高温环境下应力变化与金属氧化行为的耦合模型

摘要

生长应力伴随氧化行为的进行而产生。同时,生长应力的存在对氧化膜的生长速率及表面完整性都有着显著的作用。尤其在外部载荷作用下,应力状态及氧化行为的分析变得更为复杂。基于CLARKE生长应变理论,一种高温加载环境下应力变化与氧化行为的耦合模型被提出,外加载荷、弹性应变、生长应变、蠕变应变及氧化膜厚度之间的复杂关系被予以澄清,实现了对氧化速率、应力状态的准确预测。通过模拟计算,表征应力的变化规律及其对氧化行为的影响。无载荷时,生长应力不断累积,当生长应变和蠕变应变的速率相同时,生长应力增长至最大值,随后逐渐降低。外加应力的引入改变了氧化膜内的应力状态,外加拉应力和压应力分别对氧化膜的生长起到了促进和抑制的作用。