Прочностным свойствам

По изменениям микроструктуры, микротвердости и состава по-верхностных слоев оценены реальные температуры разогрева образцов и элементов камеры 120...760°С в зависимости от расстояния от источников плазмы. Получены данные по прочностным характеристикам испытанных сталей при ресурсах до 4000 часов.

По строению пластмассы состоят из полимеров (связующей ос-дювы) и наполнителя. Полимеры, входящие в состав пластмасс, существенно влияют на их механическую прочность, диэлектрические и антифрикционные свойства, водостойкость, химическую стойкость и др. Наполнители, входящие в состав пластмасс, могут иметь органическое (например, древесная мука или ткани) и неорганическое происхождение (асбестовая бумага, стеклянная ткань). Наполнители существенно влияют на механическую прочность деталей, как бы составляя ее механический каркас. Пластмассы по прочностным характеристикам приближаются к дуралюмину и некоторым сортам стали, а по коррозионной стойкости, электроизоляционным свойствам в ряде случаев превосходят их и имеют меньший вес.

метрам изделия (а не только к прочностным характеристикам) и, во-вторых, он изменяется во времени и имеет вероятностную природу. Если модель отказа охватывает все стадии его формирования, то она пригодна как для оценки запаса надежности изделия, так и для нахождения закона распределения сроков службы (наработки) до отказа. Однако часто стремятся непосредственно подобрать такой закон, который отражал бы статистические закономерности происходящих явлений.

Исследованные композиционные материалы значительно различаются и по прочностным характеристикам (см. табл. 6.6), что свидетельствует об их зависимости от структуры армирования и технологии изготовления. Технологический фактор весьма существенно отражается на прочности при сжатии. Это следует из сопоставления данных композиционных материалов типа 1Б и типа 2. Несмотря на идентичность их структурных параметров (см. табл. 6.7), показатели прочности при сжатии различаются более чем в 2 раза. Одна из возможных причин такого явления — повторная графитизация, которая отрицательно влияет на эту характеристику.

Композиты, армированные необработанными графитовыми волокнами, имели низкую прочность на сдвиг. Судя по прочностным характеристикам этих материалов при комнатной температуре, .поверхность раздела в них, очевидно, не сразу подвергается раа-рушающему действию воды в процессе кипячения. Обработка поверхности графитовых волокон способствует повышению сдвиговой прочности композита, которая уменьшается при комнатной температуре после кипячения в воде в течение 2ч (разд. III). Это указывает на то, что поверхностная энергия волотша после его обработки возрастает. • ; • ' • '• • "

Литтл [63] также обнаружил, что нейлоновое волокно быстро теряет прочность при облучении на воздухе. Однако срок службы нейлона на воздухе можно увеличить, используя антирады или антиоксиданты. Если судить по деформационно-прочностным характеристикам, то, согласно Борну [12], хинон и пирогаллол дают четырехкратное увеличение срока службы нейлона. Прочность нейлона, содержащего противостаритель и фенотиазин, после облучения дозами до 1,7-109 эрг/г осталась практически такой же, как и до облучения [18], а относительное удлинение увеличилось в 1,5 раза. Следует, однако, заметить, что при работе в условиях облучения шинный корд на основе полиэфирного волокна «Дакрон» окажется прочнее корда на основе нейлона.

Делении деформаций, возникающих при приложений статических нагрузок постоянной величины для одного типа изделий. Для изделий, отличающихся по своим прочностным характеристикам от эталонного изделия с известным значением прочности, величина деформации будет изменяться пропорционально величинам прочности. Разновидностью этого метода является метод испытаний цилиндрических оболочек тензометрическим методом, разработанный в Институте механики АН УССР. Сущность этого метода заключается в том, что в оболочке выявляют сечения, в которых имеют место максимальные значения деформации и по ним судят о прочности изделия, сравнивая параметры деформирования контролируемого изделия с эталонным образцом. Широкое распространение, особенно в строительстве, получил метод, основанный на статических испытаниях различных конструкций на изгиб пробной нагрузкой. Производя ступенчатое нагружение и разгрузку конструкции, можно построить график зависимости между нагрузкой и деформацией. Сравнивая характер этой зависимости для контролируемой и эталонной конструкции, можно определить качество конструкции.

