詞語大意
蠕變(creep)(緩慢變形)
岩石在地質條件下的蠕變可以產生相當大的變形而所需要的應力卻不一定很大。蠕變隨時間的延續大致分3個階段:①初始蠕變或過渡蠕變,應變隨時間延續而增加,但增加的速度逐漸減慢;②穩態蠕變或定常蠕變,應變隨時間延續而勻速增加,這個階段較長;③加速蠕變,應變隨時間延續而加速增加,直達破裂點。應力越大,蠕變的總時間越短;應力越小,蠕變的總時間越長。但是每種材料都有一個最小應力值,應力低於該值時不論經歷多長時間也不破裂,或者說蠕變時間無限長,這個應力值稱為該材料的長期強度。岩石的長期強度約為其極限強度的2/3。
蠕變的種類
蠕變機制有擴散和滑移兩種。在外力作用下,質點穿過晶體內部空穴擴散而產生的蠕變稱為納巴羅-赫林蠕變;質點沿晶體邊界擴散而產生的蠕變稱為柯勃爾蠕變。由晶內滑移或者由位錯促進滑移引起的蠕變稱為滑移蠕變,也稱魏特曼蠕變。蠕變作用解釋了岩石大變形在低應力下可以實現的原因。
蠕變在低溫下也會發生,但只有達到一定的溫度才能變得顯著,稱溫度為蠕變溫度。對各種金屬材料的蠕變溫度約為0.3Tm,Tm為熔化溫度,以熱力學溫度表示。通常碳素鋼超過300-350攝氏度,合金鋼在400-450攝氏度以上時才有蠕變行為,對於一些低熔點金屬如鉛、錫等,在溫室下就會發生蠕變。
相關研究
190℃時效12h後的2024合金在77~150K溫度範圍內蠕變行為。結果表明,2024合金低溫下存在蠕變現象,並且所有溫度下蠕變第Ⅰ階段的蠕變應變數與蠕變時間均滿足對數規律。100K和150K時蠕變曲線的第Ⅰ階段持續500h以上,77K時試樣經過1000h後仍未出現蠕變的穩態階段 。
利用透射電鏡觀察了合金低溫蠕變前後的位錯組態,表明在定載條件下,隨溫度的升高蠕變後試樣的位錯密度上升,位錯互動作用增強。在溫度為150K時,看到位錯的長程滑移,表明極低溫度下2024合金的蠕變機制為位錯機制 。