Концентрация электролита

При усталостных испытаниях основными характеристиками являются: предел выносливости;, усталостная долговечность; чувствительность к концентрациям напряжений и к коррозионной среде, температуре, частоте цикла; скорость роста трещин; число циклов до появления трещин и т.д.

Исключительная стойкость титана во многих природных и промышленных агрессивных средах делает его ценным материалом, но чувствительность к концентрациям напряжений иногда резко снижает эффективность его применения, хотя правильное использование поверхностной пластической деформации в местах концентраций может свести к минимуму это отрицательное свойство. Следует отметить также сравнительно небольшой опыт эксплуатации титановых сплавов, что требует статистического подхода к анализу результатов испытаний усталостной прочности, выносливости и надежности при циклическом нагружении.

Количественное применение концепции Девиджа и Грина к концентрациям напряжений, возникающим при приложении нагрузки, показывает, что критический размер частицы; при превышении которого будут образовываться трещины, зависит только от приложенного усилия (либо растягивающего, либо сжимающего), энергии разрушения фазы, в которой образовалась трещина, и упругих свойств обеих фаз. И, наоборот, для данного композитного материала приложенная нагрузка, при которой будет образовываться трещина, зависит от размера частицы дисперсной фазы. Из анализа Девиджа и Грина следует, что общее уравнение, определяющее приложенное напряжение, при котором начнут развиваться трещины, будет иметь следующий вид:

Представляют практический интерес металлические материалы, являющиеся композицией из сравнительно мягкой матрицы, армированной высокопрочными волокнами. При этом матрица обладает высокими пластическими свойствами, в силу чего она менее чувствительна к концентрациям напряжений. В последние годы были проведены многочисленные исследования композиционных материалов. Одно из таких исследований было посвящено титану, армированному молибденовыми волокнами [83]. Известно, что у молибдена длительная прочность во много раз больше, чем у титана. Свойства материалов можно изменять в широких пределах, изменяя долю матрицы в композиционном материале. При этом можно добиться необходимого эффекта, не меньшего, чем при легировании и термической обработке [50]. Во многих отраслях техники композиционные материалы находят широкое применение.

Керамические и спеченные материалы почти не изменяют своих механических свойств при нагреве до 1500... 1550 К-Однако их низкая пластичность, повышенная чувствительность к вибрациям, ударным нагрузкам и местным концентрациям напряжений пока не позволяют их применять в двигателях гражданской авиации.

7.5. В части II настоящей главы проводится математический анализ чувствительности материала к концентрации напряжений для случая, когда к детали с концентратором прикладывается как среднее напряжение, так и переменная составляющая, и разрушение наступает при некотором числе циклов. Будет показано, что чувствительность к концентрации напряжений зависит от среднего значения напряжения и от его амплитуды. По существу дела необходимы два коэффициента уменьшения предела выносливости — один для переменной составляющей напряжения, другой — для среднего напряжения; при этом их совместное действие делает материал более чувствительным к концентрациям напряжений.

Механические способы соединения деталей из улучшенных композиционных материалов обычно применяются при наличии больших расслаивающих напряжений, когда требуются особые критерии надежности и в случае обязательной периодической разборки конструкции. Например, внутреннее давление топлива приводит к развитию больших расслаивающих напряжений (или растягивающих усилий, перпендикулярных ориентации слоев) внутри клеевых соединений в крыльевом встроенном топливном баке. В этом случае требуется механическое крепление. Однако использование механических крепежных деталей приводит к значительным концентрациям напряжений. Два способа их снижения основаны на замене соседних с отверстиями листов с ориентацией 0° на прокладочные полоски металла или на смягчающие полоски из стекловолокна или армированной углеродным волокном эпоксидной смолы (±45°).

На конфигурацию литых деталей значительное влияние оказывают низкий модуль упругости, особенно магниевых сплавов, и их чувствительность к местным концентрациям напряжений. Чтобы избежать деформаций и трещин, вызванных этими свойствами, по возможности следует использовать двутавровые, швеллерные, зетовые, цилиндрические и другие поперечные сечения (рис. 2.1).

предельных нагрузок позволяет установить характер разрушения элементов, вычислить параметры волнообразования тонкостенных элементов и рассмотреть их поведение в докритической и за-критической областях, выявить новые эффекты, определить чувствительность к концентрациям напряжений в местах крепления, проверить существующие и разрабатываемые методы расчета.

