蠕變

潛變  ， 也稱蠕變 ， 是在應力作用下固體材料緩慢且永久的變形 。 它的發生是低於材料屈服強度的應力長時間作用的結果 。 當材料長時間處於高溫或者在熔點附近時 ， 潛變會更加劇烈 。 潛變速率常常隨着溫度升高而加劇 。 潛變速率與材料性質 、 加載時間 、 加載溫度和加載結構應力有關 。 取決於加載應力和它的持續時間 ， 這種變形可能變得很大 ， 以至於一些部件可能會失效 。 例如 ， 渦輪葉片的潛變將會使葉片與外殼相接觸 ， 導致葉片的失效 。 潛變常常是工程上和冶金上評價在高應力或高溫下工作的部件所需要關注的 。 潛變可能是組成失效模型的變形機制 ， 也可能不是 。 混凝土中適中的潛變有時是受歡迎的 ， 因爲它會減輕可能另外引發斷裂的拉應力 。 不像脆性斷裂 ， 潛變變形並不會隨着應力作用而突然出現 。 相反 ， 應變會在長時間的應力作用下積累 。 因此 ， 潛變是一種 “ 與時間相關的 ” 變形 。 潛變變形發生的溫度範圍因材料不同而不同 。 例如 ， 鎢需要幾千度才能發生潛變變形 ， 然而冰可以在冰點下潛變 。 通常 ， 在金屬熔點的大約30 % 和陶瓷熔點的40 % - 50 % 時 ， 潛變的影響開始變得顯著 。 事實上 ， 任何材料在接近其熔點的時候都會發生潛變 。 由於潛變的最低溫度和熔點有關 ， 潛變可以在相對較低的溫度下在一些材料上發生 ， 如塑料和低熔點金屬 ， 包括許多焊料 。 室溫潛變可以很明顯的發生在舊的鉛熱水管上 。 冰河流也是個常見的潛變例子 。 除了在需要保持高溫的系統中 ， 例如核電站 、 噴氣發動機和熱交換機 ， 對於許多日常用品的設計 ， 考慮潛變變形也是很重要的 。 例如 ， 金屬紙夾比塑料強度大 ， 因爲塑料在室溫下發生潛變 。 老化的玻璃窗常常錯誤的被用來當成這個現象的例子 ： 可觀測的潛變僅僅在高於玻璃轉變溫度 （ 900 °F / 500 °C ） 下發生 。 儘管玻璃在正確的條件下展現出潛變 ， 然而舊窗戶上明顯的下垂現象可能來自廢棄的製造工藝 ， 例如用於製造冕牌玻璃而引發不均一厚度的工藝 。 一個潛變變形應用的例子是鎢燈絲的設計 。 支柱之間燈絲圈的下垂隨時間不斷增長 ， 原因是燈絲自身重量而引發的潛變變形 。 如果過多的變形發生 ， 鄰近圈的燈絲相互接觸 ， 將引發短路和局部過熱 ， 從而很快導致燈絲失效 。 因此燈絲形狀和支柱被設計用來限制由燈絲重量引發的應力 ， 而且一種摻雜了氧在晶界中的特殊的鎢被用來減緩Coble潛變的速率 。 在蒸汽渦輪發電站中 ， 管道在高溫 （ 566 °C / 1050 °F ） 和高壓 （ 24.1 MPa / 3500psi或更高 ） 下運輸蒸汽 。 在噴氣發動機中 ， 溫度可以達到1400 °C / 2550 °F ， 會在渦輪葉片上引發潛變變形 。 因此 ， 理解材料的潛變變形行爲是很重要的 。