《表2 两组试样在不同应力和不同温度条件下的稳态蠕变速率》

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《定向分布石墨烯纳米片/Al8030复合材料的低温蠕变性能研究》

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蠕变是指固体材料在一定温度与恒定应力条件下发生的缓慢而连续的塑性变形现象，通常分为减速蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段，材料的蠕变特性主要体现在稳态蠕变阶段。图8和图9分别为对比样和0.5%GNPs/Al8030复合材料样品在50 MPa、70 MPa和90 MPa以及90℃、120℃和150℃条件下的蠕变曲线，图中还给出了根据最小二乘法对其稳态蠕变阶段进行线性拟合的结果，具体各曲线的稳态蠕变速率拟合数值列于表2。从各蠕变曲线和稳态蠕变速率值可以看出，同一材料的稳态蠕变速率随着试验应力以及温度的增加而增大。0.5%GNPs/Al8030复合材料样品在50 MPa/90℃下的稳态蠕变速率为1.47×10-10 s-1，在50 MPa/150℃下的稳态蠕变速率为2.30×10-9 s-1，增大了15.6倍；而在90 MPa/90℃下的稳态蠕变速率为1.12×10-9 s-1，在90 MPa/150℃下的稳态蠕变速率为9.60×10-7 s-1，稳态蠕变速率足足增大了857.1倍。在对比样的蠕变速率中也发现了类似的结果，这说明温度越高，材料蠕变对于应力增长的敏感性越显著。这是因为在较低温度下，原子和空位的热激活扩散不活跃，材料的塑性变形由位错的滑移运动引起，当滑移面上的位错数量积累到一定程度时会造成位错塞积，只能通过外应力的增大以增加位错滑移的切应力，才能使位错继续运动或增殖。随着温度的升高，材料内部的原子热运动和空位平衡浓度均增加，位错不仅可以借助热扩散等热激活过程越过短程局部障碍，还可以借助空位迁移攀移到新的滑移面上继续运动，位错运动更容易。甚至在足够高温度下，由于原子的热运动剧烈，晶界强度下降，析出相对晶界的钉扎作用减弱，此时增大外应力易触发晶界滑动，材料的抗蠕变变形的能力继续下降。