Различный характер зависимостей от температуры теплофи-зических и механических характеристик материалов практически исключает возможность определения обобщенных характеристик на образцах из других материалов. Поэтому образцы конструкций должны изготавливаться из тех же материалов, что и элементы, по единому с ними технологическому процессу и должны иметь аналогичную структуру стенки. Важным является соблюдение одинаковых граничных условий в опорных устройствах, так как ряд КМ весьма чувствителен к концентрациям напряжений, возникающих вблизи них. Вопросы местной прочности для конструкций, выполненных из этих материалов, могут играть существенную роль.

по контуру заделки при небольших нагрузках (рис. 8.20). Это указывает на высокую чувствительность его к концентрациям напряжений, порождаемых заделкой. Характер разрушения элементов на эпоксикремнийорганическом связующем аналогичен характеру разрушения на эпоксифенольном связующем.

Концентрация электролита, моль/кг Электролит 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,001 0,002 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,2 [ 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 НС1 0,966 0,952 0,928 0,904 0,875 0,830 0,796 0,767 0,758 0,809 1,01 1,32 1,76 НВг 0,966 — 0,929 0,906 0,879 0,838 0,805 0,782 0,790 0,871 1,17 1,67 — НМО3 0,965 0,951 0,927 0,902 0,871 0,823 0,785 0,748 0,715 0,720 0,783 0,876 0,982 НСЮ4 — _________ 0,81 1,04 1,42 2,02 НЮ3 0,96 0,94 0,91 0,86 0,80 0,69 0,58 0,46 0,29 0,19 0,10 0,073 0,060 H2SO4 0,830 0,757 0,639 0,544 0,453 0,340 0,265 0,209 0,154 0,130 0,124 0,141 0,171 NaOH _____ о,82 — 0,73 0,69 0,68 0,70 0,77 0,89 КОН — — 0,92 0,90 0,86 0,82 0,80 — 0,73 0,76 0,89 1,08 1,35 CsOH — — • — 0,92 0,88 0,83 0,80 0,76 0,74 0,78 — _ — Ва (ОН)2 — 0,853 0,773 0,712 0,627 0,526 0,443 0,370 — — — — AgNO3 — — 0,92 0,90 0,86 0,79 0,72 0,64 0,51 0,40 0,28 — — A1(NO3)S — _____ o,20 0,16 0,14 0,19 0,45 1,0 1,2 ВаС12 0,88 — 0,77 0,72 — 0,56 0,49 0,44 0,39 0,39 0,44 — — (1,8m) Ba(NO,)2 0,88 0,84 0,77 0,71 0,63 0,52 0,43 0,34 _____ Ba(IO3)2 0,83 0,79 0,71 0,64 0,55 — • — — — _ — — — СаС12 0,89 0,85 0,785 0,725 0,66 0,57 0,515 0,48 0,52 0,71 — — — Ca(NO3)2 0,88 0,84 0,77 0,71 0,64 0,54 0,48 0,42 0,38 0,35 0,35 0,37 0,42 CdCl2 0,76 0,68 0,57 0,47 0,38 0,28 0,21 0,15 0,09 0,06 _ — — CdI2 0,76 0,65 0,49 0,38 0,28 0,17 0,11 0,068 0,038 0,025 0,018 — — CdSO4 0,73 0,64 0,50 0,40 0,31 0,21 0,17 0,11 0,067 0,045 0,035 0,036 — CsF 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,91 0,89 0,87 0,85 0,87 — — — CsCl — — 0,92 0,90 0,86 0,79 0,75 0,69 0,60 0,54 0,49 0,48 0,47 CsBr — — 0,93 0,90 0,86 0,79 0,75 0,69 0,60 0,53 0,48 0,46 0,46 • Csl ______ o,75 0,69 0,60 0,53 0,47 0,43 — CsNOs — _____ o,73 0,65 0,52 0,42 — — — CsAc — _____ o,79 0,77 0,76 0,80 0,95 1,15 — CuCI2 0,89 0,85 0,78 0,72 0,66 0,58 0,52 0,47 0,42 0,43 0,51 0 59 — CuSO4 0,74 — 0,53 0,41 0,31 0,21 0,16 0,11 0,068 0,047 — — — • FeCl2 0,89 0,86 0,80 0,75 0,70 0,62 0,58 0,55 0,59 0,67 — — — In2(SO4). — — — 0,142 0,092 0,054 0.035 0,022 _____

