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蠕变试验是什么？ 三分钟了解蠕变试验
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2023-01-05
一些建筑物上的塑料管道，会随着时间的增加而弯曲变形；一件常挂在墙上的雨衣，由于它本身的自重也会使它沿着悬挂方向变形；生产及生活当中，很多物体都会随着时间的变化，在一定恒力作用下而发生变形，这些现象都认为是材料的蠕变现象。
蠕变现象是在一定温度和远低于该材料断裂强度的恒定外力作用下，材料的形变随时间增加而逐渐增大的现象。它与塑性变形不同，塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现，而蠕变只要应力的作用时间相当长，它在应力小于弹性极限施加的力时也能出现。
蠕变反映的是材料在载荷下的流变性质，即受载后的流动；对于塑料和其他高分子材料而言反映了其内在的粘弹性。而且蠕变性还反映了塑料在温度变化下，自身的稳定情况。作用于材料的外力可以使拉伸、压缩和剪切，不同的外力会使其产生伸长、压缩和剪切等不同的应变，相应的现象称为拉伸蠕变、压缩和剪切蠕变。蠕变随时间的延续大致分3个阶段：1、初始蠕变或过渡蠕变，应变随时间延续而增加，但增加的速度逐渐减慢；2、稳态蠕变或定常蠕变，应变随时间延续而匀速增加，这个阶段较长；3、加速蠕变，应变随时间延续而加速增加,直达破裂点。
温度和应力也会对蠕变曲线产生影响，在应力较小或温度较低时，蠕变第二阶段持续时间较长，甚至不出现第三阶段。反之，蠕变第二阶段很短，甚至消失，很短时间内就断裂。不同的材料出现明显的蠕变温度不同，例如：碳素钢在温度超过300~350℃时，合金钢在350~400℃时，才发生蠕变，铅、锡等低熔点金属在室温就会出现蠕变，高聚物在室温以下就会发生蠕变，而高熔点的陶瓷材料在1100℃以上也不发生明显蠕变。目前常用的蠕变性能指标有蠕变极限和持久强度。蠕变极限是高温长时载荷下材料对变形的抗力指标，是以蠕变变形来规定的，适用于高温运行中需要严格控制变形的零件，如涡轮叶片。
对于高温材料，除测定蠕变极限外，还必须测定持久强度。所谓持久强度，即在给定温度下，在规定时间内发生蠕变断裂的应力。如锅炉、管道等在高温下工作蠕变变形很小，或是对变形量要求不严格，只要求零件在使用期内不发生断裂，这时就要用持久强度指标。蠕变断裂分为韧性和脆性两种，一般情况下，韧性断裂表现为穿晶断裂，有颈缩，而脆性断裂表现为沿晶断裂，无颈缩。虽然蠕变可能会导致材料的断裂，影响其使用性能，但蠕变作用对一些材料来说不一定是坏处。比如，利用高分子材料的蠕变性能可以制作蠕变性防水材料。蠕变性防水材料可以作为防水涂料单独使用、与卷材复合使用或者在现有的防水卷材底层先行涂敷成为自粘卷材。
刮涂或喷涂在基层上的蠕变性防水材料，可以很好地封闭基层的毛细孔洞和微细裂缝，使基层有一定的防水能力。当基层开裂拉伸防水层时，由蠕变性防水材料形成的构造层次吸收了来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，保护防水层不被拉断。这样不仅能防止防水层出现渗漏，还能延长防水层的使用寿命。很多工程都涉及蠕变问题，蠕变作用对于材料的破坏力也必须重视，所以很多材料及产品在使用前需要做蠕变方面的试验，以检测其性能是否满足设计及使用需求。
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蠕变反映的是材料在载荷下的流变性质，即受载后的流动；对于塑料和其他高分子材料而言反映了其内在的粘弹性。而且蠕变性还反映了塑料在温度变化下，自身的稳定情况。作用于材料的外力可以使拉伸、压缩和剪切，不同的外力会使其产生伸长、压缩和剪切等不同的应变，相应的现象称为拉伸蠕变、压缩和剪切蠕变。蠕变随时间的延续大致分3个阶段：1、初始蠕变或过渡蠕变，应变随时间延续而增加，但增加的速度逐渐减慢；2、稳态蠕变或定常蠕变，应变随时间延续而匀速增加，这个阶段较长；3、加速蠕变，应变随时间延续而加速增加,直达破裂点。
温度和应力也会对蠕变曲线产生影响，在应力较小或温度较低时，蠕变第二阶段持续时间较长，甚至不出现第三阶段。反之，蠕变第二阶段很短，甚至消失，很短时间内就断裂。不同的材料出现明显的蠕变温度不同，例如：碳素钢在温度超过300~350℃时，合金钢在350~400℃时，才发生蠕变，铅、锡等低熔点金属在室温就会出现蠕变，高聚物在室温以下就会发生蠕变，而高熔点的陶瓷材料在1100℃以上也不发生明显蠕变。目前常用的蠕变性能指标有蠕变极限和持久强度。蠕变极限是高温长时载荷下材料对变形的抗力指标，是以蠕变变形来规定的，适用于高温运行中需要严格控制变形的零件，如涡轮叶片。
对于高温材料，除测定蠕变极限外，还必须测定持久强度。所谓持久强度，即在给定温度下，在规定时间内发生蠕变断裂的应力。如锅炉、管道等在高温下工作蠕变变形很小，或是对变形量要求不严格，只要求零件在使用期内不发生断裂，这时就要用持久强度指标。蠕变断裂分为韧性和脆性两种，一般情况下，韧性断裂表现为穿晶断裂，有颈缩，而脆性断裂表现为沿晶断裂，无颈缩。虽然蠕变可能会导致材料的断裂，影响其使用性能，但蠕变作用对一些材料来说不一定是坏处。比如，利用高分子材料的蠕变性能可以制作蠕变性防水材料。蠕变性防水材料可以作为防水涂料单独使用、与卷材复合使用或者在现有的防水卷材底层先行涂敷成为自粘卷材。
刮涂或喷涂在基层上的蠕变性防水材料，可以很好地封闭基层的毛细孔洞和微细裂缝，使基层有一定的防水能力。当基层开裂拉伸防水层时，由蠕变性防水材料形成的构造层次吸收了来自基层的应力，使应力不会传递给防水层，保护防水层不被拉断。这样不仅能防止防水层出现渗漏，还能延长防水层的使用寿命。很多工程都涉及蠕变问题，蠕变作用对于材料的破坏力也必须重视，所以很多材料及产品在使用前需要做蠕变方面的试验，以检测其性能是否满足设计及使用需求。
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