导致材料蠕变和应力松弛的根本原因
首先分清定义。
高温蠕变是指金属在高温和应力同时作用下,应力保持不变,其非弹性变形量随时间的延长而缓慢增加的现象。
高温、应力和时间是蠕变发生的三要素。应力越大,温度越高,且在高温下停留时间越长则蠕变越甚。应力松弛是指在高温下工作的金属构件,在总变形量不变的条件下其弹性变形随时间的延长不断转变成非弹性变形,从而引起金属中应力逐渐下降并趋于一个稳定值的现象。异同:蠕变和应力松弛二者实质是相同的,都是材料在高温下随时间发生的非弹性变形的积累过程。
所不同的是应力松弛是在总变形量一定的特定条件下一部分弹性变形转变为非弹性变形;而蠕变则是在恒定应力长期作用下直接产生非弹性变形.
蠕变:固体材料在保持应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同,塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现,而蠕变只要应力的作用时间相当长,它在应力小于弹性极限施加的力时也能出现。许多材料(如金属、塑料、岩石和冰)在一定条件下都表现出蠕变的性质。由于蠕变,材料在某瞬时的应力状态,一般不仅与该瞬时的变形有关,而且与该瞬时以前的变形过程有关。许多工程问题都涉及蠕变。在维持恒定变形的材料中,应力会随时间的增长而减小,这种现象为应力松弛,它可理解为一种广义的蠕变。
应力松弛:在维持恒定变形的材料中,应力会随时间的增长而减小,这种现象为应力松弛,它可理解为一种广义的蠕变。
测定应力松弛曲线是测定松弛模量的实验基础。高温下的紧固零件,其内部的弹性预紧应力随时间衰减,会造成密封泄漏或松脱事故。松弛过程也会引起超静定结构(见结构力学)中内力随时间重新分布。用振动法消除残余应力就是设法加速松弛过程,以便消除材料微结构变形不协调引起的内应力。使流动的粘弹性流体速度梯度减小或突然降为零,流体中的应力逐渐降低或消失的过程也称为应力松弛。
应力松弛现象:打包带变松、橡皮筋变松
应力松弛 产生的原因
高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用,其性能逐渐变坏,以致最后丧失使用价值,这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化,它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究,采取适当的防老化措施,提高材料的耐老化的性能,延缓老化的速率,以达到延长使用寿命的目的。
(1)发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点,如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基,等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体(如、、、等)、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫,等等。
从结构上的原因来说,聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化,因为C—F键的键能比C—H键的键能大,它起着保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化,这是因为聚丙烯的碳链上有甲基,甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基,聚酯纤维中的酯键容易水解,因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键,容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用,比较容易发生臭氧龟裂,因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子,因而较耐老化。
聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化,如受到辐射特别是高能辐射时,化学键就会发生断裂,即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键(C—H、O—H那样的强键除外)。
(2)防止老化的措施
从发生老化的原因来看,一个主要原因是在高分子结构本身。因此,改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。例如,橡胶在硫化以后,依然存在着不饱和双键,而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀,所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后,他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体,后来,果然合成了二元乙两橡胶,乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键,完全饱和,使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。但是,乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点,如硫化速率慢,不易跟金属粘合等。于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体,以提高硫化速率。目前,乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。高分子科学和生产工艺的发展,将不断地改进高聚物的性能,使它们延缓老化并延长使用寿命。
其次是在合成材料加工过程中添加防老剂。如添加防止氧气或臭氧引起老化的抗氧剂,添加紫外光稳定剂、热稳定剂、防霉剂,等等。
再次,还可以用物理防护的方法,如涂漆、镀金属、浸涂防老剂溶液等。
总之,对聚合物的老化和防老化的研究是高分子科学和技术的一个重大问题。在选择单体、改进加工聚合方法、添加防老剂、保护制品表面等方面,虽已取得显著成果,但仍需进行深入的研究。
我们在使用高分子材料制品时,也要注意保护,以延缓其老化。例如,湿的聚酯纤维衣服不宜在日光下曝晒,塑料雨伞、雨衣在使用后要擦干以防止因霉菌侵蚀而发霉,等等。但是,有些制品是难于避免这些外界因素的,如塑料地膜、塑料大棚上的薄膜、汽车轮胎、室外电缆包皮等都不能避免日晒雨淋以及氧气等的侵蚀。这就要依靠从高分子结构、加工等方面来提高质量以加强聚合物内部防老化的能力。
什么是蠕变,什么是应力松驰?二者有何异同?
