潛變Creep

cylin123

請問潛變發生於何種溫度下?特徵是什麼?

武昌鱼

蠕变（潛變）是在应力影响下固体材料缓慢永久性的移动或者变形的趋势。它的发生是低于材料屈服强度的应力长时间作用的结果。当材料长时间处于加热当中或者在熔点附近时，蠕变会更加剧烈。蠕变常常随着温度升高而加剧。

" u: @; ^  d" ?9 c这种变形的速率与材料性质、加载时间、加载温度和加载结构应力有关。取决于加载应力和它的持续时间，这种变形可能变得很大，以至于一些部件可能不再发挥它的作用，例如，涡轮叶片的蠕变将会使叶片接触到外套，导致叶片的失效。蠕变常常是工程上和冶金上评价在高应力或高温下工作的部件所需要关注的。蠕变可能是组成失效模型的变形机制，也可能不是。混凝土中适中的蠕变有时是受欢迎的，因为它会减轻可能另外引发断裂的拉应力。

9 u! b  o. O% Y& ?0 G& a不像脆性断裂，蠕变变形并不会在应力作用下突然断裂。而是，应变会在长时间应力作用下积累。蠕变变形是一种“时间依赖”的变形。

3 u7 x! J' ?5 o, o; S- z' |蠕变变形发生的温度范围因材料不同而不同。例如，钨需要几千度才能发生蠕变变形，然而冰将在冰点下蠕变。通常，在金属熔点的大约30%和陶瓷熔点的40%-50%时蠕变效果开始逐渐明显。事实上，任何材料在接近其熔点的时候都会蠕变。由于最低温度和熔点有关，蠕变可以在相对较低的温度下在一些材料上发生，如塑料和低熔点金属，包括许多焊料。室温蠕变可以很明显的发生在旧的铅热水管上。行星冰常常在一个相对于其熔点的高温下，所以蠕变。

' ~9 F; M6 k4 s' W3 v不仅仅在需要要保持高温的系统中，例如核电站、喷气发动机和热交换机，也在许多日常物质的设计中，蠕变变形都是很重要的。例如，金属纸夹比塑料强度大，因为塑料在室温下发生蠕变。老化的玻璃窗常常错误的被用来当成这个现象的例子：可观测的蠕变仅仅在高于玻璃转变温度（900°F/500°C）下发生。尽管玻璃在正确的条件下展现出蠕变，然而旧窗户上明显的下垂现象可能来自废弃的制造工艺，例如用于制造冕牌玻璃而引发不均一厚度的工艺。

一个蠕变变形应用的例子是钨灯丝的设计。支柱之间灯丝圈的下垂随时间不断增长，原因是灯丝自身重量而引发的蠕变变形。如果过多的变形发生，邻近圈的灯丝相互接触，将引发短路和局部过热，从而很快导致灯丝失效。因此灯丝形状和支柱被设计用来限制由灯丝重量引发的应力，而且一种掺杂了氧在晶界中的特殊的钨被用来减缓Coble蠕变的速率。
( M& n6 K* A. a; b+ s  C在蒸汽涡轮发电站中，管道在高温（566°C/1050°F）和高压（24.1MPa/3500psi或更高）下运输蒸汽。在喷气发动机中，温度可以达到1400°C/2550°F，会在涡轮叶片上引发蠕变变形。因此，理解材料的蠕变变形行为是很重要的。