Материалов отношение

В пределах каждой группы материалов отмечается зависимость между коэффициентом концентрации напряжений и прочностью. Как правило, концентрация напряжений тем больше, чем выше прочность материала и чем ближе предел текучести к пределу прочности. Однако существуют отклонения от этого правила. Так, у сталей с мартенситной и троостит-ной структурой (закалка соответственно с низким и средним отпуском) концентрация напряжений меньше, чем у более мягких сталей с сорбитной и сорбитно-перлитной структурой (улучшенные и нормализованные стали).

Перспективность применения комплексных методов упрочняющей обработки инструментальных материалов отмечается в работах А.С. Верещаки с соавт. [92, 118], С.Н. Григорьева [123-125], В.П.Табакова [126-127], И.А. Сенчило с соавт. [128-131]. Развиваемые концепции основываются на использовании в качестве основного модифицирующего элемента износостойких покрытий и связаны с задачами улучшения качества самих покрытий и повышения адгезии покрытия с твердосплавной матрицей. При этом основными направлениями повышения эксплуатационных свойств инструментальных материалов являются:

У металлов модуль Юнга практически не зависит от структуры и термической обработки и определяется только прочностью межатомных связей. Легирование и пластическая деформация также не оказывают заметного влияния на модуль упругости. При нагреве материалов отмечается падение величины Е, причем между температурным коэффициентом модуля Юнга и термическим коэффициентом линейного расширения наблюдается прямая зависимость. Это связано с увеличением расстояния между атомами в кристаллической решетке из-за роста температуры, а следовательно, и уменьшением сил межатомного взаимодействия.

Для производства грузовых автомобилей характерны сравнительно нечастые изменения конструкций и относительно небольшие рынки сбыта. Обычно производство 10 000 единиц в год, включая многочисленные вариации базовой модели, считается значительным. Стоимость оборудования для таких масштабов более существенна в сравнении с крупносерийными производствами легковых автомобилей. По этим причинам упрочненные стекловолокном полиэфирные смолы можно считать весьма привлекательным материалом для изготовления кабин грузовиков, крыльев, капота, дверей и т. д., а именно в этом направлении применения композиционных материалов отмечается наибольший прогресс.

Графитовые волокна считаются пригодными для фюзеляжа и законцовок крыла планера «Концепт-70», выпускаемого фирмой Berkshire Manufacturing (Окридж, Нью-Джерси). В работе Хют-тера [10] проведено сравнение экономии массы различных деталей военных и гражданских самолетов, сконструированных и изготовленных из композиционных материалов; отмечается, что при использовании эпоксидного углепластика для лонжеронов крыла планера экономия массы составит 50%. Снижение массы и повышение жесткости позволяют достичь более высоких аэродинамических качеств, увеличить дальность и повысить экономичность как пассажирских, так и транспортных самолетов.

Вязкость разрушения материала ВИ+ВД в закаленном состоянии определяли при комнатной температуре и при 4 К (см. табл. 3). При снижении температуры до 4 К вязкость разрушения уменьшается всего на 11 % по сравнению с комнатной температурой. Такое поведение типично для материалов аустенитного класса, у которых вязкость разрушения остается практически постоянной при изменении температуры от комнатной до 4 К. Эта характерная черта аустенитных материалов отмечается и в работе [12], авторы которой наблюдали снижение вязкости разрушения на 8 % у сплава Inconel X750 после закалки и двухступенчатого старения при снижении температуры от комнатной до 77 К. В работе [13] также установлена незначительная чувствительность вязкости разрушения листов и сварных соединений сплава Inconel 718 к изменению температуры.

В пределах каждой группы материалов отмечается зависимость между коэффициентом концентрации напряжений и прочностью. Как правило, концентрация напряжений тем больше, чем выше прочность материала и чем ближе предел текучести к пределу прочности. Однако существуют отклонения от этого правила. Так," у сталей с мартенситной и троостит-ной структурой (закалка соответственно с низким и средним отпуском) концентрация напряжений меньше, чем у более мягких сталей с сорбитной и сорбитно-дерлитной структурой (улучшенные и нормализованные стали). i На рис. 176, а (случай растяжения бруса с поперечным отверстием) приведены теоретический и эффективные коэффициенты концентраций (кривые 1~3) в функции отношения d/B (где d — диаметр отверстия, В - ширина бруса). Эффективные коэффициенты концентрации напряжений по величине и характеру зависимости от d/B отличаются от теоретиче-

Введение металлических наночастиц для изменения электропроводности и прочности широко применяется в полимерном материаловедении. Спектр использования этих материалов весьма широк — нагреватели, уплотнители, измерительная техника, антистатические изделия, в том числе для медицинских целей, кабели, экраны от электромагнитного излучения и др. Варьирование размера частиц позволяет существенно менять порог перко-ляции, т.е. концентрацию проводящего компонента, при которой наступает резкое повышение электропроводности. Существенное увеличение электропроводности полимерных материалов отмечается при добавлении углеродных нанотрубок.

Часть II знакомит читателей с отдельными видами коррозии, имеющими место в природных и технологических средах. В ряде случаев решающее влияние на характер и скорость коррозионных разрушений оказывает кристаллическая и фазовая структура металлических материалов. Отмечается глубокая взаимосвязь науки о коррозии, физики металлов и металловедения.

