Материалов существенное

Закомерности разрушения неоднородных металлических материалов существенно зависят от особенностей ИХ строения, прежде всего от границ раздели между структурными .элементами и фазами. Особый инте]>сс представляют измерения влияния структуры на деформационное поведение пористых металлов, которые могут рассматриваться как специфический предельный случай резко неоднородной среды с максимально различающимися свойствами компонентов (металлического каркаса и парового пространства). Традиционное описание деформационной структуры такого материала не всегда дает возможность для установления корректных зависимостей между механическими и прочностными свойствами и параметрами структуры. Это делает весьма актуальным привлечение методов фрактальной геометрии. В нистоищей работе на примере пористого железа проводится фрактальный анализ границ раздела в заиисимоети от интегральной пористости, задавшейся в широком интервале от 0 до 60%, и степени деформации, изменявшейся от 3% до стадии разрушения.

Ряд материалов, например, чугун, стекло, каменные материалы, кирпич, бетон относятся к так называемым хрупким материалам. Диаграмма растяжения таких материалов существенно отличается от диаграмм пластичных материалов. На рис. 2.94 показан примерный вид диаграммы растяжения чугуна. К характерной особенности всех хрупких материалов можно отнести разрушение образцов при ничтожно малых остаточных деформациях. На диаграмме растяжения почти не получается прямолинейного участка, искривление начинается при сравнительно небольших напряжениях, но сами деформации незначительны, так что отклонение от закона Гука невелико, поэтому в практических расчетах это отклонение не учитывается. При приближении к пределу прочности кривая быстро отклоняется вправо и происходит хрупкое разрушение образца.

Триботехнические характеристики материалов существенно зависят от температуры окружающей среды. На рис. 1.2 приведены температурные зависимости коэффициента трения и интенсивности изнашивания некоторых композиций при трении по стальному закаленному контртелу из стали 45 без смазки при давлении 3 МПа и скорости скольжения 1 м/с.

Контроль ферромагнитных материалов существенно затрудняется вариациями магнитных свойств, вызванными небольшими отклонениями химического состава, структуры, режима термической обработки и т. д. Для стабилизации магнитных свойств используют подмагничивание сильным постоянным магнитным полем. При этом уменьшаются полезные сигналы и помехи, но отношение сигнал/помеха обычно возрастает.

та армирования и коэффициентов армирования в направлениях 1 и 2. Коэффициенты армирования в направлении 3 различались примерно в 2 раза. Различие в значениях коэффициентов армирования (Х3 этих материалов существенно влияет на значения модуля упругости Ег. Заметного расхождения в значениях остальных упругих характеристик рассматриваемых материалов не наблюдается. Это свидетельствует о том, что при малых долях армирования в направлении 3 по отношению к двум другим, определяющими факторами всех упругих характеристик, кроме модуля упругости Ez, являются коэффициенты армирования в двух других

Поведение анизотропных и изотропных материалов существенно различается. Это различие наилучшим образом иллюстрируется на простых примерах, некоторые из которых приведены ниже.

При обсуждении критериев разрушения композиционных материалов необходимо иметь полное представление о природе рассматриваемых явлений и определить понятие «разрушение» в том смысле, в котором оно обычно используется при анализе этих материалов. Прочность слоистой структуры — это ее способность выдерживать заданный уровень термомеханического нагружения без разрушения. Поэтому разрушение будем рассматривать как предел несущей способности материала при всех возможных напряженных состояниях. 'Предельные состояния могут быть представлены аналитически для данного материала поверхностью разрушения. Как и для металлов, под пределом текучести слоистой структуры будем понимать уровень напряжений, соответствующий началу неупругого деформирования, микроструктурный механизм которого для металлов и композиционных материалов существенно различен. Растрескивание — это мгновенное образование свободных поверхностей в материале, которое может ускорить его разрушение. Различать эти понятия необходимо для понимания построения и последующего применения критериев прочности композиционных материалов.

