Fig.1 Typical creep curve

　　这一阶段的特点是蠕变率几乎保持不变，其速率是蠕变曲线中最小的。

　　(4) 第三阶段蠕变cd段，也称蠕变加速阶段。此阶段的特点是蠕变率随时间增加而增加，即ε-t曲线变陡，最后到d点断裂。

　　对于各种高温结构陶瓷材料，其蠕变曲线因条件不同而有所差别。应变与时间的关系有多种表示式，通常表示为:

　　(1)

　　式中0< n<1其中右边第一项为瞬时应变;第二项为减速蠕变引起的应变;第三项kt为稳定态蠕变引起的应变。将(1)式两边对时间求导得:

　　(2)

　　由于n是小于1的正数，当时间t很小时，第一项起主要作用，它表示应变速率随时间增加而逐渐减小的减速蠕变;随着时间t的不断增加，应变速率接近常数k，它表示稳定态蠕变。

　　3.高温蠕变研究试验分析

　　我们采用高温蠕变疲劳试验机测试了1000℃和1200℃高温下的蠕变特性，和常温下的蠕变特性进行了比较，并且对结构陶瓷的高温和常温断口进行了扫描电镜微观分析如图2所示：

　　(a)Room temperature (b) Room temperature

　　(c) 1000℃ (d) 1200℃

　　图2 结构陶瓷试样断口形貌

　　Fig.2 Specimen fracture surface of structural ceramics

　　从常温断口来看，它是沿晶和穿晶断裂的混合断口，图b显示了有部分的解理断裂的台阶断口，常温断面上晶粒棱角分明且尖锐，而高温断口上晶粒表面较平滑，有明显的液相溢出痕迹，这种晶界玻璃相的软化是导致晶界滑移而产生蠕变的主要原因。该材料蠕变过程的微观机制可以认为是硬晶粒软晶界在持续应力作用下的缓慢滑移。有意思的是从图C可看到高温断口上一条垂直于断面的裂纹，这可能是在蠕变过程中层间剪切力导致的微裂纹。从宏观断口来看，断口上有裂纹扩展的痕迹，裂纹源产生于受拉面的边缘。它表明静疲劳产生的微裂纹亚临界扩展存在于这种结构陶瓷的蠕变过程。蠕变产生微裂纹和空穴，微裂纹缓慢扩展又促进蠕变过程这种机制是完全可能的。

　　4.影响蠕变损伤的因素

　　通过大量的试验研究证明，影响蠕变损伤的因素大致为以下几种：温度的影响、应力的影响、显微结构的影响、晶粒尺寸的影响、材料的内部结构和组成等因素影响。

　　4.1温度的影响

　　由于温度升高位错运动和晶界错动加快，扩散系数增大。因此温度升高，蠕变增大，另外，对有玻璃相的工程陶瓷随着温度的升高玻璃相粘度降低蠕变增大。

　　4.2应力的影响

　　因为蠕变过程可看成是外力作用下沿应力作用方向扩散的一种形式，因此，应力增大，蠕变增大。当试件受拉时，受拉晶界的空位浓度增加，而受压晶界的空位浓度减小，并且拉应力越大，受拉晶界与受压晶界产生的空位浓度差就越大，这时扩散推动力就越大，从而试件的蠕变就越大。

　　4.3晶粒尺寸的影响

　　一般来说，晶粒愈小，蠕变率愈大。这是因为晶粒愈小，晶界的比例大大增加，从而高温下的晶界扩散及晶界的粘滞流动就会越快。因此蠕变也会增加。所以，在对其它性能满足的前提下，适当的增大晶粒尺寸有利于提高结构陶瓷的高温蠕变性。

　　4.4显微结构的影响

　　气孔和气孔率的存在，以及晶粒的大小还有玻璃相的存在与否都对蠕变的产生及其蠕变的变化率有很大的关系。

　　4.5材料的结构及其组成

　　所选材料键性越强，扩散与位错的阻力就越大，蠕变就越小。材料的相组成不同其蠕变行为也不同，即使组成相同，单独存在和形成化合物，其蠕变行为也不一样。

　　以上我们讨论了影响材料蠕变性的主要因素，这里需要指出，影响蠕变性能的因素是多而复杂的，除上述以外，像晶体微观结构中点缺陷材料使用过程中的气氛等等都会对材料蠕变性能产生影响。

　　5.提高高温陶瓷材料抗蠕变性措施

　　前面讨论了影响陶瓷材料蠕变的因素，因此我们可以根据实际条件采取一些提高陶瓷材料抗蠕变性的措施：

　　5.1改善玻璃相组成

　　对于多晶结构陶瓷材料来说，应尽量使晶粒间为直接结合结构。但在实际几乎是不可能的，或多或少要伴有玻璃相的存在，欲提高抗蠕变性就得改变玻璃组成，使玻璃相不润湿晶相或与晶相的润湿性较差，使玻璃相的粘度提高。这样就可使材料抗蠕变性提高。

　　5.2改善材料的烧成工艺

　　我们知道，烧成工艺直接关系到制品的矿物组成、玻璃相数量及粘度、不同相之间的反应程度、气孔率等。显然合理地制定烧成制度对提高高温结构陶瓷材料的抗蠕变性是极为重要的。制定的烧成制度应在保证产品合格的前提下，尽量使制品中出现玻璃相数量少、粘度大，尽量使各相间的反应趋于完全、气孔率降低。

　　5.3改善材料组成结构

　　通过对影响陶瓷蠕变因素的分析，我们从中得到一些制备结构陶瓷的新途径，可以在陶瓷材料中加入一定的微量元素，改善其组成成分，完善内部结构达到提高材料抗蠕变性的能力。从而延长陶瓷材料的使用寿命。也为制备新型结构陶瓷材料的研究开辟了新的途径。

　　这只是其中的几种提高抗蠕变性的措施，还可能有更好的方法和措施，有待陶瓷界的同仁进一步的去研究和探讨，我们陶瓷界的发展提供更为广阔的空间。

　　结束语

　　加强对结构陶瓷在高温下蠕变性能的研究，将有助于我们对其在高温结构部件中的深入开发应用，同时也有助于我们进一步开展陶瓷材料超塑性变形以及超塑性成形的研究，这对于拓宽结构陶瓷材料的应用领域将起着十分积极的作用。

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