Высокая коррозионная устойчивость алюминиевых сплавов в сочетании с хорошими технологическими свойствами, позволяет изготавливать из них буровые, компрессорные, нефтегазо-проводные трубы, змеевики для нагревательных систем, детали и узлы буровых установок и емкости для хранения и перевозки нефти и нефтепродуктов. Сплав Д16Т по устойчивости к коррозии под напряжением, коррозионной усталости, а также к действию повышенных температур и концентраторов напряжений превосходит трубную сталь Д, но химическому составу сходную со сталью Ст45. По прочностным характеристикам при 150°С сплав Д16Т уступает только высокопрочным сплавам БАД23 и АК.4-1, но превосходит их по пластичности. Скорость коррозии сплава Д16Т в нейтральной или слабощелочной среде при рН 7—11 незначительна, но при рН > 11 резко возрастает. В качестве ингибиторов могут быть использованы фторси-ликат натрия и капатин А или их смесь. При соединении буровых труб из сплава Д16Т стальными втулками наблюдается незначительная контактная коррозия в глинистом растворе. Чистые нефтепродукты инертны по отношению к алюминию вследствие неэлектропроводного характера углеводородов. Агрессивность нефти определяется содержанием примесей и воды. Алюминий и сплавы АМг2, АМгЗ, АМг5В, АМгб обладают высокой устойчивостью в сырой нефти и некоторых бензинах. В отсутствие хлористого водорода алюминиевые сплавы в парах нефтепродуктов более устойчивы, чем стали. Для изготовления теплообменных и конденсационно-холодильных установок применяется сплав 3003 типа АМц, а также магниевые сплавы с содержанием 1—3,5% магния.

СПЕЧЕННАЯ АЛЮМИНИЕВАЯ ПУДРА (САП) —• сплавы алюминия и его окиси, полученные спеканием и деформированием дисперсного алюминиевого порошка. САП — по своим прочностным характеристикам при 300—550° значительно превосходит стареющие алюминиевые сплавы и может при этих темп-pax работать до 10 000 часов и более, сохраняя стабильность свойств и структуру. Это объясняется

Механические свойства, вязкость разрушения и усталостные характеристики сплава Х5090 в состояниях Н34 и Н38 по сравнению с свойствами нескольких других промышленных сплавов, включая новые высокопрочные плакированные сплавы серии 7000, приведены в табл. 9. Из данных табл. 9 следует, во-первых, преимущество сплава Х5090 по прочностным характеристикам по сравнению со сплавами 5086 и 5052, и, во-вторых, сходство его по прочности со сплавами 2024-ТЗ и 2014-ТЗ. Следует отметить также более низкую плотность сплава Х5090 по сравнению со сплавами серии 2000 и 7000 и более высокие усталостные характеристики сплава Х5090 по сравнению с плакированными материалами.

Опыт эксплуатации оборудования первого и второго контуров АЭС с реактором типа ВВЭР и одноконтурной АЭС с реактором типа РБМК показал, что обеспечивается приемлемая радиационная и эксплуатационная обстановка, если скорость коррозии конструкционных материалов, взаимодействующих с теплоносителем, не превышает 0,02—0,05 мм/год. Однако даже при сравнительно малых скоростях коррозии (10~3—10~4- мм/год), которые совершенно не опасны по прочностным характеристикам материалов, существенным является вопрос накопления продуктов коррозии в теплоносителе, их растворимости, радиоактивности, условии переноса и отложения на тешюпередающих поверхностях оборудования и оболочках тепловыделяющих элементов ядерного реактора.

Следует помнить, что механические свойства разных сплавов при данной температуре могут не сохраняться в том же соотношении при других температурах. Конструктор, выбирая материал, должен знать, что данный сплав является оптимальным по прочностным свойствам в рабочем интервале температур.

Вместо цветных металлов для этой цели применяют более дешевые немагнитные аустенитные стали. Аустенитные нержавеющие (см. гл. XIX) или износоустойчивые (см. гл. XX) стали пригодны как немагнитные, если по прочностным свойствам они удовлетворяют поставленным требованиям. Однако сталь ПЗ часто не проходит по прочностным и технологическим свойствам, а аустенитные нержавеющие стали слишком дороги в качестве материала для деталей большой массы (например, для немагнитных бандажных колец в турбогенераторах). В этом случае применяют стали, легированные марганцем, хромом, алюминием при сравнительно повышенном содержании углерода (около 0,4%) и ограниченном содержании никеля.

