金属材料的蠕变性：特点、机理与影响

金属材料在一定温度和一定应力下，随着时间的增长，发生缓慢塑性变形的现象称为蠕变。像铅、锡等软金属即使在室温放置时，也会变形，特别容易发生蠕变。

金属导线在长期张力作用下，产生的蠕变伸长，是永久变形的一种形式。铜、铝绞线作为架空线在使用时，由于其自重和其他应力的影响，使其长期受到较大的应力作用，将产生蠕变现象。

金属蠕变变形的基本规律可用蠕变曲线来表示，如图2-19所示。

从图2-19可见，0a段是加载后产生瞬时伸长（应变）。如应力超过弹性极限，应包括弹性变形0a′及塑性变形aa′。这一变形不是蠕变，而是外载荷引起的瞬时变形过程。abcd曲线段表示蠕变。曲线上任一点的斜率表示该点的蠕变速度，按照蠕变速度的变化情况可将蠕变过程分为三个阶段。

1）ab段是减速蠕变阶段：开始时，蠕变速度很大，随着时间增长，蠕变速度减少。到b点蠕变速度达到最小值。

2）bc段是恒速蠕变阶段：随时间的延长，蠕变速度几乎不变。

图2-19 典型的金属蠕变曲线

3）cd段是加速蠕变阶段：随时间的延长，蠕变速度加快直至d点断裂。

不同材料在不同条件下的蠕变曲线是不同的，相同材料的蠕变曲线也随应力大小和温度的高低而异。特别是温度对蠕变影响很大，在高温下，蠕变很明显。(www.xing528.com)

纯金属的蠕变规律也可用下式近似表示：

l=l₀（1+βt^1/3）e^kt

式中 β、k、l₀——均为常数；

t——应力作用时间。

①若k=0，则l=l₀（1+βt^1/3），故蠕变速度为

从上式可见，随时间的延长，变形速度不断减少，对应减速蠕变，称β流变。

②若β=0，则l=l₀e^kt，故蠕变速度为t，对应加速蠕变，称k流变。

金属材料抗蠕变变形能力，用蠕变极限来表示，使蠕变速度等于规定值（接近0）的最大应力，称为金属材料在某温度下的蠕变极限。