Кинетических процессов

113. А. с. 1320735 СССР. Способ неразрушающего контроля кинетических параметров усталостных трещин в изделиях /А. А. Шанявский, Д. А. Троенкин // Опубл. 30.06.87, Бюл. № 24.

Таким образом, точка пересечения кинетических кривых близка к среднему размеру максимальной ячейки дислокационной структуры 2-1(Г7 м, формирующейся перед вершиной усталостной трещины в зоне пластической деформации, с точностью разброса экспериментальных данных. Эта величина разделяет два масштабных подуровня — мезо I и мезо II. Поэтому существование в середине кинетической диаграммы особой точки для сплавов на различной основе является общим синергетическим признаком нарушения принципа однозначного соответствия, когда происходит усложнение механизма поглощения энергии у вершины усталостной трещины, и это вызывает изменение кинетического процесса в случае реализуемого нагружения материала с постоянной нагрузкой. Именно в этот момент происходит изменение в закономерности роста усталостной трещины, которое определяется изменением формирования параметров рельефа излома и переходом от линейной к нелинейной зависимости скорости роста трещины или шага усталостных бороздок от длины трещины. Многочисленные измерения кинетических параметров роста трещины в виде шага уста-

ции не происходит принципиальное изменение в условиях раскрытия берегов трещины по отношению к одноосному растяжению и доминирует нормальное раскрытие ее берегов, все сказанное выше остается качественно подобным одноосному нагружению. Именно это существующее подобие в протекании процессов разрушения материала вдоль всего фронта трещины позволяет с единых позиций рассматривать роль двухосного асимметричного нагружения в кинетике усталостных трещин и вводить общую корректировку кинетических параметров роста трещин через соответствующую поправочную функцию в виде

В процессе испытаний образцов и после их разрушения осуществляли измерения трех кинетических параметров: (1) скорости роста трещины в каждом направлении от центрального отверстия для сквозных трещин, а для поверхностных тре-

Применительно к сквозным трещинам решаю- : щее влияние на закономерности роста трещины ', при возрастании соотношения Я,а оказывает напря- женное состояние в вершине трещины, что вызы- вает изменение размера зоны пластической дефор- I мации. Разрушение перемычек между мезотунне- i лями происходит путем сдвига одинаковым обра- I зом, как при двухосном растяжении, так и при ! двухосном растяжении-сжатии. Это происходит потому, что вторая компонента нагрузки (растяже- ! ния и сжатия), лежащая в плоскости трещины, ; ориентирована вдоль осей мезотуннелей. Поэтому ! влияние второй компоненты на рост сквозных тре- • щин проявляется преимущественно через измене- ние размера зоны пластической деформации в вершинах мезотуннелей — с уменьшением размера ! зоны пластической деформации происходит моно- , тонное уменьшение всех кинетических параметров: СРТ, шага бороздок и скосов от пластической деформации.

этих величин: 1)«н = Р„ = 0,5, п = 2, 2М = 2н = 1; 2)ан = Р„ = 0,5, п = 1, ZM = zH = 1; 3) ан = Рм = 0,5, га = 2, гм = 2, гн = 1. Этим трем наборам кинетических параметров соответствуют следующие три серии частных коэффициентов торможения:

Таким образом, величина К в выражении для у4 (48) в зависимости от характера протекания анодной реакции растворения металла и значений кинетических параметров изменяется в пределах от 3,3 до 11,0, а показатели степени в уравнениях (45) и (46), определяющих У! и у2,— от V4 до V2 и от V2 до 3/4 соответственно. Поэтому очевидно, что кинетический эффект (частные коэффициенты торможения У[ и у2) может играть заметную роль лишь при низких концентрациях добавок, т. е. в области малых заполнений поверхности, когда токи обмена сильнее всего изменяются с ростом заполнения вследствие исключения наиболее активных центров, вытеснения катализатора и т. д. При дальнейшем повышении содержания ингибитора вклад кинетических коэффициентов торможения уменьшается, так как отношение токов обмена входит в степени, меньшие единицы. Так, например, если ток обмена по металлу в присутствии ингибитора уменьшается в 1000 раз по сравнению с исходным раствором, то величина yj (показатель степени равен V3) составит 10. Примерно то же можно сказать и о величине у2. Напротив, роль у4 с ростом поверхностной концентрации, которая при полярных или заряженных частицах почти линейно связана с Ai)^, возрастает и уже при относительно малых значениях Дг]^ может в 10 раз и более превосходить величины yt и у2. При наибольших заполнениях существенным становится вклад у з= (1 — в)"1. Поэтому величину коэффициента торможения в довольно широком интервале концентраций ингибитора можно с достаточным приближением (пока действует предполагаемый механизм ингибирования) приравнять произведе-

При назначении восстановительной термической обработки возникает ряд вопросов, к которым относится вопрос о необходимости полного залечивания пор, предельной поврежденности, при которой возможно залечивание, кинетических параметров залечивания пор.

поверхности образца потеря массы тем больше, чем медленнее осуществляется нагрев. На рис. 126, а и б в полулогарифмических координатах приведены кривые потери массы образцов углеметаллопластика в процентах в зависимости от продолжительности теплового воздействия для исследованных темпов одностороннего нагрева. Анализ приведенных кривых показывает, что скорость потери массы возрастает с увеличением скорости нагрева и мало зависит от направления вырезки образцов. На рис. 127, а и б представлены кривые, иллюстрирующие изменение средней плотности образцов в зависимости от температуры и темпа одностороннего нагрева. Полученные экспериментальные зависимости изменения плотности образцов в процессе нагрева могут быть использованы для определения кинетических параметров термической деструкции исследуемого материала.