什么是蠕变,什么是应力松驰?二者有何异同?
蠕变:应力不变的条件下,应变随时间延长而增加的现象。它与塑性变形不同,塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现,而蠕变只要应力的作用时间相当长,它在应力小于弹性极限时也能出现。岩石在地质条件下的蠕变可以产生相当大的变形而所需要的应力却不一定很大。蠕变随时间的延续大致分3个阶段:①初始蠕变或过渡蠕变,应变随时间延续而增加,但增加的速度逐渐减慢;②稳态蠕变或定常蠕变,应变随时间延续而匀速增加,这个阶段较长;③加速蠕变,应变随时间延续而加速增加,直达破裂点。应力越大,蠕变的总时间越短;应力越小,蠕变的总时间越长。但是每种材料都有一个最小应力值,应力低于该值时不论经历多长时间也不破裂,或者说蠕变时间无限长,这个应力值称为该材料的长期强度。岩石的长期强度约为其极限强度的2/3。蠕变机制有扩散和滑移两种。在外力作用下,质点穿过晶体内部空穴扩散而产生的蠕变称为纳巴罗-赫林蠕变;质点沿晶体边界扩散而产生的蠕变称为柯勃尔蠕变。由晶内滑移或者由位错促进滑移引起的蠕变称为滑移蠕变,也称魏特曼蠕变。蠕变作用解释了岩石大变形在低应力下可以实现的原因。蠕变在低温下也会发生,但只有达到一定的温度才能变得显著,称温度为蠕变温度。对各种金属材料的蠕变温度约为0.3Tm,Tm为熔化温度,以热力学温度表示。通常碳素钢超过300-350摄氏度,合金钢在400-450摄氏度以上时才有蠕变行为,对于一些低熔点金属如铅、锡等,在温室下就会发生蠕变。高分子材料在加工、贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用,其效能逐渐变坏,以致最后丧失使用价值,这种现象就是老化。老化是一种不可逆的变化,它是高分子材料的通病。担是人们可以通过对高分子老化过程的研究,采取适当的防老化措施,提高材料的耐老化的效能,延缓老化的速率,以达到延长使用寿命的目的。(1)发和老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点,如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基,等等。外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体(如、、、等)、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫,等等。从结构上的原因来说,聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化,因为C—F键的键能比C—H键的键能大,它起著保护碳链的作用。聚丙烯不如聚乙烯耐老化,这是因为聚丙烯的碳链上有甲基,甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。由于聚酰胺链上有羧基,聚酯纤维中的酯键容易水解,因此也容易老化。又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键,容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。由于橡胶常在应力条件下使用,比较容易发生臭氧龟裂,因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子,因而较耐老化。聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。有的聚合物没有上述情况也会发生老化,如受到辐射特别是高能辐射时,化学键就会发生断裂,即使是近紫外光辐射也能足够开启一般的单键(C—H、O—H那样的强键除外)。
碳纤维是什么材料?
碳纤维属于高分子材料,是目前材料领域强度最高的一种材料,强度达4900MPa以上,是普通钢强度的10倍以上,同时具有良好的导电、耐酸碱、耐高温、X射线透过率等诸多优良特性的材料。
炭纤维是什么样的东西?