С тех пор как была выполнена эта работа, область применения композитных материалов существенно расширилась. Поэтому сейчас предлагается различать пять основных типов нестабильности поверхности раздела. Первый тип нестабильности имеет ту же причину, что и перестаривание дисперсионно-твердеющих сплавов. Основными механизмами нестабильности этого типа, идентичной физико-химической нестабильности по Паррату [30], являются растворение и осаждение. Второй тип нестабильности связан с растворением без последующего повторного выделения. В качестве примера такой системы ;может служить ниобий, упрочненный вольфрамовой проволокой. Третий тип нестабильности обусловлен непрерывно протекающей реакцией на поверхности раздела в композитах III класса. Нестабильность, аналогичная этой, но вызванная реакциями обмена, составляет четвертый тип. Нестабильности третьего и четвертого типа подобны химической нестабильности по Байлсу и др. [5]. Пятый тип является новым в классификации. Эта нестабильность, связанная с разрушением

Кремнийорганические смолы. Кремнийорганические смолы, используемые при изготовлении слоистых пластиков, покрытий и изоляционных материалов, существенно не изменяются при дозах 109 или 1010 эрг/г, а с надлежащим наполнителем удовлетворительно работают при дозах 1011 эрг/г. В последнем случае слегка ухудшаются только диэлектрические свойства.

Ударно-абразивное изнашивание не имеет прямой связи с твердостью изнашиваемой поверхности. Влияние твердости на износостойкость определяется рядом факторов и прежде всего единичной энергией удара. При прочих равных условиях износостойкость материалов существенно зависит от единичной энергии удара. Следовательно, твердость сталей в условиях ударно-абразивного изнашивания не является основным критерием, определяющим их износостойкость.

Износ при ударно-абразивном изнашивании не имеет прямой связи с твердостью изнашиваемой поверхности. Характер влияния твердости на износостойкость определяется рядом факторов и, прежде всего, единичной энергией удара. При прочих равных условиях износостойкость материалов существенно зависит от единичной энергии удара. При изменении удельной энергии единичного удара возможны две принципиально различные зависимости износостойкости материалов от их твердости: линейная связь между износостойкостью и твердостью (см. рис. 74) и неизменность износостойкости материалов при значительном изменении их твердости.

Концентрация напряжений по-разному влияет на прочность пластичных и хрупких материалов. Существенное значение при этом имеет и характер нагрузки. Если взять пластичный материал, нагруженный статически, то при увеличении нагрузки рост наибольших местных напряжений при достижении предела текучести приостанавливается вследствие местной текучести материала, а в остальной части поперечного сечения напряжения будут возрастать. Следовательно, пластичность материала способствует выравниванию напряжений. Когда напряжения достигнут предела текучести по всему сечению, их распределение можно считать равномерным. Отсюда можно сделать вывод о том, что при статической нагрузке пластичные материалы малочувствительны к концентрации напряжений. Влияние концентрации напряжений не учитывается в случае статического нагружения при расчетах на прочность заклепочных и резьбовых соединений, а также других деталей подобного рода, изготовляемых из пластичных материалов.

Этот вид изнашивания наблюдается на рабочих органах почвообрабатывающих, дорожных и строительных машин, ковшей экскаваторов и канавокопателей и т.д. Износостойкость деталей при этом виде абразивного изнашивания прямо пропорциональна твердости их материалов. Существенное влияние на величину износа оказывает степень насыщенности массы абразивными частицами. В каждом конкретном случае существует определенная насыщенность массы абразивными частицами, при которой износ материала достигает максимума. Различные грунты имеют различную изнашивающую способность. Если принять изнашивающую способность глинистых грунтов за 1, то для песчаных она будет 1,5; для суглинистых 1,9; для супесчаных 2,3.

