将镁质蓄热材料用在高炉热风炉上的可行性。 关键词：镁质材料蠕变特性研究现状 1、引言 高炉生产的大型化发展，要求热风炉向着高风温和长寿命的方向发展，为了实现这一目标，除了热风炉本体的大型化与更合理的结构以外，作为热风炉中的关键材料之一——蓄热材料的发展将直接影响到热风炉的使用温度和使用寿命。而高炉热风炉对耐火材料的要求是：蓄热体各层材料的选择必须要在相应的使用温度下有很好的抗压，蠕变性能，抗碱金属蒸气与烟尘侵蚀性能，抗温度急变而不破坏的性能；蓄热体砖要有足够高的换热表面积以及有利于热交换的几何形状；蓄热体材质要尽可能高的导热系数以及材料体积比热容。 目前，我国采用以Al2O3-SiO2系材料的系列低蠕变砖，在热风炉的顶部和隔墙及蓄热室的上部采用优质硅砖，中部应用不同牌号的低蠕变高铝砖，下部采用低蠕变粘土砖。镁质材料与高铝质和硅质材料相比具有良好的蓄热性能和热导率以及很强的抗渣侵蚀性能；这些特点有利于热风炉的高炉的大风量高风温的操作和降低高炉焦比，提高高炉利用系数，增加生铁产量。但是，镁质材料的热震性能差、抗压蠕变性能不好，因此限制了这类材料在热风炉上的使用。所以，提高和改善镁质材料的这两方面性能是将镁质材料应用到热风炉上的关键。因此研究镁质材料的高温蠕变性能对扩大我国镁资源综合利用和炼铁产业有着重大的意义。 2、蠕变理论 高温蠕变理论是在对多种金属所作的完整的蠕变试验的基础上建立起来的。材料的高温蠕变是指材料在恒定的高温和一定的荷重作用下，产生的变形和时间的关系[1]。由于施加的载荷不同，耐火材料的高温蠕变可以分为高温压缩蠕变、高温拉伸蠕变、高温抗折蠕变、高温扭转蠕变等。其中压缩蠕变和抗折蠕变