Кинетических закономерностей

Таким образом, помимо формальной записи кинетических уравнений далее подразумевается, что они характеризуют процесс распространения усталостных трещин на определенном масштаб-

Первое уравнение синергетики выполняется в интервале (К^ - KIS), а в интервале (Kis - ^2з) реализуется второе уравнение синергетики. Это позволяет рассматривать каскад процессов роста трещины при изменении механизма роста трещины с помощью последовательности кинетических уравнений (4.47) с учетом граничных условий, определяемых физикой процесса роста трещин. Именно поэтому представило интерес рассмотреть имеющиеся экспериментальные данные по определению показателей степени в уравнении Париса, в которых предпринимались попытки выделения особых точек на кинетических кривых при исследовании сплавов на различной основе (табл. 4.3). В отобранных для анализа работах не ставилась задача построения единой кинетической кривой в виде последовательности дискретных переходов в связи со сменой механизмов разрушения. Поэтому критические точки СРТ или шага усталостных бороздок не были строго поставлены в соответствии со сменой механизма роста трещины. Вместе с тем проведенное обобщение свидетельствует о том, что последовательность в переходах через точки бифуркации в процессе роста усталостных трещин является устойчивой и в полной мере соответствует последовательности показателей степени тр: 4; 2; 4; — для последовательности развития трещин на микроуровне, мезо I и мезо II соответственно.

уровня напряжения, а размер субзерен, согласно [43, 44], — уменьшается. Поэтому можно считать, что размер субзерен уже входит в любое из рассмотренных выше кинетических уравнений через уровень напряжения. Его влияние на СРТ следует рассматривать через параметр порядка. Поскольку зависимость субзерен в области низкой деформации близка к квадратичной функции от уровня напряжения, то ее можно использовать для получения безразмерной зависимости СРТ от КИН.

нагружения в совокупности могут кардинально повлиять на механизм усталостного разрушения и привести материал к более или менее интенсивному процессу пластической деформации в момент подрастания трещины. Вот почему для анализа кинетики усталостных трещин в элементах авиационных конструкций необходимо рассмотреть последовательно одно- и многопараметрическое воздействия на материал для единого с позиций синергетики описания этого процесса. Оно основано на представлении об эквивалентных характеристиках силового воздействия, интегральной реакции материала на любое воздействие и поправочных функциях, входящих в управляющие параметры кинетических уравнений, описывающих эволюцию открытых систем.

Анализ кинетических уравнений свидетельствует о возможности увеличения скорости анодной реакции на'несколько порядков величины, как это наблюдалось экспериментально. Решающую роль в достижении экстремальных параметров анодной реакции (сдвиг стандартного потенциала на сотня милливольт и увеличение анодного тока в потенциостатическом режиме в десятки тысяч раз) играют деформационное упрочнение и образование дислокационных скоплений. Наоборот, пластическая деформация, не сопровождающаяся значительным деформационным упрочнением (стадия легкого скольжения I или заключительная стадия III) и образованием плоских дислокационных скоплений, не приведет к заметному-механохимическому эффекту.

Действительно, изменение электродного потенциала Лфст<: <С 10 мВ, поэтому в данном случае справедливо линейное приближение кинетических уравнений. По этой же причине концентрационная поляризация могла не учитываться и условия опыта соответствовали требованиям методики__Стер_на [50] для расчета скорости растворения по величине поляризационного сопротивления.

Анализ кинетических уравнений свидетельствует о возможности увеличения величины сщ,аси_Аншшж._?акции-^а не-

Действительно, изменение электродного потенциала Асрсг < < 10 мВ, поэтому в данном случае справедливо линейное приближение кинетических уравнений. По этой же причине концентрационная поляризация могла не учитываться и условия опыта соответствовали требованиям методики Стерна [56 ] для расчета скорости растворения по величине поляризационного сопротивления.