и что каждая отдельная стадия будет обладать своим собственным набором кинетических параметров, т. е. значениями коэффициентов переноса и токов обмена. В результате этого /при стационарном режиме процесса анодного растворения металла в приэлектродном слое устанавливаются вполне определенные значения концентрации всех промежуточных продуктов анодной реакции — ионов низших ступеней окисления. Однако все эти ионы не будут находиться в термодинамическом равновесии ни с самим металлом, ни с конечным продуктом его окисления. Их концентрация /будет определяться " только скоростью образования этих частиц и последующего превращения в окисленную или исходную, более восстановленную форму.

Как было установлено в экспериментах, механизм химической реакции под действием излучения значительно' меняется. Взаимодействие между молекулами дополняется или полностью заменяется при интенсивном излучении взаимодействием атомов, радикалов и ионов с молекулами и друг с другом. Скорость радиационно-химической реакции зависит не только от концентраций взаимодействующих веществ и температуры,, но и от параметров излучения, а также от характера взаимодействия излучения с молекулами этих веществ и кинетических параметров различных вторичных процессов.

Как уже отмечалось выше, стадии циклической микротекучести и циклической текучести характерны для металлов и сплавов, имеющих физический предел текучести, и их можно изучать при определенной методике усталостных испытаний. Для металлических материалов, не имеющих физического предела текучести, усталостный процесс начинается с кратковременной стадии циклической микротекучести (которая часто протекает в процессе вы-вода испытательной машина на заданную амплитуду нагружсния), а затем следует стадия циклического деформационного упрочнения (разупрочнения). Эту стадию следует рассматривать как конкуренцию двух кинетических процессов - пластической деформации, приводящей к деформационному упрочнению, и разрушения (по терминологии И.А. Одинга - упрочнения и разупрочнения). Поэтому в области циклического упрочнения (3-я стадия в периоде зарождения усталостных трещин, рис. 7) пунктирной линией отмечено геометрическое место точек, соответствующих началу появления поверхностных субмикротрещин размером 1 - 3 мкм. Склонность металлических материалов к циклическому упрочнению или разупрочнению определяется отношением предела прочности к условному пределу текучести. Известно, что все материалы с ов/а0,2 ^ 1,2 разупрочняются при циклическом деформировании,

Представленные выше уравнения были рассмотрены без наложения каких-либо ограничений на реализуемый процесс перемещения точек фронта трещины в направлении развития процесса разрушения материала. Формально любые кинетические процессы, описываемые уравнениями (4.20) и (4.21), подобны, а при равенстве управляющих параметров — эквивалентны. На самом деле, применительно к процессу распространения усталостных трещин необходимо ввести ограничение на условие эквивалентности кинетических процессов по реализуемому механизму роста трещины и условиям нагружения.

В связи с этим, если в двух опытах (при постоянной деформации и/или постоянной нагрузке) реализованы одинаковые параметры рельефа излома, а управляющие параметры этих кинетических процессов равны, то такие испытания или условия нагружения эквивалентны друг другу.

в летных часах или ПЦН, может колебаться от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч с начала эксплуатации и от нескольких десятков до нескольких тысяч после последнего ремонта двигателя. Такой разброс наработок свидетельствует не только о широком разнообразии причин возникновения трещин и кинетических процессов их развития в эксплуатации, но и говорит также о возможности пропусков имеющихся в дисках дефектов материала при изготовлении, а также указывает на вероятные пропуски трещин при контроле дисков в эксплуатации и при ремонте двигателей. Поэтому при проектировании компрессорных узлов двигателя необходимо, с одной стороны, учитывать возможности используемых средств контроля применительно к разным зонам дисков, с другой — совершенствовать методы и средства контроля дисков в различных их зонах, а также уточнять периодичность проведения контроля дисков по мере поступления из эксплуатации информации о длительности роста в них усталостных трещин.

Третья проблема — ускорение протекания диффузионных и кинетических процессов; для ее решения необходимы экспериментальные исследования.

В последние годы начала складываться общая феноменология кинетических процессов, описывающих переход систем из равновесного состояния в неравновесное. Выделяют три динамических режима:

Нетрудно показать, что чем выше температура, тем круче зависимость концентрации реагирующего вещества от времени, т. е. продолжительность реакции уменьшается с ростом температуры. Указанное обстоятельство приводит к сложному наложению кинетических процессов в тех случаях, когда реакция является многоступенчатой.

3. Характерные времена кинетических процессов на поверхности горения топлива малы по сравнению с характерным временем изменения давления в камере.

3. Характерные времена кинетических процессов на поверхности горения топлива малы по сравнению с характерным временем изменения давления в камере.

Преимуществами применения радиоактив* ных изотопов являются: высокая чувствительность обнаружения (например, можно обнаружить Ю"16 г 32Р), возможность наблюдения кинетических процессов между атомами одного и того же элемента (на-, пример, самодиффузии Fe в Fe), возможность использования в неразрушающем и непрерывном контроле измеряемых и регулируемых параметров.

Преимуществами применения радиоактивных изотопов являются: высокая чувствительность обнаружения (например, можно обнаружить Ю-16 г S2P), возможность наблюдения кинетических процессов между атомами одного и того же элемента (например, самодиффузии Fe в Fe), возможность использования в неразрушающем и непрерывном контроле измеряемых и регулируемых параметров.