Прочности сопровождается

На рис. 50 .приведены результаты испытания сплава ЖС6У, выплавленного методом направленной кристаллизации. Эти .данные показывают, что продольно ориентированная структура более долговечна, особенно при Ае>1%. Этот эффект проявляется в большей степени при наличии выдержки на максимальной температуре. В этих условиях в материале накапливается длительное статическое повреждение, а влияние ориентации зерен особенно сказывается на характеристиках длительной прочности. Сопротивление термической усталости образцов с поперечной ориентацией зерен в 1,5—2 раза меньше, чем у образцов с продольной ориентацией. Такое же увеличение долговечности отмечено при испытании сплава Маг-М200, выплавленного методом направленной кристаллизации и испытанного при fmax= = 1230° С [65].

зерен и образование их зародышей) скорость П. сильно возрастает, т. е. сопротивление П. уменьшается. Теории П. связывают этот процесс с диффузией и самодиффузией. Вследствие теплового движения атомы отклоняются от своих средних положений, а активированные атомы перескакивают из средних положений в «дырку» (т. е. занимают свободный узел крцстадлич. решетки). Т. о. происходит обмен местами между активированными атомами и «дырками». Механич. напряжения создают преимущественное направление таких обменов и, т. о., приводят к макроскопич. деформации П. Для объяснения П. применяется теория дислокаций. При этом процесс П. связывают с числом и формой дислокаций. Предполагают, что деформация П. обусловлена движением петель дислокаций, преодолевших препятствия вследствие термич0 флуктуации (колебаний). Жаропрочность сплавов, содержащих химич. соединения, лимитируется, т. о., нижней эвтектич. темп-рой, выше к-рой, ввиду локальных флуктуации состава, возникают локальные зоны жидкой фазы. Это приводит к резкому снижению сопротивления П. Чем более жаропрочен сплав, чем меньше предельная растворимость примеси в осн. металле и чем ниже перитектич. темп-pa, тем сильнее снижение жаропрочности и сопротивления П. Устранить отрицат. влияние примесей (аналогично устранению красноломкости) можно путем: 1) очистки металла от вредных примесей путем вакуумной и электрошлаковой плавки, плавки электронным пучком и др. рафинирующими процессами; 2) введения присадок, связывающих вредные примеси в тугоплавкие и прочные соединения (добавки щелочных и щелочноземельных металлов, циркония и т. д. для образования прочных окислов, сульфидов, фосфидов); 3) гомогенизирующего отжига для коалесценции легкоплавких прослоек на границах в более крупные глобули и для перевода их внутрь зерна. Наилучшие результаты дает комбинация втих методов, напр, наибольшая пластичность хрома, молибдена, вольфрама, ниобия достигается сочетанием вакуумной плавки с расходуемым электродом или электронным пучком и малыми добавками церия или иттрия для удаления вредных примесей. В отличие от кратковременной прочности, сопротивление П. во многих случаях понижается в результате деформации. Так, холодная деформация более 3—5% понижает жаропрочность алюминиевых сплавов ВД17, АК4-1 и др. Окружающая среда может сильно влиять на П.; в одних случаях межзеренное окисление, приводя к надрывам, ускоряет П., в других — окислит, среда может быть благоприятна. Напр., для сплавов 80% Ni+20% Cr при 800—1000° переход от испытаний в чистом аргоне к испытаниям на воздухе (при совпадении кривых П. до первых межкристаллич. трещин) может приводить к 10-кратному увеличению времени до разрушения и к 2—3-кратному

Картон гофрированный (ГОСТ 7376—77) изготовляют склеиванием чередующихся слоев гладкой бумаги (картона) и гофрированной бумаги. Типы: Д — двухслойный (гладкий и гофрированный слои); Т — трехслойный (внутренний слой гофрированный и наружный гладкий) и П — пятислойный (наружные и центральный гладкие и два промежуточных — гофрированные). В зависимости от прочности (сопротивление продавливанпю в пределах 15—7 кгс/см2 и сопротивление торцовому сжатию 5,4—2,0 кгс/см2) для типа Т установлены четыре марки: Т-1, Т-2, Т-3 и Т-4 и для типа П — П-1, П-2, П-3 в пределах сопротивления продавливанию 20—14 кгс/см2 и сжатию 10—6 кгс/см2.

Ряд исследований проведен по определению прочности и пластичности элементов при двухосных напряжениях в МВТУ им. Баумана на специальных установках (рис. 16). Установлены важнейшие зависимости конструктивной прочности не только от формы оболочек (цилиндрических, сферических и т. д.) и величин концентраторов, но также от характера кривой диаграммы деформаций на участке предел прочности — сопротивление разрыву. Чем круче поднимается кривая деформаций, тем выше конструктивная прочность элементов при двухосных напряжениях. Напротив, чем ближе отношение 0т/ав к единице, тем хуже работает элемент в условиях двухосного поля напряжений и тем опаснее для него наличие концентраторов напряжений. В ближайшем будущем будут проведены испытания сварных изделий всевозможных форм, работающих при статических, повторно статических и усталостных нагрузках. Исследование конструктивной прочности под углом зрения хрупких разрушений является одним из важнейших критериев, обеспечивающих надежность работы сварных конструкций в эксплуатации. Чрезвычайно важно при изготовлении сварных конструкций устранить возникновение в них не

Физическая природа предела ползучести и предела длительной прочности неодинакова. Предел ползучести характеризует сопротивление металла малой пластической деформации при повышенной температуре, а предел длительной прочности — сопротивление металла разрушению в условиях ползучести. Тем не менее в зависимости от обстоятельств каждая из этих характеристик может фигурировать в расчетах на прочность в условиях ползучести, тем более, что для каждого материала между этими характеристиками имеется определенная взаимосвязь.

