抗蠕變性是指材料在恒載條件下，隨著時間的推移，其變形程度逐漸增大的現象。這種現象在塑料等高分子材料以及金屬材料中都會出現，特別是在溫度變化的情況下，更能反映出材料的穩定情況。
抗蠕變性合金的應用
在航空燃氣輪機領域，一些鎳合金如EI435、EI602和EI868等被廣泛使用，這些合金可以通過添加鉬、鈮和鎢來增強其奧氏體結構。隨著元素含量的增加，合金的強度和耐熱裂紋性也隨之提升。此外，還有一些耐蠕變性合金如EP648、VkH4L、EP437、EP718和EP914等，它們對裂紋和熱處理都比較敏感。在焊接VZHL14、EP693、EP708、EP199和EP99等合金時，可以使用同族合金作為填充材料，以防止熱裂紋的發生。
型殼的抗蠕變性及其測試方法
通過對型殼高溫抗變形規律的研究，發現型殼的軟化變形和裂紋通常具有蠕變破壞的性質。這是因為型殼晶界的玻璃相在熔融金屬的壓力作用下會發生粘性流動。為了提高型殼在1550℃以上的高溫抗蠕變性，關鍵在于減少晶界玻璃相的數量，改善其分布狀態，形成所謂的“直接結合”顯微結構。直接結合既可以是同相間的直接結合，也可以是異相間的直接結合。在型殼中，二氧化硅粘結劑所帶入的大約10%的無定形二氧化硅是形成玻璃相的主要成分之一。因此，二氧化硅粘結劑與耐火材料顆粒之間的大相界面成為了整個型殼的薄弱環節。對于多孔結構的陶瓷型殼，要建立同相的直接結合，型殼需要經過很高的溫度焙燒，這可能會導致較大的燒結收縮，而這在熔模制殼工藝中是不允許的。如果能使玻璃相轉化為晶相，形成主晶相之間以高溫穩定的異相直接結合的顯微結構，則能有效改善型殼的抗蠕變性。為此，必須從控制和改善顯微結構入手，根據相圖選擇那些易于與粘結劑SiO2形成高溫穩定異相的材料。同時，要求耐火料與粘結劑所配制的涂料具有良好的化學穩定性。在使用二氧化硅粘結劑時，熔模鑄造常用的普通電熔剛玉理論上應該是一種有希望用于定向凝固的型殼材料。然而，定向凝固的實踐表明，剛玉型殼的抗蠕變性并不理想，經常會出現型殼破裂漏鋼的情況。理論與實踐的矛盾促使研究人員進一步研究電熔剛玉的顯微結構與其抗蠕變性的關系。型殼的抗蠕變特性可以用中溫和高溫抗蠕變性來描述。中溫抗蠕變性是指經過1050℃焙燒的型殼試樣，在1200-1300℃保溫一小時的撓度值，它反映了型殼在定向凝固加熱過程中的抗變形能力。這一特性主要取決于型殼玻璃相的數量、分布、粘度和對晶體的潤濕性。高溫抗蠕變性是指型殼試樣在1600-1650℃保溫一小時的撓度值，它反映了型殼在定向凝固條件下的抗變形能力，這一特性主要取決于使用溫度下能否在主晶相之間形成高溫穩定的異相。
普通電熔剛玉型殼的抗蠕變性
普通電熔剛玉型殼的中溫抗蠕變性較差，試樣常常呈現蠕變斷裂的狀態。只有經過1500℃以上溫度焙燒的型殼才具有優異的高溫抗蠕變性。當型殼焙燒溫度不足1500℃時，剛玉相邊界清晰，而經過1500℃以上焙燒后，剛玉相邊界變得模糊且有鱗片狀物質析出，這是二次莫來石形成的跡象。X射線衍射分析的結果也證實了二次莫來石的生成。因此，只有經過1500℃以上溫度焙燒的剛玉型殼才能形成二次莫來石異相直接結合的顯微結構，從而具備優異的高溫抗蠕變性。相比之下，在1050-1400℃左右焙燒時，不僅沒有二次莫來石生成，反而在粘結劑與剛玉的相界面生成以鈉長石為主的低粘度玻璃相，導致在定向凝固的加熱過程中或使用溫度低于1500℃的情況下，型殼就會產生蠕變破壞。
改善電熔剛玉型殼的抗蠕變性
為了改善普通電熔剛玉（EC99）型殼的抗蠕變性，可以從兩個方面入手：一是提高剛玉晶界玻璃相的粘度，減少玻璃相的數量；二是提高剛玉晶體的二次莫來石化能力，使得形成二次莫來石的溫度降低，在形成異相之前減少晶界間玻璃相的粘性流動傾向。為此，進行了如下三個方面的實驗研究：首先，在工業氧化鋁中加入適量的SiO2電熔合成，獲得了細晶組織，重點研究了SiO2對材料及型殼晶界相組成的影響；其次，利用工業氧化鋁電熔制成細晶剛玉（EC99），研究了材料晶體尺寸對剛玉二次莫來石化能力的影響；第三，使用電熔棕剛玉進行試驗，研究了分布在玻璃相中的晶對型殼抗蠕變性的影響。通過這些實驗，找到了提高電熔剛玉型殼抗蠕變性的具體途徑。
參考資料 >
解析超高分子量聚乙烯耐磨管的抗蠕變性.淄博向東超高分子材料有限公司.2024-10-31
GH2135合金的抗蠕變性能研究及其在航空制造業中的應用.百家號.2024-10-31
電熔剛玉型殼的抗蠕變性與顯微結構.知網空間.2024-10-31