В части 6 данного стандарта описан метод, позволяющий оценить относительную способность материалов к горению, согласно которому определяется количество тепла, выделившегося при горении материала в течение 20 мин по сравнению с негорючим асбестом. Результаты этого метода испытаний учтены при классификации материалов, приведенной в BS 476, часть 5: «Определение воспламеняемости материалов». Отмечается, что легковоспламеняющиеся материалы с низким тепловым эффектом горения, определенным в соответствии с BS 476, часть 6, являются менее опасными. «Негорючие» полиэфиры относятся к классу «трудно воспламеняющихся материалО'В», обозначаемых буквой Р, в отличие от «легковоспламеняющихся материалов», обозначаемых буквой X.

Перспективность применения комплексных методов упрочняющей обработки инструментальных материалов отмечается в работах А.С. Верещаки с соавт. [92, 118], С.Н. Григорьева [123-125], В.П. Табакова [126—127], И.А. Сенчило с соавт. [128-131]. Развиваемые концепции основываются на использовании в качестве основного модифицирующего элемента износостойких покрытий и связаны с задачами улучшения качества самих покрытий и повышения адгезии покрытия с твердосплавной матрицей. При этом основными направлениями повышения эксплуатационных свойств инструментальных материалов являются:

ГИБКОСТЬ СТЕРЖНЯ в сопротивлении материалов — отношение приведённой длины стержня к наименьшему радиусу инерции его поперечного сечения. Характеризует способность стержня сопротивляться потере устойчивости при продольном изгибе.

При проведении испытаний на изгиб особое внимание следует уделять выбору отношений длины пролета к толщине образца. Для современных композиционных материалов отношение при определении предела прочности составляет приблизительно 25—45.

Это отношение не зависит от значения постоянной В и от величины радиуса вершины трещины, что позволяет исключить две неопределенные величины, привлекаемые теорией. Для типичных значений свойств материалов отношение равно 5, что согласуется с величинами 0,1 и 0,5 мкм на рис. 3. Это отношение должно оставаться постоянным и при других значениях первой критической толщины, однако для матриц Ti40A и Т175А были получены значения соответственно 2 и 1,7. С точки зрения Меткалфа [18], предположение о неразвивающейся трещине было «наиболее серьезным источником ошибки, особенно по достижении второй критической толщины 0,5 мкм, «огда из-за диссипации упругой энергии трещина, зародившаяся в дибориде, распространяется, по всей вероятности, через волокно». С учетом этого замечания отношение второй и первой критических толщин должно быть меньше.

Космической программой предъявляются самые высокие требования к работоспособности и надежности конструкционных материалов. Отношение массы ракеты-носителя к полезной массе, выведенной на околоземную орбиту, в среднем составляет 100 : 1, тогда как для лунной орбиты оно в среднем равно 600 : 1. Стоимость вывода па орбиту одного килограмма полезной массы принято оценивать в 37,5 — 75 тыс. долларов.

При выводе этой формулы были сделаны допущения, одно из которых as/E = 3-Ю"3, где as — предел текучести; Е — модуль упругости. Однако отношение аа/Е ^= const, так как при практически стабильном для многих материалов Е as может меняться в широких пределах. Так, модуль упругости для сталей разного состава изменяется от 2,0-106 до 2,1-10* кгс/см2, а предел текучести — от 19 (для углеродистой стали) до 130 кгс/мм2 (для легированной). Для других материалов отношение предела текучести к модулю упругости тоже не всегда постоянно, поэтому коэффициент пропорциональности в уравнении (4.2) может существенно меняться [133].

Коэффициенты использования формовочных материалов (отношение чистого веса детали к весу израсходованного на ее изготовление сырья) весьма прогрессивны и колеблются для разных методов переработки (по проектным данным) в след, пределах: компрессионное прессование 0,89— 0,92, литье под давлением 0,93—0,95, экструзия шлангов и труб 0,92—0,95, вакуум- и пневмоформование 0,95.

Для данного материала и группы аналогичных материалов •отношение упругих деформаций облученного и исходного образцов при разрушении равно единице при низкой температуре облучения и меньше единицы для температуры облучения выше 300° С.

Из таблицы видно, что для графитированных материалов характерно более значительное изменение твердости по сравнению с неграфитированными. Для температуры обработки 2000° С отношение Я0бл/#исх минимально, подобно тому как это имеет место при изменении модуля упругости.

При проведении испытаний на изгиб особое внимание следует уделять выбору отношений длины пролета к толщине образца. Для современных композиционных материалов отношение при определении предела прочности составляет приблизительно 25—45.

Обычно на практике при испытаниях теплозащитных материалов отношение d/D лежит в пределах 1—1,5.

и Х18Н10Т при запасе прочности по пределу текучести ст0,2, равном 1,5, долговечность получается не менее 104. При температурах интенсивного деформационного старения сталей типа 22к и Х18Н10Т и соответствующих запасах статической прочности по пределу текучести долговечность при мягком нагружении увеличивается. При тех же относительных напряжениях для циклически разупрочняющейся стали ТС в рассматриваемом диапазоне температур минимальные долговечности получаются на порядок меньше, чем для сталей 22к и Х18Н10Т. Если учитывать, что для циклически разупрочнянщихся материалов отношение предела текучести к пределу прочности обычно превышает 0,65, то минимальные значения допускаемых напряжений для них получаются не по пределу текучести, а по пределу прочности. Поэтому долговечность для этих сталей при номинальных допускаемых напряжениях, устанавливаемых по пределу прочности (например, при иа = 2,6), оказывается больше, чем при номинальных напряжениях по пределу текучести.