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玻璃的蠕变和应力松弛

发布时间:2016/7/21



蠕变是在恒定应力作用下,随时间的增长而持续发展的材料的变形过程,是一种塑性变形。 它的逆过程是应力松弛过程,即在恒定的变形状态下,内部应力随时间而衰减的过程。在常温下 玻璃的蠕变很小。在高温下,玻璃转化为半塑性材料,并出现高温蠕变。钠钙玻璃的脆延转换温 度较低,约为400〜500T:。

典型的蠕变曲线可分为三个阶段。紧接着加在过程的弹性应变之后的第一阶段为减速蠕变阶 段,第二阶段为稳态蠕变阶段,第三阶段为最终导致断裂的加速蠕变阶段。随着应力、温度、环 境条件的变化,蠕变曲线的形状将有所不同,玻璃的三个阶段不够明显,蠕变过程的大部分是第 二阶段的蠕变。


蠕变试验是在恒定负荷和温度下测量变形,根据受载方式不同分为弯曲蠕变、拉伸蠕变和压 缩蠕变三种,不同方法得出的数据是不可比的。蠕变试验对试样尺寸的要求与强度测试相同。玻 璃的蠕变试验大多采用弯曲蠕变方法。弯曲蠕变的试验装置与静态疲劳试验装置类似,使应力保 持不变而测出试样在高温下的变形程度,变形由带有传感器的位移测量系统测量。测量试样的挠 度随时间的变化。

玻璃的应力松弛只发生在高于退火下限温度时,这是由于玻璃在此温度以上时具有黏弹性, 它不能长时间承受各方面不均衡应力的作用,玻璃内部的结构基团在内应力的作用下产生位移和 形变,玻璃内部质点达到平衡状态,使得内应力得以消失。实际上,玻璃的应力松弛是在高于退

火下限温度时,玻璃内部的结构单元在内应力的作 用下发生相对位移而引起的微结构平衡过程。
玻璃从脆延转变温度到退火温度区,在每一个 温度下,均有其相应的平衡结构。当玻璃的实际结 构状态与平衡结构状态有所差异时,玻璃内部的基 团就会自动向平衡结构状态调整,促使结构应力与 结构应变消失。玻璃实际结构偏离平衡态结构的倾 向越大,则促使玻璃结构松弛的动力就越大。玻璃 的应力松弛主要受温差和温度的影响,玻璃的内外 层间温差越大,则应力松弛的推动力就越大。对于 平板玻璃,有明显应力松弛的最低温度约为400°C 左右,温度越低,玻璃黏度越大,其内部质点之间 的结构松弛越难以进行,应力松弛速率也就越低。

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