Коэффициенты торможения

Здесь следует также рассмотреть несимметричное распределение напряжений вследствие различных упругих свойств двух фаз, так как в большинстве композитов трещины, связанные счас-тицами, возникают в процессе нагружения. На рис. 14 схематически показан характер распределения растягивающих напряжений и возможные места расположения трещины для случаев Ер > Ет и Ет > Ер. Если коэффициенты термического расширения обеих

Для понимания условий зарождения разрушения в материалах, армированных волокнами, оказывается крайне полезным иметь хотя бы качественное представление о распределениях напряжений и деформаций, возникающих под действием внешней приложенной нагрузки в структуре из близко расположенных параллельных волокон, погруженных в матрицу. Хотя волокна и матрица сами по себе могут рассматриваться как упругие изотропные и однородные тела, их модули Юнга, коэффициенты Пуассона и коэффициенты термического расширения весьма различны, поэтому, когда композит в целом подвергается изменению температуры или простому одноосному нагружению, в силу условий неразрывности на микроуровне возникают сложные напряженное и деформированное состояния. Исследователи, изучавшие композиты, давно это учитывали, однако уточненные решения были получены численными методами лишь после появления мощных вычислительных машин (например, [16]).

Установлено, что коэффициенты термического расширения однонаправленного композита в осевом направлении отрицательны и малы по абсолютной величине, а в поперечном направлении принимают большое положительное значение. Совместное влияние анизотропии и низкой прочности при поперечном растяжении вызывает возникновение температурного растрескивания в ортогонально армированных пластиках в результате их охлаждения ниже температуры отверждения.

— коэффициенты термического расширения 366

Величина Rfi = RH(l) есть обычное упругое решение, в котором упругие константы и коэффициенты термического расширения заменены их вязкоупругими аналогами — функциями приведенного времени. Допустим, например, что необ-

RHm — квазиупругое решение, в котором ««AT1 =1 и коэффициенты термического расширения волокон приняты равными нулю;

Квазиоднородный подход, не обеспечивая глубокого понимания поведения композита, не позволяет учесть ряд его особенностей. Например, композиты могут проявлять свойство ползучести при отсутствии каких-либо нагрузок в направлении армирования. Коэффициенты термического расширения композитов зависят в ряде случаев от времени и температуры, хотя составляющие их компоненты такими свойствами и не обладают [12]. Подобное явление связано с релаксацией термических напряжений в полимерной матрице.

Анализ микронапряжений методом конечных элементов .легко включить в процедуру анализа слоистой среды. При этом метод конечных элементов позволяет сразу же получить модули упругости и коэффициенты термического расширения слоя как самостоятельного материала. Далее при помощи анализа слоистой среды определяют напряжения в слоях композита. Последующий анализ напряжений в системе волокно— матрица дает возможность уточнить поле микрона-лряжений в компонентах.

ционной температуры. В некоторых случаях величина этих напряжений такова, что они могут вызвать повреждение композита, обычно выражающееся в виде расслоений. Если известны коэффициенты термического расширения однонаправленного композита во всем рассматриваемом диапазоне температур, для расчета осредненных термических микронапряжений в слоистом композите можно использовать линейный анализ слоистой среды. Используя затем зависимости

о(е) для слоя как самостоятельного материала, можно получить осредненные напряжения в каждом слое. Если известны коэффициенты термического расширения волокон и матрицы, то при помощи метода конечных элементов для системы волокно—матрица можно более точно оценить эти характеристики однонаправленного материала и использовать их в анализе слоистой среды в качестве основы для детального исследования распределения напряжений.

сти при комнатной температуре для волокон и матрицы приведены в табл. 7.2. Коэффициенты термического расширения

КОЭФФИЦИЕНТЫ ТОРМОЖЕНИЯ (ИНГИБИРОВАНИЯ)

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-

Из табл. 2 следует, что коэффициенты торможения кислотной коррозии цинка и железа одним и тем же ингибитором — хлоридом Л/-децил 3-окси пиридиния (ДЗОП) примерно одинаковы.

коэффициенты торможения, наблюдающиеся при введении одного и того же ингибитора (ДЗОП), практически одинаковы для цинка и железа. Такие результаты свидетельствуют о проявлении специфической адсорбции 1 рода и подтверждают обоснованность применения метода модельного электрода.

Обычно в условиях коррозии выделение водорода лимитируется кинетическими ограничениями, а восстановление кислорода — диффузионными. Как уже отмечалось выше, в присутствии индивидуальных адсорбционных ингибиторов следует ожидать значительно более эффективного подавления процесса выделения водорода, т. е. уменьшения величины г'н2- Поэтому большинство катионноактив-ных ингибиторов (пиридины, амины и др.) оказываются менее действенными в условиях смешанной или кислородной деполяризации, чем при коррозии с чисто водородной деполяризацией, а экспериментальные коэффициенты торможения соответственно ниже, чем рассчитанные по уравнению (59). Значения ур, совпадающие с

Наиболее интересные результаты были получены при использовании комбинированных ингибиторов — соли тяжелого металла и поверхностно-активного органического вещества (табл. 23). Оказалось, что почти всегда ингибирующий эффект смеси двух добавок (неорганической и органической) выше ингибирующего эффекта любой из добавок в отдельности. Для добавок К и ПМФХ в комбинации со всеми из изученных солей тяжелых металлов экспериментально установленные коэффициенты торможения (von) приблизительно равны произведению частных коэффициентов ингибирования унеорр

Пути воздействия ингибиторов на коррозионные процессы. Результативный и частные коэффициенты торможения (ингибирования) ...................... 21

Коэффициенты торможения, рассчитанные по этим уравнениям Для замещенных пиридина в интервале концентраций 6-10~3—10-'М показали удовлетворительное согласие с опытом.

В присутствии ингибиторов БА-6 и ТЭА-1 наблюдается значительное торможение выхода ионов железа и марганца. Коэффициенты торможения выхода ионов железа в присутствии этих ингибиторов примерно одинаковы (5—6,5), для марганца они несколько ниже (3—5). И те и другие мало зависят от напряжения. Для хрома коэффициенты торможения этими ингибиторами значительно ниже и составляют 1,5—1,7 для БА-6 и 2,5—3,0 для ТЭА-1. Визуально* на поверхности стали в присутствии этих ингибиторов питтинги не наблюдались.

ТАЁЛИЦА 33. ВЛИЯНИЕ ИНГИБИТОРОВ (2* Г/Л -НА ЧИСЛО ЦИКЛОВ ДО РАЗРУШЕНИЯ N СТАЛИ 20 В 5 М НС1, КОЭФФИЦИЕНТЫ ТОРМОЖЕНИЯ УСТАЛОСТНОГО РАЗРУШЕНИЯ а И КОРРОЗИИ V [131]

В ЗМ H2SO4 наиболее эффективны модификации ингибитора ХОСП-10 — ХОСП-А и ХОСП-Н, БА-6 и КИ-1, наименее КПИ-3. Коэффициенты торможения усталостного разрушения в серной кислоте менее высокие, чем в других кислотах и для наиболее эффективных ингибиторов серии ХОСП составляют 5—8,2. Способность ингибиторов ХОСП и БА-6 тормозить усталостное разрушение объясняется авторами возможностью этих ингибиторов значительно подавлять наводороживание.