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크립은 근본적으로 열에 의해 활성화된 결함의 움직임 재료의 구조 내에서 발생합니다. 고온에서 이러한 결함(주로 공극 및 탈구)이 스스로 움직이고 재배열되어 지속적인 스트레스를 받으면 영구적인 긴장을 유발합니다.
재료의 크리프는 단순한 거시적 결함이 아니라 미시적 구조 물리학에 의해 주도되는 복잡하고 돌이킬 수 없는 과정입니다. 부품이 임계 동종 온도(일반적으로 0.4Tm), 원자 또는 미세 구조 공정을 활성화하기에 충분한 열 에너지를 사용할 수 있게 됩니다. 이 에너지를 통해 결정 결함이 국소 에너지 장벽을 극복할 수 있습니다.
따라서 영구 변형은 결정 격자 및 결정립 구조 내에서 세 가지 주요 범주의 움직임에 의해 좌우됩니다:
- 전위 모션: 상승과 활공을 통한 결정 격자를 통한 선 결함(전위)의 움직임입니다.
- 원자 확산: 격자 또는 결정립 경계를 따라 원자 또는 공극이 이동하는 현상입니다.
- 입자 경계 슬라이딩(GBS): 인접한 그레인의 상대적인 접선 운동입니다.
지배적인 메커니즘은 특정 응력 및 온도 조건에 따라 크게 달라집니다. 어떤 메커니즘이 변형률을 제어하는지 이해하는 것이 의미 있는 분석을 수행하기 위한 첫 번째 단계입니다. 크리프 시뮬레이션.
여러 열 활성화 프로세스가 이러한 소재의 성능 저하를 유발하기 때문입니다. 그 결과 머티리얼의 크립 는 단일 요인에 의해 제어되는 경우는 거의 없습니다. 실제로 거시적 변형률은 가해진 응력, 온도, 미세 구조(입자 크기 등)의 특정 상호 작용에 따라 크게 달라집니다. 따라서 를 사용하여 안정적인 크립 시뮬레이션엔지니어는 각 주요 물리적 프로세스를 지배하는 기본 운동 법칙을 엄격하게 정의해야 합니다. 다음 섹션에서는 재료의 시간 의존적 반응을 결정하는 전위 크리프와 확산 크리프를 비롯한 이러한 필수 메커니즘에 대해 자세히 설명합니다.
2.1. 확산 제어 크리프(저응력/나바로-헤링 및 코블)
확산 프로세스는 고온 및 낮은 스트레스에서 크리프 응답을 지배합니다.
- 나바로-헤링 크립(격자 확산):이 메커니즘은 결정 격자를 통한 원자 확산(벌크 확산)을 포함합니다. 이 움직임은 스트레스에 의한 빈 공간 기울기에 의해 주도됩니다. 결과적으로 에 따르면 크리프 변형률은 입자 크기의 제곱에 반비례합니다. (
).
where 
는 변형률, σ는 가해진 응력, d는 입자 크기, Qd는 확산을 위한 활성화 에너지, R은 보편 기체 상수, T는 절대 온도, A1은 재료에 따라 달라지는 상수입니다.
- 코블 크리프:이 메커니즘은 입자 경계를 따라 집중된 원자 이동을 포함합니다. 코블 크리프는 미세 입자 재료에서 주로 발생합니다. 따라서 에 따르면 변형률은 입자 크기의 큐브에 반비례합니다. ().
2.2. 탈구 크리프(파워 법칙 크리프/노튼의 법칙)
전위 크리프는 중간에서 높은 응력 수준에서 변형을 제어합니다. 전위의 움직임이 특징입니다. 전위는 활공을 통해 이동하고 열에 의해 활성화됩니다. 등반.
상승은 전위가 격자와 빈 공간을 교환하여 장애물을 우회할 수 있도록 합니다. 정상 상태 변형률은 노턴의 힘 법칙을 따르는데, 이 법칙에 따르면 변형률은 응력 증가에 비례하여 n의 거듭제곱에 비례합니다. 전위 크리프의 경우 응력 지수는 일반적으로 3에서 8 사이입니다.
이 방정식은 온도(T)에 대한 지수 의존성과 응력에 대한 비선형 의존성을 명확하게 보여줍니다(
), 여기서 응력 지수는 응력 지수입니다.
2.3. 용질 드래그 크립
용질 드래그 크리프는 용질 원자가 전위 운동에 가하는 저항을 특징으로 하는 메커니즘입니다. 용질 원자가 전위 코어 주위에 모여서 코트렐 분위기. 결과적으로 탈구가 이 클러스터에서 벗어나려면 더 높은 에너지가 필요합니다. 이 메커니즘은 전위 이동에 필요한 유효 활성화 에너지를 증가시켜 크리프 저항을 향상시킵니다.
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