Page 24 - 理化检验-物理分册2021年第九期

孙晓翔, 等: 基于置信度和存活概率的 P91钢管100000h持久强度的外推

图2 不同应力水平下破断时间的正态分布曲线

Fi g 2 Normaldistributioncurvesofbreakin g timeunderdifferentstresslevels

100 , 90 , 81MPa应力下的稳态蠕变速率( 5次试验

的 平 均 值 )分 别 为 0.006114% , 0.003340% ,

0.01832% , 0.0008022% , 0.0007196% , 0.006424% ,
0
0
0.0005694%h , 线性回归结果见图4 。可见应力

-1

在81~110MPa范围内时, 应力指数为1.1158 , 蠕
变 机 制 为 空 位 扩 散 的 纳 巴 罗 - 赫 林 ( Nabarro-
图3 试验应力与标准差之间的关系 ) 蠕变或科布尔( Coble ) 蠕变, 为单一
[ 21 ]
[ 20 ]
Herrin g

Fi g 3 Relationshi p betweenteststressandstandarddeviation
蠕变 机 制, 故 标 准 差 较 为 稳 定; 应 力 在 110~

为缓慢, 从 110MPa 的 0.010784下降到 81 MPa 140MPa范围内时, 应力指数为8.106 , 应力分布不

的0.0075033 。推测这是蠕变机制的改变导致的。 均匀, 此时蠕变机制为位错与第二相的交互作用机
研究 [ 12-14 ] 表明, 在同一温度下, 随着应力的增加, 诺
顿( Norton ) 方程的应力指数会由1逐渐变化到10 , 相
应的蠕变机制会由低应力下的空位扩散机制过渡到
高应力下的位错与第二相交互作用机制, 位错与第二
相的交互作用与应力水平和析出第二相与基体的关
系有关。在高应力下, 位错会以奥罗万( Orowan ) 机
制绕过第二相或切过第二相; 在低应力下, 如果第二
相与基体非共格, 第二相与基体之间会相互吸引 [ 15 ] ,
此时位错会以局部攀移机制 [ 16-17 ] 绕过第二相, 如果第
二相与基体共格, 第二相与基体之间可以传递切应 图4 应力的对数l g σ 与稳态蠕变速率的对数l g ( d ε / d t ) 关系曲线

力, 导致两者之间不会相互吸引, 此时门槛蠕变应力 Fi g 4 Curveoflo g arithmicofstressl g σandlo g arithmicofstead y

statecree p ratel g d ε dt
[ 18-19 ]
σ th 会显著增大。 P91 钢在 140 , 130 , 120 , 110 ,
8