Механика катастроф как научная основа решения проблем безопасности сложных технических систем основывается на современных достижениях конструкционного материаловедения, включающего такие разделы наук, как физика прочности, сопротивление материалов, теория прочности, механика разрушения, а также металловедение, механика композиционных материалов.

Критериями жаропрочности являются: предел ползучести, предел длительной прочности, сопротивление релаксации.

Твердость фактически характеризует то же свойство, что и предел прочности — сопротивление значительной пластической деформации.

зерен и образование их зародышей) скорость П. сильно возрастает, т. е. сопротивление П. уменьшается. Теории П. связывают этот процесс с диффузией и самодиффузией. Вследствие теплового движения атомы отклоняются от своих средних положений, а активированные атомы перескакивают из средних положений в «дырку» (т. е. занимают свободный узел кристаллич. решетки). Т. о. происходит обмен местами между активированными атомами и «дырками». Моханич. напряжения создают преимущественное направление таких обменов п, т. о., приводят к макроскотшч. деформации П. Для объяснения П. применяется теория дислокаций. При этом процесс П. связывают с числом и формой дислокаций. Предполагают, что деформация П. обусловлена движением петель дислокаций, преодолевших препятствия вследствие термин, флуктуации (колебаний). Жаропрочность сплавов, содержащих химия, соединения, лимитируется, т. о., нижней эвтектич. темп-рой, выше к-рой, ввиду локальных флуктуации состава, возникают локальные зоны жидкой фазы. Это приводит к резкому снижению сопротивления П. Чем более жаропрочен сплав, чем меньше предельная растворимость примеси в осн. металле и чем ниже перитектич. темп-pa, тем сильнее снижение жаропрочности и сопротивления П. Устранить отрнцат. влияние примесей (аналогично устранению красноломкости) можно путем: 1) очистки: металла от вредных примесей путем вакуумной и электрошлаковой плавки, плавки электронным пучком и др. рафинирующими процессами; 2) введения присадок, связывающих вредные примеси в тугоплавкие и прочные соединения (добавки щелочных и щелочноземельных металлов, циркония и т. д. для образования прочных окислов, сульфидов, фосфидов); 3) гомогенизирующего отжига для коалесценцип легкоплавких прослоек на границах в более крупные глобулп и для перевода их внутрь зерна. Наилучшие результаты дает комбинация этих методов, напр. наибольшая пластичность хрома, молибдена, вольфрама, ниобия достигается сочетанием вакуумной плавки с расходуемым электродом или электронным пучком и малыми добавками церия или иттрия для удаления вредных примесей. 13 отличие от кратковременной прочности, сопротивление П. во многих случаях понижается в результате деформации. Так, холодная деформация более 3—5% понижает жаропрочность алюми-пиевых сплавов БД 17, АК4-1 и др. Окружающая среда может сильно влиять на П.; в одних случаях межзеренное окисление, приводя к надрывам, ускоряет П., в других — окислит, среда может быть благоприятна. Напр., для сплавов 80% N4-20% Сг при 800-1000° переход от испытаний в чистом аргоне к испытаниям на воздухе (при совпадении кривых П. до первых межкристаллнч. трещин) может приводить к 10-кратному увеличению времени до разрушения и. к 2—3-кратному

Если принять во внимание, что при НТМО повышение прочности сопровождается понижением пластичности, то не будет удивительным, что НТМО не получила широкого распространения.

Разработаны методики и спроектированы установки для испытаний при ударе: по незакрепленному слою абразива определенной толщины, расположенному на металлическом основании; по абразиву, закрепленному на тканевом основании; но монолитному абразиву; по образивиой массе; по металлическим поверхностям без абразива. Схемы и описания установок даны в [183, 184]. Для всех методов испытаний был выбран единый цилиндрический образец. В работах Г. М. Сорокина показано, что механизм разрушения при ударно-абразивном изнашивании определяется большим количеством факторов: энергией удара, физико-механическими характеристиками абразива, составом и свойствами испытуемого материала, степенью закрепленности абразивных частиц и т. д. [183—185]. Общепринятые характеристики прочности и пластичности (предел текучести, предел прочности, твердость, относительное удлинение, относительное сужение, ударная вязкость) неоднозначно влияют на износостойкость при ударно-абразивном изнашивании. Повышение прочности или пластичности сказывается благоприятно только до определенного порогового уровня. Дальнейшее увеличение этих характеристик приводцт к возрастанию износа, но причины понижения износостойкости различны. Если рост прочности сопровождается повышением вязкохрупкого перехода, то износ увеличивается за счет интенсификации хрупкого выкрашивания. Значительное повышение пластич-, ности приводит к падению износостойкости из-за активного пластического течения и сопутствующего наклепа. По-видимому, максимальной износостойкостью обладают сплавы, находящиеся йа границе хрупкого и вязкого разрушения.

