Повышение хрупкости

В монолитных полах бесшовные покрытия получают путем налива соответствующих мастик, раствора или бетона. Повышение химической стойкости полов достигается применением полиэфирных, эпоксидных или полиуретано-вых композиций с наполнителями из кварцевого песка, маршалита, андезито-вой или диабазовой муки.

Повышение химической стойкости. Хотя многие смолы с высокими эксплуатационными качествами обладают широким диапазоном химической стойкости, улучшение этой характеристики было бы весьма полезным.. В частности, было бы желательно создание связующих с улучшенной стойкостью к воздействию органических жидкостей, сильных окисляющих агентов и щелочных растворов высокой концентрации.

Присутствие примесей в металле создает условия для деформационного упрочнения. При насыщении дислокаций атомами примеси появляется «зуб» текучести на кривых деформации, наблюдается эффект Портевена—Ле-Шателье и характерное повышение химической активности на полигонизационных субграницах в случае твердых растворов Fe — С. Упрочнение в разбавлен-ных твердых растворах обычно пропорционально концентрации (правило Норбери). В сплавах внедрения энергия связи между атомами примеси и дислокациями может быть велика, особенно для сплавов Fe — С и Fe — N, где эта энергия составляет WM \ ?=> ^0,55эВ [6], что значительно выше, чем Wu для многих других сплавов.

Присутствие примесей в металле создает условия для деформационного упрочнения. При насыщении дислокаций атомами примеси появляется «зуб» текучести на кривых деформации, наблюдается эффект Портевена — Ле-Шателье и характерное повышение химической активности на полигонизационных субграницах в случае твердых растворов Fe—С. Упрочнение в разбавленных твердых растворах обычно пропорционально концентрации (правило Норбери). В сплавах внедрения энергия связи между атомами примеси и дислокациями может быть велика, особенно для сплавов Fe—С и Fe—N, где эта энергия составляет Wu \ « 0,55 эВ [10], что значительно выше, чем WM для многих других сплавов. Таким образом, присутствие углерода и азота в стали способствует деформационному упрочнению и тем самым повышает химический потенциал дислокаций и атомов металла, т. е. создает необходимые условия для механохимического растворения. Кроме того, адсорбция атомов углерода и азота на полигональных субграницах в некоторой мере способствует также увеличению химической активности. Этим, в частности, обусловлено некоторое увеличение [105, 106] скорости коррозии металла, прошедшего низкотемпературный отпуск, по сравнению с неотпущенным: полигонизация приводит к увеличению общей протяженности субграниц с сегрегированными на них атомами примеси (процессы диффузии примесей к субграницам облегчаются нагревом), которые повышают химическую активность этих границ. Однако следует иметь в виду, что сегрегация углерода и азота на субграницах повышает скорость коррозии в кислых растворах вследствие снижения перенапряжения водорода на выделениях [107], а не вследствие облегчения анодной реакции. Последняя замедляется из-за понижения энергии, связанной с дислокациями, адсорбировавшими примеси: «старые» дислокации травятся труднее, чем «свежие».

Повышение химической стойкости древесины и расширение области применения деревянных конструкций могут быть обеспечены нанесением на поверхность конструкций различных лакокрасочных составов или предварительной пропиткой древесины синтетическими смолами и другими веществами. Одним из распространенных способов повышения химической стойкости древесины является пропитка ее феноло-формальдегидными или фурановыми смолами. Древесина, пропитанная феноло-формальдегидной смолой, устойчива при повышенных температурах (75—125 °С) к действию растворов минеральных (серной, соляной, фосфорной и др.) и органических (уксусной, молочной, щавелевой и др.) кислот, за исключением окисляющих, выдерживает воздействие серного ангидрида, хлора в смеси с хлористым водородом, фтористого водорода и других газов, а также не разрушается при действии аэрозолей (хлористых, фосфорных и др.), солей натрия, калия, магния, кальция и др. Химически стойка также древесина, пропитанная низковязкими мономерами, например ме-тилметакрилатом с последующим радиационным отверждением.

При схватывании первого рода рост температуры в трущихся поверхностных объемах образцов вызывает повышение химической активности металлов. Происходит более интенсивное их окисление и образование пленок окислов, замедляющих развитие процесса схватывания. При схватывании второго рода рост температур вызывает разупрочнение металла, происходит интенсивное развитие процесса схватывания.

Повышение химической активности смазки, применение поверхностно-активных веществ, металлозолей, коллоидного графита в меньшей мере можно рекомендовать для данного сопряжения, так как эти мероприятия наряду с большой эффективностью по улучшению приработки в данном узле могут вызвать в других

В практике имеют место случаи, когда повышение химической активности металлов в процессе их пластической деформации при трении скольжения сопряженных деталей приводит к полному устранению процесса схватывания, который возник и интенсивно развивался в начальный период трения.

