Ориентированных кристаллов

Основные особенности. В настоящее время композиционные материалы и особенно стеклопластики применяют почти во всех отраслях народного хозяйства [15, 38, 47, 64]. Широкое использование ориентированных стеклопластиков для изготовления ответственных изделий дает основание считать эти материалы традиционными подобно однородным конструкционным материалам. Но в отличие от последних ориентированные стеклопластики имеют множество особенностей [25, 71].

5. Андреевская Г. Д., Высокопрочные ориентированные стеклопластики, М., «Наука», 1966.

2. Андреевская Г. Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики. М., «Наука», 1966. 370 с.

Примечания. 1 —полиамиды, 2 —полиэтилен, полипропилен и др. этиленопласты, 3 —фторопласты, 4 —винипласты жесткие, 5 —винипласты пластифицированные, 6 — полистирол и его сополимеры, 7 — акрилопласты, 8 — эпоксипласты, 9 — пентапласт, 10—поликарбонаты, 11 — полиформальдегид, 12 — пресспорошки фенольные, 13 — пресспорошки карбамидные, 14— волокнит и кордоволокнит, 15 — асбоволокниты, 16 — стекловолокниты, 17—текстолитовая пресскрошка, 18—древесная пресс-крошка, 19—гетинакс, 20 — древеснослоистые пластики, 21 — текстолиты, 22 — асботекстолиты, 23—стеклотекстолиты, 24—ориентированные стеклопластики типа СВАМ, 25—стеклопластики листовые, намотанные из стекломатов на связующих контактного типа.

Андреевская Г. Д"., Высокопрочные ориентированные стеклопластики, «Наука», 1966.

4. Андреевская Г. Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики. М., «Наука», 1966, 370 стр.

Ориентированные стеклопластики изготовляют укладыванием волокон, нитей или жгутов параллельно друг другу при одновременном нанесении на них связующего. При этом получают полуфабрикат в виде лент или шпона, который в дальнейшем перерабатывают в сложные изделия или листовые пластики. В ряде случаев процессы изготовления ориентированных пластиков и изделий совмещают.

3. Андреевская Г. Д. Высокопрочные ориентированные стеклопластики. «Наука», 1966.

Основные особенности. В настоящее время композиционные материалы и особенно стеклопластики применяют почти во всех отраслях народного хозяйства [15, 38, 47, 64]. Широкое использование ориентированных стеклопластиков для изготовления ответственных изделий дает основание считать эти материалы традиционными подобно однородным конструкционным материалам. Но в отличие от последних ориентированные стеклопластики имеют множество особенностей [25, 71].

* Обозначения: 1 — полиамиды; 2 — полиэтилен; полипропилен в другие этиленОпласты; 3 — фторопласты; 4 — винипласты жесткие; 5 — винипласты пластифицированные; 6 — полистирол и его сополимеры; 7 — акрилопласты; 8 — эпоксипласты; 9 — пентапласт; 10 — поликарбонат; 11 — полиформальдегид; 12 — пресс-порошки фенольные; 13 — пресс-порошки карбамидные; 14 — волокнит и кордоволокнит; 15 — асбоволок-ниты; 16 — стекловолокниты; 17 — текстолитовая пресс-крошка; 18 — древесная пресс-крошка; 19 — гетинакс; 20 — древеснослоистые пластики; 21 — текстолиты; 22 — асботекстолиты; 23 — стеклотекстолиты; 24 — ориентированные стеклопластики типа СВАМ; 25 — стеклопластики листовые, намотанные из стекломатов на связующих контактного типа. ** При малых нагрузках. *** Специальные составы.

Ориентированные стеклопластики изготовляют укладыванием волокон, нитей или жгутов параллельно друг другу при одновременном нанесении на них связующего. При этом получают полуфабрикат в виде лент или шпона, который в дальнейшем перерабатывают в сложные изделия или листовые пластики. В ряде случаев процессы изготовления ориентированных пластиков и изделий совмещают.

Реальный металл состоит из многих кристаллов; размер каждого кристалла измеряется долями миллиметра, и поэтому в 1 см3 металла содержатся десятки тысяч кристаллов. Произвольность ориентировки каждого кристалла приводит к тому, что в любом направлении располагается примерно одинаковое количество различно ориентированных кристаллов. В результате получается, что свойства такого поликристаллического тела одинаковы во всех направлениях, хотя свойства каждого кристалла, составляющего это тело, зависят от направления. Это явление называется квазиизотропией (ложная изотропия).

На определенном этапе происходит массовый прорыв дислокаций через межзеренные прослойки и переход трещины в смежное зерно. Величина пробивного напряжения зависит от прочности прослойки и степени разориентировки кристаллических плоскостей сменных зерен. Легче всего преодолеваются прослойки между зернами с одинаково направленными кристаллическими плоскостями. Но случаи смежного расположения одинаково ориентированных кристаллов статистически редки. ,

— 24 кгс/мм3. Введение 10% нитевидных кристаллов позволяет повысить ее до 31—32 кгс/мм2; введение 15% ориентированных кристаллов карбида кремния позволяет увеличить прочность алюминиевого сплава при отсутствии волокон борсик до 62 кгс/мм2. Однако достижение таких высоких значений трансверсальной про-158

