圖(a)是在523K時,對原位體積分數(shù)5%Al2O3/6063 A1復合材料施加不同應力的蠕變曲線。此圖顯示,外加應力增加時,蠕變曲線雖然保持著三階段持點,但整個蠕變過程縮短。應力狀態(tài)對第三階段的影響最大,若應力為50MPa,第二階段持續(xù)時間較長,蠕變曲線平緩;外應力增加時,第二階段持續(xù)時間,蠕變曲線也變得陡峭;當外應力上升到90MPa時,蠕變曲線僅在第二階段轉(zhuǎn)折一下,便很快平穩(wěn),進入第三階段。
圖(b)是在應力為50MPa不同溫度時的蠕變曲線??梢?,隨首蠕變溫度的下降,蠕變過程延長,在蠕變溫度623K時,蠕變第二階段持續(xù)了很短時間便發(fā)生脆性斷裂;若降低實驗溫度,第二階段持續(xù)便大大延長;實驗溫度為523K時,蠕變曲線變得平平緩緩,第二階段可持續(xù)幾十小時。
圖(c)為穩(wěn)態(tài)蠕變速率與外加應力的關系。由圖可見,隨著實驗溫度的升高,復合材料的穩(wěn)態(tài)蠕變速率明顯上升。在相等應力時,溫度每升高50K,穩(wěn)態(tài)蠕變速率增1個數(shù)量級至2個數(shù)量級,也就是說,溫度對材料的抗蠕變能力影響甚大。溫度越高,斷裂前應力作用的時間越長,伸長率越低。這說明在長時間的高溫恒載荷條件下,復合材料在比屈服強度低很多的應力作用下即可發(fā)生緩慢而連續(xù)的塑性變形,高溫使用性能大大下降,因此,不能僅評Al2O3/6063 A1復合材料的短時高溫強度作為高溫使用性能的評據(jù)。
圖(d)為在523K時,顆粒體積分數(shù)為5%、7%的原位Al2O3/6063 A1復合材料的穩(wěn)態(tài)蠕變速率與外加應力的關系。溫度相同時,蠕變速率的變化趨勢大體相同,而提高增強體顆粒Al2O3分數(shù),穩(wěn)態(tài)糯變速率下降約1個數(shù)量級,說明Al2O3顆粒體積分數(shù)對Al2O3/6063 A1復合材料蠕變能力有相當大的影響。
圖(e)表示Al2O3體積分數(shù)在523K、573K、623K時,復合材料的斷裂壽命與外加應力的關系。由圖可見,溫度相同時,顆粒體積分數(shù)越高,復合材料壽命越長;若外加應力相等,提高Al2O3粒子的體積分數(shù)也可以較長地延長復合材料壽命,也就是說,原位顆粒增強體Al2O3可在相當大的程度上提高復合材料抗蠕變能力。