水热处理通过控制木材温度与内部水分含量，提高木材的塑性，在木材弯曲、压密、成型固定等工艺过程中应用广泛。水热处理过程中，木材受到静态恒定应力作用，产生与时间依存的蠕变变形。木材蠕变是影响木制品质量的一个关键特性，合理利用木材蠕变特征数据，可以优化木材水热处理工艺，降低废品率以及水热处理的能耗。马尾松（Pinus massoniana）是我国南部地区的主要材用树种，早材与晚材的区别明显。在同一生长轮内，由于细胞形态、绝干密度、微纤丝角以及化学成分的差异，早材与晚材表现出不同的力学性能，拉伸蠕变行为也不例外。截至目前，关于木材拉伸蠕变对温度响应的研究多在不同的生长轮内开展，同一生长轮中早材与晚材的比较研究十分有限。针对早材与晚材的拉伸蠕变行为对水热处理温度的响应规律以及两者对温度响应的差异，中国林科院木材工业研究所蒋佳荔研究团队以马尾松心材区域同一生长轮的早材和晚材为研究对象，在不同温度水平下考察饱水木材沿轴向与弦向拉伸时的蠕变行为，并使用 Burger 模型进行模拟预测。任一温度水平下，无论沿轴向还是弦向拉伸时，饱水早材比晚材更易发生瞬时弹性变形与黏弹变形；在30~80 ℃范围内，饱水早材与晚材的瞬时弹性变形受温度影响不显著，黏弹变形随温度的升高而增大，且晚材的黏弹变形对温度变化较为敏感，拉伸蠕变初始阶段所需时间较短。Burger模型可以模拟饱水早材与晚材沿轴向与弦向的拉伸蠕变过程，拟合的决定系数（R2）大于0.956。这项研究为木材水热软化、成型固定等加工工艺的参数优化提供理论依据和科学指导。该研究以“水热处理温度对马尾松早材与晚材拉伸蠕变行为的影响”为题发表在木材科学与技术2025年39卷第1期上，得到国家自然科学基金“基于生长轮尺度的早材与晚材机械吸湿蠕变行为及其互作机制”（32071689）的支持，中国林科院木材工业研究所硕士研究生黄鹤为第一作者，蒋佳荔研究员为通讯作者。
表1 饱水早材与晚材试样的瞬时弹性应变量和在加载90 min时的黏弹应变量
在任一温度水平下，早材试样的εe和ε90值均大于晚材试样。在30~80 ℃温度范围内的6个水平对温度进行单因素方差检验，四类试样对应的 P 值均大于0.05，表明木材瞬时弹性变形对温度的响应不显著。随着温度的升高，早晚材试样的ε90值均呈现增大的变化趋势。当温度从30 ℃上升到80 ℃时，无论沿轴向还是弦向拉伸时，早材试样的ε90值增大倍数均小于晚材试样，可见晚材的ε90值对温度变化更敏感。图1 饱水早材与晚材的黏弹应变速率随时间的变化曲线四类试样的拉伸黏弹应变速率在加载初期均较大，随测试时间的延长快速降低，早材试样在16 min左右趋于稳定，而晚材试样在10 min左右趋于稳定，说明与晚材试样相比，早材试样蠕变初始阶段的时间较长。
原文链接：https://dx.doi.org/10.12326/j.2096-9694.2024071
引用本文：黄鹤,李珠,蒋佳荔等.水热处理温度对马尾松早材与晚材拉伸蠕变行为的影响[J].木材科学与技术,2025,39(01):22-29. DOI:10.12326/j.2096-9694.2024073