碳纤维
carbon fibre
含碳量高于90%的无机高分子纤维 。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此,碳纤维在使用前须进行表面处理
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得;按状态分为长丝、短纤维和短切纤维;按力学效能分为通用型和高效能型 。通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。高效能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。强度大于4000MPa的又称为超高强型;模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈基碳纤维。
碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁遮蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。
PC.PP是什么意思
PC是聚碳酸酯 聚碳酸酯是分子主链中含有—[O-R-O-CO]—链节的热塑性树脂,按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型,其中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯,并以双酚 A型聚碳酸酯为最重要,分子量通常为3-10万。
聚碳酸酯,英文名Polycarbonate, 简称PC。PC是一种无定型、无臭、无毒、高度透明的无色或微黄色热塑性工程塑料,具有优良的物理机械效能,尤其是耐冲击性优异,拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高;蠕变性小,尺寸稳定;具有良好的耐热性和耐低温性,在较宽的温度范围内具有稳定的力学效能,尺寸稳定性,电效能和阻燃性,可在 -60~120℃下长期使用;无明显熔点,在 220-230℃呈熔融状态;由于分子链刚性大,树脂熔体粘度大;吸水率小,收缩率小,尺寸精度高,尺寸稳定性好,薄膜透气性小;属自熄性材料;对光稳定,但不耐紫外光,耐候性好;耐油、耐酸、不耐强碱、氧化性酸及胺、酮类,溶于氯化烃类和芳香族溶剂,长期在水中易引起水解和开裂,缺点是因抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,抗溶剂性差,耐磨性欠佳。
PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工,最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥,水分含量应低于0.02%,微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽,银丝和气泡,PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高,因此可进行冷压,冷拉,冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万,要采用渐变压缩型螺杆,长径比1:18~24,压缩比1:2.5,可采用挤出吹塑,注-吹、注-拉-吹法成型高质量,高透明瓶子。PC合金种类繁多,改进PC熔体粘度大(加工性)和制品易应力开裂等缺陷, PC与不同聚合物形成合金或共混物,提高材料效能。具体有PC/ABS合金,PC/ASA合金、 PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等,利有两种材料效能优点,并降低成本,如PC/ABS合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性, ABS则能改进可成型性,表观质量,降低密度。PC的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业,其次还有工业机械零件、光碟、包装、计算机等办公室装置、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC可用作门窗玻璃,PC层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗,用于飞机舱罩,照明装置、工业安全档板和防弹玻璃。 PC板可做各种标牌,如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器, PC树脂用于汽车照相系统,仪表盘系统和内装饰系统,用作前灯罩,带加强筋汽车前后档板,反光镜框,门框套、操作杆护套、阻流板、PC被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置,电话线路支架下通讯电缆的连线件,电闸盒、电话总机、配电盘元件,继电器外壳, PC可做低载荷零件,用于家用电器马达、真空吸尘器,洗头器、咖啡机、烤面包机、动力工具的手柄,各种齿轮、蜗轮、轴套、导规、冰箱内搁架。PC是光碟储存介质理想的材料。PC瓶(容器)透明、重量轻、抗冲性好,耐一定的高温和腐蚀溶液洗涤,作为可回收利用瓶(容器)。PC及PC合金可做计算机架,外壳及辅机,印表机零件。改性PC耐高能辐射杀菌,耐蒸煮和烘烤消毒,可用于采血标本器具,血液充氧器,外科手术器械,肾透析器等,PC可做头盔和安全帽,防护面罩,墨镜和运动护眼罩。 PC薄膜广泛用于印......
pp是什么材料?
PP 聚丙烯
典型应用范围:
汽车工业(主要使用含金属新增剂的PP:挡泥板、通风管、风扇等),器械(洗碗机门衬垫、干燥机通风管、洗衣机框架及机盖、冰箱门衬垫等),日用消费品(草坪和园艺装置如
剪草机和喷水器等)。
注塑模工艺条件:
干燥处理:如果储存适当则不需要干燥处理。
熔化温度:220~275℃,注意不要超过275℃。
模具温度:40~80℃,建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。
注射压力:可大到1800bar。
