Механическое нагружение

В быстрорежущие стали частицы карбида титана вводятся для замены дефицитных и дорогостоящих элементов W и Мо, которые упрочняют быстрорежущую сталь путем выделения их дисперсных износостойких соединений с углеродом. Механическое легирование вместе с экструзией позволяет добиться хорошей гомогенности распределения TiC в стальной матрице.

Порошки сплавов, упрочняемых дисперсными оксидами (УДО), получают по отличающейся от описанных выше технологий методом механического легирования, что предполагает совершенно другой подход к способам получения гомогенных порошков. Механическое легирование представляет собой твердофазный (т.е. протекающий без плавления) процесс, в котором частицы исходных компонентов или готовой лигатуры и частицы оксидов в заданной пропорции перемешиваются в мощной шаровой мельнице. Размер частиц смеси лигатуры колеблется от 2 до 200 мкм. Частицы оксидов обычно имеют размер меньше 10 мкм [10]. Во время помола энергия мельничных шаров либо диссипирует в тепло, либо — при столкновениях шаров с частицами порошка — передается этим частицам. Взаимные столкновения частиц приводят к их слипанию, пластической деформации и растрескиванию. Так как процесс помола проводят в инертной среде, то и слипание и растрескивание частиц происходит по атомарно-чистым поверхностям. Продолжительность процесса дробления достаточно велика (до 24 ч), поэтому до того, как будет получен мелкодисперсный гомогенный порошок, каждая частица испытает большое число столкновений. Рентгенографический анализ соответствующим образом измельченного порошка свидетельствует о наличии одной кристаллической структуры с промежуточными относительно составляющих порошок элементов параметрами [11]. Введение в порошок очень мелких

Наконец мы можем наблюдать начало довольно широкого применения сплавов, упрочняемых дисперсными частицами оксидов; для производства этих сплавов используют также комплекс методов легирования и обработки, созданных за прошедшие годы. Механическое легирование (с использованием тонкодисперсных полностью легированных порошков) и быстрая кристаллизация позволят применять сплавы на основе Ni и Со, упрочненные дисперсными оксидными частицами, при температурах, не превышающих 1100 °С.

В монографии изложены принципы синергетики и теория фрактальных структур, на основе которых рассмотрена методология управления структуро-образованием в сплавах с использованием неравновесных и самоорганизующихся технологий (инжекционная металлургия, сверхбыстрая закалка, электростимули-рованная прокатка, высокоскоростное пластическое'упрочнение поверхности, механическое легирование и др.). Дана классификация сплавов по степени неравновесности их исходного состояния; с позиций нелинейной динамики проанализированы процессы пластической деформации и разрушения. На основе установленной взаимосвязи размерности самоподобия фрактальных структур, золотой пропорции и механических свойств сплавов развиты подходы к определению характеристик прочности и трещиностойкости в точках бифуркаций.

В книге рассмотрены методы повышения степени неравновесности системы — инжекционная и ультразвуковая обработка расплавов, комплексное легирование, сверхбыстрое охлаждение жидкого металла (аморфные сплавы), электростимулированная прокатка, негидростатическое сжатие (механическое легирование) и др. Оптимизация физико-химических процессов получения сплавов в неравновесных условиях связана с установлением параметров неустойчивости системы. В книге предлагается метод многопараметрической оптимизации фрактальной структуры конструкционных сплавов, позволяющий учесть наиболее благоприятное сочетание прочности и пластичности материала для будущих условий его службы. Заслуживает внимание и метод прогнозирования характеристик жаропрочности, трещиностойкости и хладостойкости на основе данных традиционных испытаний на растяжение и усталость гладких образцов.

Механическое легирование (МЛ) — экстремальная технология получения сплавов с использованием компонентов в виде разнородных порошков, подвергаемых негидростатическому сжатию в специальных аппаратах. Это позволяет создавать сугубо неравновесные условия получения сплавов из компонентов, которые в равновесных условиях не взаимодействуют друг с другом,

Механическое легирование может осуществляться с использованием различного оборудования для измельчения с помощью шаров: вибромельниц, высокоскоростных смесителей и аттриторов [507, 508]. В настоящее время наиболее широкое применение получили мельницы, работающие при частоте вращения 150—1000 об./мин [508].

Механическое легирование является тем методом, с помощью которого удалось преодолеть недостатки традиционных методов упрочнения материалов дисперсными частицами [507]. Во-первых, с помощью МЛ можно измельчить упрочняющую фазу до высокой степени дисперсности, во-вторых, — достичь равномерного ее распределения на близких расстояниях.

Дисперсно-упрочненные КМ относятся к классу порошковых КМ. Упрочняющей фазой являются дисперсные частицы (оксиды, карбиды, нитриды) размером менее 0,1 мкм с объемной долей до 15 %. Методы получения дисперсно-упрочненных КМ: механическое и химическое смешивание порошков, поверхностное или внутреннее окисление, механическое легирование.

Разновидностью механического измельчения является механосинтез, или механическое легирование, когда в процессе измельчения происходит взаимодействие измельчаемых материалов с получением измельченного материала нового состава. Так получают нанопорошки легированных сплавов, интерметаллидов, силицидов и дисперсноупрочненных композитов с размером частиц 5...15нм.