• В соответствии с др. теориями, физич. природа процесса усталости отлична от природы статич. наклепа. Образование микроскопич. трещин при циклич. нагрузках рассматривается в этом случае как процесс постепенного ослабления межатомных связей и развития необратимых «повреждений» в определенных участках структуры (напр., на границах мозаичных блоков). Модель неоднородного упруго-пластич. деформирования конгломерата случайно ориентированных кристаллов послужила основой для теорий усталостного процесса как в детерминированной, так и в вероятностной трактовке. При напряжениях, не превосходящих предела текучести металла, усталостные процессы связаны лишь с явлениями местной пластич. деформации, не проявляющейся макроскопически, и рассматриваются как квазиупругие. Числа циклов, необходимые для усталостного разрушения при таких уровнях напряженности, измеряются сотнями тыс. и млн. При напряжениях, превосходящих предел текучести, явления усталости сопровождаются макроскопическими пластич. деформациями и рассматриваются как упруго-пластические. Число циклов, необходимое для разрушения в этой области, измеряется сотнями и тысячами. В зависимости от условий протекания процесс У. может также сопровождаться фазовыми превращениями в металлах. Так, при повышенных темп-pax происходит выделение и перераспределение упрочняющих фаз при переменном нагружении, что иногда приводит к ускоренному ослаблению границ зерен," и при длительной работе трещины усталостного разрушения возникают в этом случае на границах зерен. Физико-химич. превращения в структуре наблюдались i также и При -• комнатной темп-ре при циклич. напряжениях выше предела У. Стадия усталостного' разрушения, связанная с развитием трещины, возникает на разных этапах действия переменных напряжений. При большой структурной неоднородности, свойственной, например, чу гунам, в местах включений графита система микротрещин возникает задолго до развития магистральной трещины, приводящей - к окончательному усталостному разрушению. Для структурно более однородных металлов, напр, конструкционных сталей, образованию отдельных микро-, а потом макротрещин предшествуют длительно- накапливающиеся изменения, и трещины возникают на относительно поздних стадиях, развиваясь с нарастающей скоростью. ' :••-•.*.• :'• • :, . '.--. . :--

Так, например, поршневые кольца, изготовленные из графита, могут служить длительное время при сжатии только умеренно влажного газа, с точкой росы не ниже 0° С. В случае сжатия совершенно сухого или недостаточно влажного газа происходит быстрое истирание колец. При чрезмерно высокой влажности газа, когда в цилиндре выделяется конденсат, износ также возрастает, так как между поверхностями трения деталей образуется графитовая паста, разрушающая слой правильно ориентированных кристаллов графита. Характерно, что применение даже минеральной смазки увеличивает износ графитовых колец в 10— 30 раз. В среде сухого азота графит также работает плохо.

Углеграфитовые и металлографитовые антифрикционные материалы (табл. 7) применяют в качестве вкладышей радиальных и упорных подшипников, направляющих втулок, пластин, поршневых колец, поршневых и радиальных уплотнений. Они способны работать без смазки, при высоких или низких температурах, больших скоростях, в агрессивных средах и т. д. При работе пары металл—углеграфит изнашивается графитовая деталь. На поверхности металла образуется графитовая пленка, а на графитовой детали — блестящий слой из ориентированных кристаллов графита. Именно образование этих поверхностных слоев обеспечивает устойчивый режим скольжения и малый коэффициент трения.

На определенном этапе происходит массовый прорыв дислокаций через межзеренные прослойки и переход трещины в смежное зерно. Величина пробивного напряжения зависит от прочности прослойки и степени разориентировки кристаллических плоскостей сменных зерен. Легче всего преодолеваются прослойки между зернами с одинаково направленными кристаллическими плоскостями. Но случаи смежного расположения одинаково ориентированных кристаллов статистически редки. ,

Рассмотрим процесс кристаллизации слитка спокойной стали. Йвред разливкой изложницы подогревают газовыми или мазутными горелками до 70—80° С. Жидкая сталь имеет температуру около 1 600° С. Следовательно, разница температур жидкой стали и стенок изложницы весьма велика. Сначала у стенок изложницы образуется тонкая корочка из мелких беспорядочно ориентированных кристаллов. На рис. 1-12,а схематически показан вертикальный разрез слитка спокойной

В средней части слитка отвод тепла происходит приблизительно равномерно во все стороны. Здесь образуется зона 3 крупных беспорядочно ориентированных кристаллов (кристаллизация протекает при относительно небольших степенях переохлаждения, поэтому кристаллы внутри слитка крупные).

Слой мелких произвольно ориентированных кристаллов загрязняется от пригорающей к слитку смазки изложницы. Здесь же имеются окислившиеся затвердевшие капли стали, разбрызгавшейся при заливке изложниц. Слой столбчатых кристаллов наиболее чист. Несколько больше примесей содержится в зоне крупных беспорядочно ориентированных кристаллов. Максимум примесей сосредоточивается там, где металл затвердевает в последнюю очередь — в зоне усадочной раковины и усадочной рыхлости.

Особенно сильно ликвируют сера и фосфор. Относительная разница в содеожании серы и фосфора в слое столбчатых кристаллов и в зоне .крупных беспорядочно ориентированных кристаллов может составлять 1,5— 2,5 раза. Углерод ликвирует в меньшей степени. Относительная разница в содержании углерода между теми же слоями редко превышает 1,7. Марганец и кремний еще менее склонны к ликвации, чем углерод. Приведенные цифры относятся к очень крупным слиткам сред-