Расчет на выносливость. Для валов и осей, подверженных воздействию длительных переменных нагрузок, производится расчет на выносливость. В связи с тем, что на усталостную прочность материалов существенное влияние оказывает концентрация напряжений, масштабный фактор и состояние поверхности (чистота, упрочнение), расчет на выносливость ведется после окончания полного конструирования вала (оси) и носит характер проверочного расчета для определения фактического коэффициента запаса прочности и сопоставления его с допускаемым значением. Поэтому расчету на выносливость должен предшествовать, предварительный расчет на статическую прочность.

5. Влияние на износ структуры материалов. Существенное влияние на износостойкость оказывают структура, химический-состав и вид термообработки материалов,,-;:. ; :, :

балок из изотропных материалов. Существенное отличие, однако, заключается в том, что материал является анизотропным и учитывается взаимодействие между изгибом, растяжением и сдвигом.

На химическую стойкость полимерных материалов существенное влияние оказывает и наполнитель, причем важны не только стойкость в среде собственно наполнителя, но и его влияние на граничные слои полимера.

СПЕ ЧЕННЫЙ А Л Ю М И Н И Е В Ы И СПЛАВ (САС) — алюминиевые материалы, получаемые из легированных алюминиевых порошков или из смеси порошков алюминия с порошками легирующих элементов путем брикетирования, спекания и деформирования. Порошки для получения САС можно изготовлять методом распыления расплавленных алюминиевых сплавов или путем смешения легирующих элементов (в виде порошков) с окисленным алюминиевым порошком или пудрой. Для нек-рых материалов существенное влияние на св-ва оказывает метод получения порошков. Технология получения полуфабрикатов из САС в качестве одной из схем включает след, операции: приготовление порошков, их брикетирование на прессах, спекание полученных брикетов и горячее прессование (выдавливание) на требуемые полуфабрикаты или заготовки с обработкой давлением. САС изготовляются в случаях, когда для получения материалов с особыми физич. св-вами (низкие а и Л) требуется введение такого количества легирующих элементов, к-рое затрудняет или не дает возможности обычным способом отлить такие сплавы.

На свойства неметаллических материалов существенное влияние оказывают их структура — аморфная или кристаллическая и особенности физического строения. Как правило, наличие кристаллической структуры, обусловленной упорядоченным расположением элементарных структурных единиц относительно друг друга, способствует увеличению плотности и повышению механических свойств материалов, повышению их устойчивости к атмосферным воздействиям и к агрессивным средам, а также определяет более четкий характер температурных интервалов их фазовых превращений (tcm, tM, tKun и т. п.).

Основные закономерности, описывающие кинетику циклической и односторонне накапливаемой деформаций основаны на принципе обобщенной диаграммы циклического деформирования, а их форма в виде уравнений (2.10) и (2.18) относится к случаю симметричного нагружения. Вместе с этим известно, что изменение асимметрии нагружения приводит к тому, что равные с симметричным нагруженном амплитуды напряжений снижают сопротивление деформированию материала в этих условиях [1]. Если для циклически упрочняющихся материалов этот эффект выражен незначительно и в первом приближении для оценки кинетики деформаций могут быть использованы лишь амплитудные значения действующих напряжений и деформаций, то для циклически стабильных, а тем более разупрочняющихся материалов существенное значение имеют и средние напряжения цикла. В этой связи расчет кинетики деформаций основывается на приведенных значениях напряжений и деформаций [1], причем последняя в виде

Граница между резиной и эпоксидной смолой прослеживается слабо ввиду близости ТФХ этих материалов. Существенное отклонение К в отрицательную область имеет место для границы раздела резина-воздух. В свою очередь более теплопроводная сталь вызывает отклонение К в положительную область.

Существенное повышение требований по обеспечению несущей способности машин и конструкций, как отмечалось выше, связано с интенсивным развитием в последние десятилетия криогенной техники. При этом одним из основных путей повышения несущей способности явилось применение специальных конструктивных форм и соответствующих материалов, увеличивающих сопротивление хрупкому разрушению.