Для интенсификации спекания применяют введение карбонильных порошков, легирование фосфор- и борсодержащими соединениями, использование легковосстанавливающихся оксидов, механическое легирование поликомпонентной смеси, горячее изостатическое прессование, самораспространяющийся высокотемпературный синтез для композиций с высоким содержанием TiC.

-ее — МЕХАНИЧЕСКОЕ НАГРУЖЕНИЕ 1 2 3 4 5 6 2,8 2,1 0 0,7 0,7 0,35 1,0 0,375 0 0 0 0,5 0 0,20 0 0,5 0 0,25 0 0,25 D 0 0 0,40

условий при закапывании трубопровода путем испытаний на падение камней и щебня; 5) механическое нагружение труб большого диаметра (с условным проходом до 1400 мм) в условиях, близких к практическим (при их движении волоком, качении и падении.на различный грунт).

Специальными измерениями была установлена линейная зависимость убывания разности потенциалов от концентрации растворенного карбоната кальция в 0,1%-ной уксусной кислоте вплоть до 400—500 мг/л с наклоном 2,2 мг/(л-мВ) при поддерживаемой силе переменного тока 125 мкА (аналогичные результаты получены и для других концентраций раствора уксусной кислоты вследствие ее слабой диссоциации). Все измерения проводили в линейной области указанной зависимости. Поэтому регистрация во времени уменьшения разности потенциалов позволяет судить о росте концентрации уксуснокислого кальция в прилегающем к образцу слое электролита, т. е. о кинетике растворения. Механическое нагружение монокристалла осуществляли по схеме свободно опертой балки сосредоточенным усилием, которое прикладывали к его середине через стеклянный шток с призмой. Напряжения в поверхностном слое прямоугольного образца зависели от величины усилия и геометрических размеров образца.

Специальными измерениями установили линейную зависимость убывания разности потенциалов от концентрации растворенного карбоната кальция в 0,1%-ной уксусной кислоте вплоть до 400—500 мг/л с наклоном 2,2 мг/(л-мВ) при поддерживаемой силе переменного тока 125 мкА (аналогичные результаты получены и для других концентраций раствора уксусной кислоты вследствие ее слабой диссоциации). Все измерения проводили в линейной области указанной зависимости. Поэтому регистрация во времени уменьшения разности потенциалов позволяет судить о росте концентрации уксуснокислого кальция в прилегающем к образцу слое электролита, т. е. о кинетике растворения. Механическое нагружение монокристалла осуществляли по схеме свободно опирающейся

Проблема создания и использования композиционных материалов, требующая детальных исследований деформационного и диффузионного взаимодействия составляющих, приводит к необходимости сочетания известных принципов тепловой микроскопии, например, растровой электронной микроскопии; это может быть реализовано в виде приставок к сканирующему электронному микроскопу, позволяющих осуществлять одновременное тепловое воздействие (нагрев или охлаждение) и механическое нагружение образца.

в) механическое нагружение образца по заданной программе;

Для успешного осуществления низкотемпературного металлографического исследования процесса деформации металлических материалов наиболее подходящим следует считать способ прямого микроструктурного изучения твердых тел при деформировании в среде сжиженных газов. Этот способ основан на прозрачности хладагента. Испытываемый образец с приготовленным на нем металлографическим шлифом укрепляют шлифом вниз в горизонтально расположенных захватах нагружающего устройства и помещают в низкотемпературную рабочую камеру типа сосуда Дьюара, содержащую хладагент (жидкий азот, аргон, воздух и др.). После прекращения интенсивного кипения сжиженного газа (при выравнивании температур образца, деталей механизма нагружения и хладагента) производят механическое нагружение и через прозрачный слой жидкого газа и герметически вмонтированное во внутреннее днище рабочей камеры смотровое плоскопараллельное стекло одновременно наблюдают, фотографируют или снимают на кинопленку поверхность образца с помощью металлографического микроскопа, объектив которого введен в вакуумируемое пространство между стенками рабочей камеры и уплотнен в ее наружном днище.

Допустимая температурная область для хранения и перевозки, ^ио — &OG- Внутри этой области механическое нагружение запрещено. При температурах ниже Ъи0 и выше &ао возможны необратимые изменения, следствием которых может явиться повреждение си-лоизмерителя.

Механическое нагружение телескопического соединения осуществляется на характерных режимах работы изделия. Для расчета мало-

Механическое нагружение модели, эквивалентное равномерному и стационарному изменению температуры. Методика испытания. Изготовляют рамку с отверстием в форме наружного контура заряда из пластины плексигласа толщиной 12,7 мм. Из пластины мягкого уретанового каучука марки хизол 8530 GH изготовляют модель, наружный диаметр которой на 1,2% превышает диаметр отверстия в рамке из плексигласа. Слегка увеличенную модель запрессовывают в плексигласовую рамку. Возникающую при этом картину полос интерференции можно рассмотреть и сфотографировать в полярископе (фиг. 11.8). В картинах полос по наружному контуру видны мелкие полосы, указывающие на наличие неравномерности контакта. При этом подобные возмущения в картине полос не распространяются на вырезы внутреннего контура, так что при определении концентрации напряжений на них не следует обращать внимание.

воляющая синхронизировать термическое и механическое нагружение со сдвигом фаз в пределах от 0 до 360°. Скорость механического нагружения сжатым воздухом регулируется дроссельными вентилями 5, 25. Высокое давление сжатого воздуха внутри тонкостенного трубчатого образца регистрируется датчиком давления 3 и манометром 4.