Ряд исследований последних лет посвящен получению многокомпонентных пленочных материалов на основе нитрида алюминия. Так, структура, механические и химические свойства тонких пленок В—А1—N переменного состава, приготовленных ионно-лучевым осаждением, изучались в [44]. Отношение N/(A1—В) для всех пленок составляло ~1,0. Предполагается, что в пленках реализуется состояние твердого раствора BN—A1N вюртцитной структуры. Получено, что микротвердость пленки от содержания бора практически не зависит, однако рост его концентрации определяет повышение химической интертности системы: скорость травления сплава, содержащего 9 % BN, фосфорной кислотой на порядок меньше, чем для "чистого" A1N. В [45] отмечается, что при осаждении на нитрид алюминия углеродных пленок термическая диффузия для данной системы выше, чем для AlN-керамики, и увеличивается с ростом толщины пленки углерода.

Однако в последние годы все большее практическое значение приобретает сверхтонкое измельчение, направленное на повышение химической активности твердых частиц за счет разрушения их кристаллической решетки (создания в ней дефектов). Такой процесс называют механическим активирование^. Для его осуществления разработана вы.-

Наличие на границе паяемого металла и припоя прослойки химического соединения, нарушающего их непосредственный контакт, уменьшает скорость развития химической эрозии или прекращает ее развитие. Установлены три типа зависимости развития общей химической эрозии от температуры [25] (рис. 15): а) непрерывное развитие; б) повышение химической эрозии, затем торможение ее развития, в некотором интервале температур и снова повышение; в) возрастание скорости химической эрозии с последующим, ее замедлением..

Радикальная мера предотвращения трещин — применение предварительного и сопутствующего сварке подогрева. Обычно для хромистых сталей мартенситного и мартецситпо-ферритных классов рекомендуется общий (или иногда местный) подогрев до температуры 200—450° С. Температуру подогрева повышают с увеличением склонности к закалке (в основном с увеличением концентрации углерода в стали) и жесткости изделия. Однако возможно и даже предпочтительней не нагревать металл до температур, вызывающих повышение хрупкости, например в связи с синеломкостью, и ограничивать температуру сопутствующего сварке подогрева.'

Ранее [1] было показано, что сплав меди с 38% Ge, обладающий такими же смачивающими характеристиками, что и припой ПМГ-12, имеет температуру плавления значительно ниже и лучше сохраняет металлизационное покрытие. К недостаткам этого сплава следует отнести некоторое повышение хрупкости. Для увеличения пластичности с одновременным сохранением такой же температуры плавления и адгезионных свойств желательно опробывание припоев с добавками третьего компонента, увеличивающего пластичность.

При испытаниях на срок службы необходимо проводить частые осмотры испытываемых изделий с целью обнаружения таких отказов, как нарушение крепления элементов при испытаниях на вибрацию, повышение хрупкости металлов после испытаний при низких температурах, размягчение пластмасс при высоких температурах, так как эти отказы могут вызвать вторичные отказы, которые будут маскировать первичные отказы или затруднят установление их причин. Например, при испытаниях образца на вибрацию в течение 1000 час следует производить его детальный осмотр по крайней мере через каждые 50 или 100 час. Частые проверки на правильность функционирования с получением данных о переменных параметрах также имеют важное значение для возможно более раннего обнаружения отклонения функциональных параметров от номинальных значений. В данном случае при строгой программе испытаний на надежность моментом отказа следует считать время, когда началось это отклонение, а не время выхода величины параметра за установленные допустимые пределы.

Снижение ударной вязкости и повышение хрупкости происходит также после длительной работы металла при температурах 400—650° С. В результате этого металл может разрушаться при ударных нагрузках, например, во <время проведения ремонта.

Характеристики старения двухосновных и смесевых твердых топлив различны. Что касается двухосновных топлив, то процессы старения в них связаны главным образом с ограниченной стабильностью. Раньше при хранении ракет, снаряженных такими зарядами, даже употреблялся термин «время безопасного хранения», однако большие усилия, предпринятые с целью стабилизации свойств этих топлив, привели к практически полному исключению названного фактора. В смесевых топливах нарушения характеристик, вызванные старением, проявляются как твердение или размягчение, повышение хрупкости или изменение адгезионных свойств. Для диагностики ТРТ весьма важны неразрушающие методы испытаний, и многие такие методы уже применяются [36].