Адсорбция ингибитора на поверхности металла (увеличение Д^л и в ) и вытеснение сероводорода с поверхности металла (уменьшение [Н25]адс ) должны приводить к уменьшению i'c . Блокировка молекулами ингибиторов сероводорода, адсорбированного поверхностью, также должна уменьшать f , так как снижается эффективная концентрация HgS+. В присутствии в растворе ингибитора могут также измениться реакции, лежащие в основе кинетических уравнений. Ингибитор будет влиять как на кинетику реакции протонизации сероводорода (22), так и на кинетику реакции образования поверхностного катализатора (33). Препятствуя протеканию реакций (22) и (33), ингибитор будет уменьшать стимулирующее действие сероводорода.

Наблюдаемые значения параметра уравнения Пэриса Ь, представленные графически на нормальной вероятностной бумаге, удовлетворительно аппроксимируются прямой,что позволило выдвинуть гипотезу о нормальности закона распределения. Проверка этой гипотезы по критерию со2 [5] с уровнем значимости а ^ 0,3 подтверждает адекватность экспериментальных данных нормальному закону распределения параметра b кинетических уравнений (11) и (13).

Система кинетических уравнений для релаксационного процесса в модели двух состояний диполя без упрощающего предложения о "слабости" поля, как показано в /77/, может быть сведена к одному дифференциальному уравнению первого порядка:

Приведены результаты исследования кинетических закономерностей роста и природы интерметаллидных слоев, образующихся при насыщении тугоплавких металлов (Mo, W, Nb, Та) бериллием из паровой фазы при 1000— 1200° С в течение 1—6 часов. При бериллировании металлов в указанном интервале температур образуются все возможные по диаграмме состояния интерметаллидные фазы, за исключением Мо3Ве и ТаВе2, которые не наблюдаются в исследованной области температур. Бириллидные фазы возникают в виде отдельных слоев в последовательности от низших к высшим. Наиболее быстро процесс фазообразования протекает на поверхности тантала, наиболее медленно — на вольфраме. Установлено, что рост общей толщины слоя происходит на молибдене за счет МоВе2 и МоВе12 на вольфраме — WBe2 и WBe22, а на ниобии и тантале — за счет высшего бериалида МеВе12. Предполагается, что имеет место преимущественная диффузия бериллия через реакционный слой. Библ. — 8 назв., табл. — 1, рис. — 3.

При использовании периодического контроля решающее значение приобретает достоверность оценки кинетических закономерностей эксплуатационного роста трещин. Они устанавливаются на основе лабораторных методов исследования деталей после их разрушения в эксплуатации или после выявления в них трещин. На основании результатов такого исследования первоначально решается вопрос о целесообразности проведения разового контроля деталей на всем парке ВС. Этот вид контроля носит браковочный характер и во многих случаях связан с большими экономическими издержками, поскольку зоны контроля могут быть непригодны для контроля стандартными методами, и требовать разработки специальных методов контроля на открытых площадках прямо на стоянке ВС. Примером такой ситуации может служить контроль уха-подкоса основного шасси самолета Ту-154 [НО].

Применение синергетики к анализу эволюции открытой системы, которой является элемент кон-струкции-окружающая среда, для описания кинетических закономерностей развития усталостных трещин связано с необходимостью многопараметрического анализа структуры управляющих параметров. Распространение усталостной трещины происходит в материале, при описании свойств которого используются различные характеристики среды — металла.

Мультифрактальность и самоафинность рельефа излома подразумевает обоснование выбора метода определения размерности с учетом известных кинетических закономерностей роста усталостных трещин. Значение фрактальной размерности может находиться в интервале 1 < Df< 2 и 2 < Df< 3 при описании извилистости траектории линии трещины или поверхности разрушения соответственно. Вопрос об использовании того или иного значения фрактальной размерности может быть решен на основе известных закономерностей кинетики роста усталостных трещин в металлах. Поэтому перейдем к рассмотрению единого синер-гетического описания этого процесса с использованием фрактальной размерности.