При изменении предела текучести от 850 до 700 МПа вязкость разрушения стали У8 возрастает. Это соответствует имеющимся представлениям, согласно которым увеличение прочности сопровождается снижением вязкости разрушения, и, наоборот, снижение прочностных свойств сопровождается ростом трещинностойкости. Однако в отличие от этих представлений дальнейшее снижение предела текучести стали (ниже 700 МПа) ведет также к снижению вяз-

Результаты испытаний композита А16061—25% В на растяжение показывают, что продолжительность отжига при 778 К не влияет на предел пропорциональности и модуль упругости. Можно отметить некоторые интересные особенности в поведении деформации разрушения (рис. 16). Для матрицы в состоянии «О» примерное постоянство прочности сопровождается небольшим, но заметным ростом деформации разрушения от 6,4-10~3 до (7,04--т-7,4) • 10~3. Теоретический интерес представляет также существо1-вание более низкого плато деформации разрушения—при 3,3 -10-3; оно еще более неожиданно, так как прочностные характеристики (рис. 15) не стремятся к минимуму. Второй композит, А16061 — 45% В, испытывали на растяжение после отжига при 778 К- Ха-

рактеристики его деформации разрушения приведены на рис. 16. И здесь наблюдаются три отмеченных выше эффекта, а именно, инкубационный период перед разупрочнением, рост деформации разрушения в течение этого инкубационного периода и более низкое плато по завершении разупрочнения. Рост прочности сопровождается ростом деформации разрушения, тогда как в композите с 25% В прочность практически постоянна,. Прочность при растяжении композитов с 45% В составляет после изготовления 128 кГ/мм2 и увеличивается после отжига продолжительностью 10—40 мин при 778 К приблизительно до 151 кГ/мм2. Напротив, в композите с 25% В отжиг при 778 К в течение 30 мин приводит к повышению прочности с 58 кГ/мм2 всего до 60 кГ/мм2.

В работе [40] дан подробный анализ различных методических подходов к исследованию влияния усталости на характеристики прочности и пластичности металлов. Прочность малоуглеродистых и низколегированных сталей при циклическом нагружении начинает понижаться до появления видимых трещин усталости. Этот эффект связывается с возникновением субмикроскопических областей с нарушенными межатомными связями. Снижение прочности сопровождается повышением критической температуры хрупкости [73, 74].

Прочностные свойства. Прочность является основной характеристикой конструкционного графита. Определение прочности сопровождается разрушением образца или изделия, что во многих случаях нежелательно (например, при изучении изменения свойств во времени). Поэтому особого внимания заслуживают методы определения прочностных свойств, иоклю-.чающие разрушение образцов.

при термообработке достигается за счет наличия избыточно го алюминия, приводящего к йыпадению в матрице выделени! у'-фазы. Сплавы Ni—Al—Mo (у/у' — а) особенно выделяютс: резким повышением прочности после растворяющего отжиг; (за счет смещения распределения выделений у/у'-фазы в область меньших размеров) и повторным упрочнением после старения, приводящего к выпадению избыточных упрочняющих фаз (например, пластинок Мо и частиц интермета ллидов NivMo) [23]. К сожалению, это повышение прочности сопровождается сильным падением пластичности.

Если принять во внимание, что при НТМО повышение прочности сопровождается понижением пластичности, то не будет удивительным, что НТМО не получила широкого распространения.

Безусловно, достижение высоких уровней прочности для жаропрочных титановых сплавов не менее важно, чем для конструкционных, но как правило, повышение прочности сопровождается снижением термической стабильности, что выражается в катастрофическом снижении пластичности после длительных сроков эксплуатации. Пластичность снижается тем резче, чем выше температура и продолжительнее период ее воздействия. Поэтому для каждой марки сплава можно говорить о нескольких уровнях прочности, являющихся оптимальными для данного комплекса рабочих температур и напряжений.

Общее снижение прочности сопровождается увеличением деформации до разрушения композиционного материала, достигающей максимума при угле 30° и затем снова снижающейся, о таком же поведении сообщалось Крейдером и Марциано [53] для композиционного материала волокно борсик диаметром 100 мкм — алюминий 6061, Тозом [86] для материала борное волокно диаметром 100 мкм — алюминий 6061, Цариффом и др. [89] для алюминиевого композиционного материала борное волокно диаметром 100 мкм — сплав 7178-Т6. Тоз [86] показал также, что аналогичные зависимости наблюдаются у композиционных материалов и при повышенных температурах, вплоть до 315° С. Эдси-том и Форестом [4] установлено, что композиционные материалы борное волокно диаметром 100 мкм — алюминий 6061 при испытании под углом 60° к направлению укладки волокна имели прочность ниже, чем под углом 90°. Однако это было обнаружено только на тонких образцах (0,5 мм).