Двойные алюминиевокремниевые сплавы, несмотря на их превосходные технологические (литейные) свойства, не могут удовлетворить требованиям во всех случаях, предъявляемым к литейным сплавам в отношении механических свойств. Алюминиевокремниевые сплавы с 10—13% Si (сплав АЛ2) применяют для отливок сложной формы, от которых не требуются высокие механические свойства. При более высоких требованиях к прочностным свойствам применяют специальные силумины — доэвтектические силумины с 4—10% Si и добавкой меди, магния и марганца (сплавы АЛЗ, АЛ4, АЛ5, АЛ6, АЛ9).

Цель этой главы состоит в обсуждении известных данных по прочностным свойствам хрупких композитов с дисперсными частицами и в демонстрации возможных путей оптимизации их прочности. Для этого были использованы основные представления механики разрушения, связывающие прочность с тремя определяющими ее факторами, т. е. с энергией разрушения, модулем упругости и размером трещины. В следующих разделах сначала будет установлена зависимость действительной прочности материала от трех указанных факторов. Затем будет рассмотрено влияние дисперсии второй фазы на каждый из этих факторов. Из этого станет очевидной важность пяти параметров, зависящих от выбора двух фаз и технологии изготовления композитов. Наконец, будут рассмотрены и обсуждены прочностные свойства различных полимерных и керамических композитных систем в зависимости от трех определяющих факторов и пяти основных параметров композитов.

Пластические свойства (5 и ц/) как в исходном состоянии, так и после различного срока эксплуатации можно определить или по прочностным свойствам, или по результатам измерения твердости.

ХРОМОВЫЕ СПЛАВЫ — жаропрочные сплавы, по прочностным свойствам при темп-рах 1100—4200° занимающие среднее положение между жаропрочными сплавами на основе Fe, Ni и сплавами на основе более тугоплавких металлов (Nb, Mo, W).

Сплав ВХ-4 имеет след, свойства: аь (кг/мм2): 110-115 (20°), 20-22 (1000°), 10 (1200°). а„ , = 85—90 кг/мм2 (20°). а„= =4—5 кгм/см2 (20°). у=7,9 г/см3. Механич. свойства сплава в литом и деформированном состояниях, после термич. обработки, практически одинаковы. Детали, полученные методами литья и деформации, до механич. обработки подвергаются термич. обработке. Сплав обладает хорошими литейными свойствами (литейная усадка при кристаллизации — 2,1%), жаростоек на воздухе до 1200° (после 100 час. выдержки привес 0,7 г!м2-час), удовлетворительно сваривается, коррозионностоек я атмосферных условиях, морской воде и ряде др. агрессивных сред, не нуждается в поверхностной защите от охрупчивания. По прочностным свойствам сплав ВХ-4 практически равноценен деформируемым сплавам на основе никеля, нэ превосходит их более высокой темп-рой плавления.

ностью следует отнести прежде всего спеченную окись алюминия, носящую название корунд. Различные виды корунда, содержащие обычно незначительное количество добавок и выпускаемые в СССР предприятиями различных ведомств, а за рубежом различными фирмами, носят частные (фирменные) наименования. Например, в СССР корундовые изделия носят названия — микролит (ЦМ-332), синоксаль, миналунд, корундиз и т. д. Все эти материалы отличаются не только составом, но и значением некоторых свойств. К перспективным материалам по своим прочностным свойствам, особенно при высоких температурах, относится двуокись циркония ZrO2. При использовании керамических материалов следует учитывать изменение их свойств в зависимости от температурных условий эксплуатации.

По прочностным свойствам отливки можно делить на три основные категории — отливки малой, средней и повышенной прочности. Отливки со специальными свойствами составляют особую группу. Прочностные характеристики отливок из серого чугуна приведены в табл. 59.

Она используется для изготовления сосудов, работающих с температурой стенки свыше 300 °С, а также в случаях, когда по прочностным свойствам или требуемым конечным весовым характеристикам

зиционных материалов обеспечивают существенное снижение массы и повышение основных технике-экономических показателей машин. Благодаря высоким удельным жесткостным и прочностным свойствам волокнистых композитов с полимерной матрицей и наметившейся тенденцией увеличения их выпуска открываются большие возможности применения композитов в массовом машиностроении, например в автомобильной промышленности. С целью снижения стоимости изделий массового машиностроения целесообразно использование гибридных композитов — углестеклопласти-ков.