使用要求。 （3）有缺陷，在海水中服役。假定材料－海水体系导致应力腐蚀。求出临界裂纹尺寸，这 里假设为中心裂纹，根据题中给出的应力强度表达式
2
2
a
1 K ISCC 1 16 0.22(mm) ，如果长裂纹的长度大于 0.4 毫米，则不 1.25 3.14 612.5
第五Байду номын сангаас作业参考答案
A exp 1．由稳态蠕变速率公式（5－1－5） ：
n
Q Qc C1 n lg C2 c lg RT RT
可见当蠕变应力水平一定时，稳态蠕变速率的对数与试验温度 1/T 呈线性关系。可以采用作 图外（内）推方法确定该应力水平下不同温度的稳态蠕变速率。但要主要外推的可行性。 1/750=0.00133 (1/oC), 曲线外推，得到相应点的蠕变速率为 5.75E-4 （1/s）
F 4000 9.8 490( MPa) ,工作 A 0.002 0.04
应力远小于材料的屈服强度，可达到使用要求。 （2）有缺陷，在空气中服役。求出临界裂纹尺寸，这里假设为中心裂纹，根据题中给出的 应力强度表达式
1 K 1 80 a IC 5.4(mm) , 只要中心裂纹长度不超过 11 毫米，可达到 1.25 3.14 612.5
t 确 不考虑初始蠕变及减速蠕变阶段， 投平发动机叶片要达到变形为 1/100,所需时间由
定。即： t
0.01 ＝17.4（秒） 5.75 104
A n exp 2. 已知 538oC 时，
可以求算处材料常数 A: A
Qc RT
24 8 ＝ 1.16 10 ，其中 Qc, R, T, n 均为已知，则
730 C 10000 h 129( MPa ) , 按照传统安全设计，设计需用应力为 43MPa;
o
810o C
如果按照持久寿命来考虑安全设计，则为持久寿命为 30000Hrs 对应的持久强度，即
730 C 30000 h 113( MPa )
o
4、 增强金属蠕变抗力的措施：1）热处理，获得弥散强化相，阻止位错滑移、攀移；2）合 金化，增加堆垛层错能；3）晶粒粗化，降低晶界数量；4）合金化，提高晶界扩散能，阻止 晶界扩散。 10、 （1）材料无损伤，在空气中服役，则工作应力为
1.16 1024 1.16 1024 =1.11e3， Qc 418680 exp exp 8.31 811 RT
计算时量纲要一致！ ！ ！ 气体常数 R=8.31 （J.mol-1.K-1） ,因此结合能要换算为 J 制， 1cal=4.1868J， 温度要用开尔文制。
1E 8(h 1 ) 5E 9(h 1 )
418680 exp 2.589551402 E 27 8.31 823
87.6MPa 80.4MPa
1
3. （1）由图可见，在双对数坐标图上，钢材的持久强度－持久寿命呈直线关系。
（2） 2000 h 100( MPa ) (3)
A exp 即
n
Qc RT
418680 3 8 ＝ 1.1110 exp 8.31T
1) 500oC，150MPa 下 的蠕变速率为：1.4E-8 （1/h） 2) 550oC, 已知应变速率分别为 1E-8 (h-1) 和 5E-9 (h-1) 求对应的应力，
2
2
2
能达到使用要求。 （4）在空气中服役。假设疲劳应力比 r=0。 校核裂纹尖端的应力强度因子，看是否超过门 槛值。 K K max 1.25 因此材料具有有限的寿命。
a 1.25 122.5 3.14 0.002 ＝12.13（MPa.m1/2）
3