基本介紹
- 中文名：蠕變
- 外文名：Creep
簡介,原理,
簡介
原理
這種變形的速率與材料性質、載入時間、載入溫度和載入結構應力有關。取決於載入應力和它的持續時間，這種變形可能變得很大，以至於一些部件可能不再發揮它的作用，例如，渦輪葉片的蠕變將會使葉片接觸到外套，導致葉片的失效。蠕變常常是工程上和冶金上評價在高應力或高溫下工作的部件所需要關注的。蠕變可能是組成失效模型的變形機制，也可能不是。混凝土中適中的蠕變有時是受歡迎的，因為它會減輕可能另外引發斷裂的拉應力。
不像脆性斷裂，蠕變變形並不會在應力作用下突然斷裂。而是，應變會在長時間應力作用下積累。蠕變變形是一種“時間依賴”的變形。
蠕變變形發生的溫度範圍因材料不同而不同。例如，鎢需要幾千度才能發生蠕變變形，然而冰將在冰點下蠕變。通常，在金屬熔點的大約30%和陶瓷熔點的40%-50%時蠕變效果開始逐漸明顯。事實上，任何材料在接近其熔點的時候都會蠕變。由於最低溫度和熔點有關，蠕變可以在相對較低的溫度下在一些材料上發生，如塑膠和低熔點金屬，包括許多焊料。室溫蠕變可以很明顯的發生在舊的鉛熱水管上。行星冰常常在一個相對於其熔點的高溫下，所以蠕變。
不僅僅在需要要保持高溫的系統中，例如核電站、噴氣發動機和熱交換機，也在許多日常物質的設計中，蠕變變形都是很重要的。例如，金屬紙夾比塑膠強度大，因為塑膠在室溫下發生蠕變。老化的玻璃窗常常錯誤的被用來當成這個現象的例子：可觀測的蠕變僅僅在高於玻璃轉變溫度（900°F/500°C）下發生。儘管玻璃在正確的條件下展現出蠕變，然而舊窗戶上明顯的下垂現象可能來自廢棄的製造工藝，例如用於製造冕牌玻璃而引發不均一厚度的工藝。
一個蠕變變形套用的例子是鎢燈絲的設計。支柱之間燈絲圈的下垂隨時間不斷增長，原因是燈絲自身重量而引發的蠕變變形。如果過多的變形發生，鄰近圈的燈絲相互接觸，將引發短路和局部過熱，從而很快導致燈絲失效。因此燈絲形狀和支柱被設計用來限制由燈絲重量引發的應力，而且一種摻雜了氧在晶界中的特殊的鎢被用來減緩Coble蠕變的速率。
在蒸汽渦輪發電站中，管道在高溫（566°C/1050°F）和高壓（24.1MPa/3500psi或更高）下運輸蒸汽。在噴氣發動機中，溫度可以達到1400°C/2550°F，會在渦輪葉片上引發蠕變變形。因此，理解材料的蠕變變形行為是很重要的。