Характеристики старения двухосновных и смесевых твердых топлив различны. Что касается двухосновных топлив, то процессы старения в них связаны главным образом с ограниченной стабильностью. Раньше при хранении ракет, снаряженных такими зарядами, даже употреблялся термин «время безопасного хранения», однако большие усилия, предпринятые с целью стабилизации свойств этих топлив, привели к практически полному исключению названного фактора. В смесевых топливах нарушения характеристик, вызванные старением, проявляются как твердение или размягчение, повышение хрупкости или изменение адгезионных свойств. Для диагностики ТРТ весьма важны неразрушающие методы испытаний, и многие такие методы уже применяются [36].

Кислород и азот растворяются в ничтожно малом количестве и загрязняют сталь неметаллическими включениями (оксидами, нитридами, газовой фазой). Они оказывают отрицательное воздействие на свойства, вызывая анизотропию механических свойств, повышение хрупкости и порога хладноломкости, а также снижают вязкость и выносливость. Содержание кислорода более 0,03% вызывает старение сталей, а более 0,1% — красноломкость. Азот увеличивает прочность и твердость стали, но снижает пластичность. Повышенное содержание азота вызывает деформационное старение. Старение медленно развивается при комнатной температуре и ускоряется при нагреве до 250°С.

Ферритвые с 25-30% Сг — 700-750 Повышение хрупкости вследствие выделения сг-фазы Нагрев Кратковременный на-грев+кратковременный отжиг при 760-780 °С

Повышение хрупкости чугуна при трении по пластмассе можно объяснить только его наводороживанием.

Неориентированные кристаллиты при Т < Тс аморфной фазы способствуют повышению хрупкости полимеров и понижению их прочности. Хрупкость полимеров при -этом может быть обусловлена напряжениями в аморфных областях, вызванными образованием кристаллитов, дефектами типа пустот в процессе кристаллизации или же тем, что кристаллиты могут являться концентраторами напряжений. Кроме того, возможны другие причины хрупкости кристаллических полимеров. Как известно, полимеры кристаллизуются в виде пластинчатых кристаллов — ламелей, образуемых цепями в складчатых конформациях. Ламели связаны между собой проходными цепями [73—77]. Концы цепей и нерегулярности в макромолекулах образуют аморфные области между ламелями, поэтому проходных цепей, соединяющих кристаллические слои, обычно немного, что обусловливает повышение хрупкости и понижение прочности кристаллических полимеров при Т < Тс. Если аморфная составляющая находится в высокоэластическом состоянии, присутствие кристаллической фазы влияет на диаграмму напряжение — деформаций полимера /совсем по-другому. При увеличении степени кристалличности от нуля до высоких значений диаграммы напряжение — деформация изменяются от кривых, характерных для невулканизованных каучуков, до кривых, характерных для резин, и, наконец, до кривых, характерных для жестких материалов с резко выраженным пределом текучести. При очень высокой степени кристалличности, особенно при наличии крупных сферолитов, такие полимеры часто разрушаются как хрупкие тела [57, 78 — 84].

За исключением «мокрого» «Флюидайна», в двигателях Стирлинга используются однокомпонентные рабочие тела, если воздух считать «чистым» газом. Эти рабочие тела не только однокомпонентны, но и однофазны. Нет никаких причин, препятствующих использованию многокомпонентных многофазных рабочих тел, тем более что такие тела могут дать некоторые термодинамические преимущества, поскольку могут воспринимать более высокие степени сжатия. Тем не менее в настоящее время используются исключительно газообразные рабочие тела, причем практически без исключений только воздух (азот), гелий и водород. Как уже было показано выше, влияние рассмотренных нами параметров не зависит от того, какой из трех газов использовался в качестве рабочего тела. Однако, хотя тенденции и совпадают, конкретные цифры различны. Большая часть имеющейся литературы, если обратиться к публикациям достаточно общего характера, создает впечатление, что водород является наиболее подходящим рабочим телом, и в процессе первоначального изучения нами основных принципов и конструктивных особенностей двигателей Стирлинга это впечатление усилилось. Однако если водород обладает столь очевидными преимуществами, то почему все еще используют и остальные два газа, особенно гелий, хотя он и более дорогой? Мы уже рассмотрели некоторые проблемы, связанные с использованием водорода, например необходимость 'компенсировать просачивание водорода через материалы, с которыми он контактирует, и повышение хрупкости этих материалов, но если водород имеет такие неоспоримые преимущества, то с этими проблемами надо смириться. В первых аналитических работах (например, [44]) высказываются предположения, что водород является лучшим рабочим телом с точки зрения обеспечения высоких рабочих характеристик только в некоторых режимах работы, в других режимах наиболее подходящими могут оказаться другие два обычно используемых газа. Однако необходимо помнить, что большая часть усилий по совершенствованию двигателей Стирлинга предпринимается с целью установ-