注射速度:通常,使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷,那么应使用较高温度下的低速注塑。
流道和浇口:对于冷流道,典型的流道直径范围是4~7mm。建议使用通体为圆形的注入口和流道。所有型别的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1~1.5mm,但也可以使用小到0.7mm的浇口。对于边缘浇口,最小的浇口深度应为壁厚的一半;最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。PP材料完全可以使用热流道系统。
化学和物理特性:
PP是一种半结晶性材料。它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆,因此许多商业的PP材料是加入1~4%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。共聚物型的PP材料有较低的热扭曲温度(100℃)、低透明度、低光泽度、低刚性,但是有有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP的维卡软化温度为150℃。由于结晶度较高,这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。通常,采用加入玻璃纤维、金属新增剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。PP的流动率MFR范围在1~40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好但延展强度较低。对于相同MFR的材料,共聚物型的强度比均聚物型的要高。由于结晶,PP的收缩率相当高,一般为1.8~2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃新增剂可以使收缩率降到0.7%。均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸溼性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而,它对芳香烃(如苯)溶剂、氯化烃(四氯化碳)溶剂等没有抵抗力。PP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。
什么是GFRPP、FRPP材料
就是加入玻璃纤维改性聚丙,比如风扇叶、洗衣机皮带轮等等
飞机PSU是指的什么啊
PSU=passenger service unit,旅客服务元件。就是座位头顶上方的面板,带有:阅读灯、乘务员呼叫灯、空调口、氧气面罩、禁止吸菸灯、系好安全带灯、旅客娱乐系统小电视。
GFO 什么意思
GFO盘根 100%GFO 鑫兴纤维编织盘根是以世界著名的编织盘根纤维生产企业-美国戈尔公司出品的GFO纤维为原料的盘根。 产品特性: 独特的耐高压效能、优良的耐磨耗能力和自润滑能力、广泛的化学介质适应性、良好的耐温效能和较低的高温蠕变、独特的热传导效能,尤其适用于高速动态密封,防泄漏效果优异,使用寿命更长从而节省了执行费用。 应用领域: 石油、炼油、石油化工 造纸、食品、制药、发电 化学工业、机械制造 (上述行业的阀门、泵、搅拌器、压缩机的填料密封) 截面形状:方型 温度: 240~288°C PH值: 0-14 线速度: 25m/s 压力:旋转泵 25bar 往复泵 200bar 阀 300bar 密度(g/cm³) 1.4-1.6 GFO盘根由美国戈尔公司GORE—TEX,100%GFO纤维编织而成。产品特性: 独特的耐高压效能 ;优良的耐磨耗能力和自润滑能力; 广泛的化学介质适应性 ;良好的耐温效能和较低的高温蠕变 ;独特的热传导效能 ;尤其适用于高速动态密封,防泄漏效果优异 ,使用寿命更长从而节省了执行费用
举例说明聚合物的蠕变,应力松弛·,滞后和内耗现象.为什么聚合物具有这些现象
1.蠕变:材料(高分子材料)在恒定的外界条件下T、P ,在恒定的外力σ下,材料变形长度随时间t的增加而增加的现象。例如:晾衣服的塑料绳(尼龙绳) ; 坐久了的沙发;晾着的毛衣2.应力松弛:材料在一定温度下,受到某一恒定的外力(形变),保持这- 形变所需随时间的增加而逐渐减小的现象;例如:松紧带子;密封件在受外力时,密封效果逐渐变差(密封的重要问题)3.滞后:交变压力作用下,敲子材料的形变总是落后于应力变化的现象;例如:橡胶轮胎传送带,一侧拉力,一侧压力;防震材料,隔音材料4.内耗:形变总是落后于应力,有滞后存在,由于滞后,在每-循环中就有质量的损耗,滞后环在拉伸中所做的功,作为热能而散发。聚合物的特性让它具有这些现象,因为绝大多数高分子化合物是许多相对分子质量不同的同系物的混合物,因此高分子化合物的相对分子质量是平均相对分子量。高分子化合物是由千百个原子以共价键相互连接而成的,虽然它们的相对分子质量很大,但都是以简单的结构单元和重复的方式连接的,所以容易产生这些现象。扩展资料:高分子同低分子比较,具有如下几个特点:1、从相对分子质量和组成上看,高分子的相对分子质量很大,具有“多分散性”。大多数高分子都是由一种或几种单体聚合而成。2、从分子结构上看,高分子的分子结构基本上只有两种,一种是线型结构,另一种是体型结构。线型结构的特征是分子中的原子以共价键互相连接成一条很长的卷曲状态的“链”(叫分子链)。体型结构的特征是分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来,形成三度空间的网络结构。这两种不同的结构,性能上有很大的差异。3、从性能上看,高分子由于其相对分子质量很大,通常都处于固体或凝胶状态,有较好的机械强度;又由于其分子是由共价键结合而成的,故有较好的绝缘性和耐腐蚀性能;由于其分子链很长,分子的长度与直径之比大于一千,故有较好的可塑性和高弹性。高弹性是高聚物独有的性能。此外,溶解性、熔融性、溶液的行为和结晶性等方面和低分子也有很大的差别。参考资料来源:百度百科 - 高分子化合物百度百科 - 蠕变百度百科 - 应力松弛百度百科 - 滞后现象百度百科 - 内耗