[科普中国]-高温塑性变形

高温塑性变形是指固体在高温下的塑性变形，高温塑性变形会对晶体材料的性能产生较大的影响，从而很难达到高强、耐腐蚀和耐磨等特殊性能要求。

物理机制晶体的塑性变形是永久剪切变形。微观角度，变形仅有下述两种根源。1）変形是在应物质定向扩散引起的，是没有位错的高温塑性变形。2）变形由位错运动引起。位错以保守和非保守两种方式运动。即滑移和攀移。在攀移时吸收或发射点缺陷，这些点缺陷通常是空位。无论滑移或攀移都使晶体产生体积不变的变形。1

理论研究金属材料在温度和应力的共同作用下，一方面位错的运动和增殖会引起应变及强化；另一方面原子的扩散和移动则会产生回复现象，使滑移带上的位错通过交错滑移和攀移的方式逐渐消失，导致应变强化消失。金属材料的高温塑性变形便是在这种矛盾的过程中进行的。而在高温下，由于温度的升高加速了原子的扩散和移动，使回复过程容易进行。因此，高温塑性变形现象会随着温度的升高而越发明显。如当碳素钢的温度超过450度，高合金钢超过550度时，高温塑性变形就会变得较为活跃。一般常利用高温塑性变形极限、持久强度等指标来描述材料的高温塑性变形性能。2

意义目前在石油化工、能源、医药、冶金等行业中，高温及腐烛性较强的产品非常普遍，由此对承载构件的安全可靠性就提出了更高的要求。这些承载构件的意外破坏将可能会导致灾难性的后果和重大的经济损失。

调查发现，大多数高温环境承载构件的失效是由高温、高压作用引起的高温高温塑性变形所致。不同金属材料的组织、化学成分和热物理性能都存在着较大的差异，因此其高温塑性变形性能的高低也不尽相同。例如，低合金钢和不锈钢之间的高温塑性变形性能就存在很大的差异。鉴此，研究金属材料的高温高温塑性变形特性就显得尤为重要。

现如今，在研究金属材料高温塑性变形特性时，除单轴拉伸高温塑性变形试验方法外，研究者还提出了微小型试样技术等新型试验方法。新的方法能解决单轴拉伸高温塑性变形拉伸试验耗材多、试样制备要求严格等问题，但仍然耗时费力。且对于在役设备来说，这些方法都会不同程度影响设备的正常运行。

本词条内容贡献者为:

程鹏 - 副教授 - 西南大学