Следует иметь в виду, что окиеление одного и того же металла при разных температурах подчиняется различным закономерностям. Для большинства металлов наблюдается следующая последовательность смены кинетических закономерностей: при относительно низких температурах — логарифмическая, в промежуточной области температур — параболическая, при высоких температурах — линейная. Значительно реже встречаются другие закономерности (паралинейная, обратная логарифмическая и др.), на анализе которых мы не будем останавливаться.

В ряде работ на различных металлах и сплавах проводились исследования зависимости т от напряжения [1—4] и температуры [4—8]. Было найдено, что с ростом температуры величина т уменьшается от 1 до 0, но значения 1, 2/3, 1/2 являются наиболее характерными в том смысле, что они сохраняются в значительных интервалах Г и ст. Переход же между этими значениями происходит в сравнительно узких температурных диапазонах [8]. Физическая интерпретация уравнения (1) для т, равных 1, 2/3 и 1/2, дана в работах [9—11]. Однако вопрос об областях существования различных значений т (т. е. о границах применимости известных кинетических закономерностей) остается мало изученным. Из-за влияния на процесс ползучести многих факторов, относительная роль которых зависит от условий испытания, результаты исследований различных авторов трудносопоставимы.

Исследована кинетика ползучести на первой стадии алюминия марки А1 в температурном диапазоне 20—280 "С при различных уровнях приложенного напряжения. Найдено, что в координатах напряжение — температура испытания четко выделяются граничащие между собой и осью температуры три области, в каждой из которых наблюдается одна из известных кинетических закономерностей. С ростом температуры логарифмическая ползучесть (первая область) сменяется кубической закономерностью Андраде (вторая область), а кубическая — квадратичной Андраде (третья область). С ростом напряжения температурный интервал кубической зависимости растет за счет первой области. Температура перехода от кубической к квадратичной не зависит от напряжения и примерно равна 0,5 температуры плавления. Энергия активации ползучести во второй и третьей областях линейно уменьшается с ростом напряжения. Результаты исследований рассматриваются с точки зрения вопроса о ведущей роли сдвиговых или диффузионных процессов.

Научно-теоретической базой для дальнейшего развития исследований в области высокотемпературного воздействия водорода на металлы и сплавы явились работы, выполненные в свое время в Государственном институте высоких давлений (Ленинград) Алексеевым, Остроумовым [18], Колбиньш [19 ], Ипатьевым и сотр. [ 20, 21], Перминовым [22], впервые создавших комплекс экспериментальных установок для изучения поведения металлов при высоких температурах и давлениях газов. Из зарубежных ученых наибольший вклад в развитие теории водородной коррозии и установление кинетических закономерностей соответствующих процессов внесли Баукло [23], На-уманн [24,25 1, Нельсон [26, 27, 28].

Предлагаемые некоторые новые положения выдвигаются с учетом результатов авторадиографических и элек-тронномикроскопических исследований структуры металла в течение индукционного периода, основных кинетических закономерностей обезуглероживания стали, выяснения влияния различных факторов на процесс обезуглероживания стали, равно как и результатов электронномикроско— пичёских и металлографических исследований структуры обезуглероженной стали и влияния легирующих элементов на водородостойкость сталей.

усовершенствованием процессов объемной термической обработки на основе изучения кинетических закономерностей превращения аустенита при охлаждении;

Изучение процессов распада переохлажденного аустенита и, особенно, изучение природы и кинетических закономерностей мартенситного превращения уже в послевоенные годы позволили разработать и внедрить в производство новый технологический процесс низкотемпературной обработки (обработки холодом) [64] деталей машин и инструментов, изготовляемых из сталей, имеющих температуру конца мартенситного превращения ниже нуля (шарикоподшипниковые стали типа ШХ-15, быстрорежущие стали и др.). Приоритет в открытии способа обработки металлов принадлежит советским ученым.