Концентрация электролита, моль/кг

Так как по границе зерен проходит ток и концентрация электролита вблизи зерен одинакова, на границе зерен устанавливается определенный потенциал. Это ускоряет растворение поверхности с менее благородным потенциалом. Таким

При перемешиваний концентрация электролита выравнивается почти во всем объеме, однако у самой поверхности растворяющейся твердой фазы всегда существует тонкий слой, через который, концентрация выравнивается путем диффузии. Этот слой называется диффузным. Чем интенсивнее осуществляется перемешивание электролита, тем меньше толщина диффузного слоя Ь. С уменьшением толщины диффузного слоя понижается роль диффузных процессов в растворений твердой фазы. При интенсивном перемешивании скорость выравнивания концентрации в диффузном- слое столь значительна, что превышает предельную скорость растворения твердой фазы на поверхности. С этого момеита общая скорость, процесса, контролируемая самой медленной его стадией, определяется не процессами диффузии, а только процессом растворений твердой фазы.

Учитывая, что на процесс коррозионно-усталостного разрушения влияют такие величины, как потеря массы при корозии Q, длина образца /, диаметр образца d, поверхностная концентрация электролита К, время испытания f, удельная плотность материала образца р, напряжения а в сходственных точках геометрически подобных образцов,внешние силы F, то по правилу я-теоремы критерии подобия запишем: Qt/K; pl/K; a/2/F; l/d.

Электролиты — это вещества, молекулы которых построены таким образом, что в водном растворе они в большей или меньшей степени распадаются на ионы, т. е. заряженные части молекулы. При этом такой распад на ионы, называемый электролитической диссоциацией электролита, совершается для различных веществ в разной степени. Такие вещества, как, например, азотная или соляная кислота, многие соли, едкий натр и едкое кади, в водных растворах распадаются на ионы практически полностью. Тогда как серная и фосфорная кислоты, аммиак (точнее, гидроокись аммония NH4OH) распадаются далеко не полностью. Степень диссоциации а равна отношению концентрации части электролита, подвергшейся диссоциации, к общей его концентрации. Если начальная концентрация электролита (т. е. общая его концентрация) С№ а концентрация недиссоциированной части С, то С„ — С — концентрация диссоциированной части. Следовательно,

Кэйрнс и Праузниц [Л. 1104] исследовали продольное перемешивание воды в псевдоожиженных слоях шариков: стеклянных (d = 3,2 мм) и свинцовых (d=\,3 и 3,0 мм) в трубах диаметром -0 = 50 и 100 мм на осевом расстоянии в пять диаметров слоя от места ввода трассирующего электролита — раствора нитрата натрия. Электролит вводился одновременно в 156 точках сечения и уже на осевом расстоянии в пять диаметров частиц неравномерность профиля .концентрации электролита не превышала 9% при 'непрерывной его подаче. С помощью обводной линии и скоростного соленоидного переключающего клапана было можно внезапно прекращать поступление электролита. Получены радиальные профили электрической проводимости с помощью малых зондов диаметром 3 мм, позволявших измерять электропроводность объемов порядка 1 мм3. Концентрация электролита принималась пропорциональной электропроводности. На интенсивность продольного перемешивания сильно влияет порозность слоя, и максимальное перемешивание наблюдалось при m — 0,7. Коэффициенты эффективной продольной турбулентной диффузии зависели прямо от объемного веса частиц и от соотношения диаметров слоя и частиц DT/d. Коэффициент трубулентной диффузии является фунцией произведения характеристической длины на характеристическую скорость, и неравномерный профиль скоростей фильтрации приводит к леравномерно-

где р1 — массовая концентрация электролита в смешанном растворе, %; рс — массовая концентрация того же электролита в бинарном (моно) растворе, имеющем ту же активность, что и смешанный раствор, %.

где С — концентрация электролита в растворе, моль/м3; /г — расстояние между взаимодействующими пластинами, м; К — постоянная Дебая — величина, обратная толщине диффузионного слоя 6 [см. уравнение (7.178)], м~'; А — константа Гамакера, имеющая порядок 10~19 Дж; у — величина, определяемая уравнением

характера, отнесенное к единице массы ионита; С АХ — концентрация электролита в растворе; Г АХ — сорбируемость электролита единицей массы ионита.

Электролит Концентрация электролита, н.