Повышение теплостойкости

материала, постепенно развивающееся под действием многократных повторных температурных напряжений. Т. у. во многом сходна с механич. усталостью. Т. у. особенно важно учитывать при проектировании элементов машин, работающих в условиях перем. тепловых режимов: турбин, электростанций, аппаратов хим. технологии, ядерных реакторов и т. д. Сопротивление Т. у, повышают все факторы, снижающие (без одноврем. ухудшения полезных механич. св-в) температурные напряжения, в частности повышение теплопроводности, уменьшение температурного коэфф. расширения, повышение сопротивления окислению. Из механич. св-в важно повышение пластичности и жаропрочности (при высокой верхней темп-ре цикла Т. у.).

Существенными недостатками вкладышей из пластиков являются их малая теплопроводность и низкая теплостойкость. Например, текстолит теряет свои свойства при температуре немногим более 100° С, а капрон — около 200° С. Отвод теплоты осуществляют обычно с помощью воды, которая используется и в качестве смазки поверхностей трения. Повышение теплопроводности может быть достигнуто применением металлических вкладышей, облицованных тонким слоем синтетического материала.

Свободная энергия (кал/°С-молъ): 2,33-(25°), 4,32 (227°), 5,89 (427°), 7,81 (727°), 9,39 (1027°), 11,52 (1527°), 12,53 (1727°), 15,71 (2500°). Теплосодержание X. (кал/моль): 0,62 (127°), 3,38 (527°), 7,52 (1027°), 12,47 (1550°). Энтропия (кал/моль-г С): 1,78 (127°), 6,53 (527°), 11,52 (1027°), 13,71 (1550°). Характеристич. темп-ра изменяется в пределах 490—580° в зависимости от состояния металла. Константа Холла = 1,455-10~а в-см/а-а. Оптич. свойства — отражаемость X. (%) в зависимости от длины волны падающего света (серебро 100%): 14 (1300А),. 37 (2000А), 67 (ЗОООА), 70 (5000 А), 63 (10000 А), 88 (40000 А). Работа выхода при термоэлектронной эмиссии 4,6 эв, фото-электрич. работа выхода 4,37 эв. Темп-ра рекристаллизации X., как и др. металлов,, зависит от мн. факторов. Темп-ра рекристаллизации X., полученного по пром. технологии, колеблется в интервале-800—850°. X (ккал/см-сек-°С): 0,22 (100°), 0,18 (500°), 0,16 (900°). Обращает внимание повышение теплопроводности X. при повышении темп-ры. а-106 (1°С): 7,5 (20—100°), 8,8 (20—600°), 10,0 (20—1000°).. с (кал!моль°С): 5,52 (20°), 5,75 (500°),. 5,85 (900°), 9,40—для жидкого металла,, 5,04 — для паров хрома. Q (ом-емг/м): 0,128 (20°), 0,42 (600°), 0,86 (1200°), 1,46-(1600°). При понижении темп-ры до 0,7 °К X. не переходит в сверхпроводящее состояние. Электрохимич. эквивалент X. (мг/кулон): трехвалентного — 0,08983, шестивалентного — 0,17965. Нормальный электродный потенциал трехвалентного X. 0,5 в, водородное перенапряжение 0,38 в.. Коэфф. лучеиспускания колеблется в-пределах 0,39—1,27 икал/см^-час-к* (100— 1000°), коэфф. черноты 0,08 — 0,26-для неокисленного, 0,7—0,8 для окисленного металла. (Хар-ки изменяются в зависимости от внешних условий и состояния металла). Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов равно 2,9 ^ iO,l барн/атом.

3-111 показывает, что снижение теплоемкости в зависимости от концентрации ВК продуктов при концентрациях 30% по массе не превышает погрешностей эксперимента. Последнее объясняется тем, что теплоемкость является параметром, малочувствительным к молекулярной структуре рассматриваемых жидкостей (табл. 3-44). Установлено, что теплопроводность терфенильных смесей увеличивается на 3—5% при концентрации ВК продуктов 30% по массе [Л. 77]. Некоторое повышение теплопроводности у частично пиролизованных смесей может быть объяснено на основе анализа уравнения

Факторы, уменьшающие продолжительность отдыха (увеличение скорости деформации) или снижающие температуру деформируемого металла (улучшение охлаждения, повышение теплопроводности металла, уменьшение трения), способствуют повышению степени упрочнения.

Теплопроводность определяется химической и минералогической природой огнеупорных материалов, а также степенью и характером пористости. Она повышается с увеличением плотности материала (фиг. 65) и зависит от размеров пор. При одной и той же пористости крупные поры обусловливают повышение теплопроводности. С повышением

Конструкция. Катушка зажигания помещается в герметически закрытый железный кожух и заливается компаундной массой, чем достигаются улучшение изоляции и повышение теплопроводности.

Наоборот, факторы, уменьшающие продолжительность отдыха (увеличение скорости деформации) или снижающие температуру деформируемого металла (улучшение охлаждения, повышение теплопроводности, металла, уменьшение трения), способствуют повышению степени упрочнения.

Повышение теплопроводности с понижением температуры носит экстремальный характер, причем точка перегиба имеет место, когда средняя длина свободного пробега фонона оказывается равной размерам кристалла. Изменение теплопроводности обусловливается изменением удельной теплоемкости, связанной с температурой соотношением Cv — Т3. Следовательно, в области низких температур

Приведенные положения о строении полимеров показывают, что в их структуре по сравнению со структурой низкомолекулярных веществ имеются существенные отличия. Несмотря на это в ряде работ [Л. 26—301 теплопроводность полимеров .по аналогии с низкомолекулярными веществами представляется как суммарный результат колебательных движений макромолекул (считается, что перемещение энергии колебаний в направлении, обратном вектору температурного градиента, протекает в основном вдоль главных валентных связей цепных молекул). Согласно этой модели связи между атомами и молекулами принимаются за систему элементарных тепловых сопротивлений [Л. 31—34], причем первичные химические связи имеют примерно в десять раз меньшее сопротивление, чем, скажем, ван-дер-ваальсовы связи. Теплоперенос от одного структурного элемента к другому в этом случае осуществляется путем медленного трансляционного, вращательного или колебательного движения некоторой гипотетической единицы полимерной цепи, ответственной за теплофизику полимера. Температурная зависимость теплопроводности полимеров в известной мере подтверждает эти положения. Так, например, с возрастанием температуры увеличиваются тепловые флуктуации макромолекул, и обусловленное этим снижение теплового сопротивления связей ведет к повышению теплопроводности полимера. Повышение теплопроводности прекращается ло достижении температуры стеклования полимера. В области выше температуры стеклования, когда полимер переходит в высокоэластичное состояние, наблюдается . увеличение свободного объема в полимерной матрице, что приводит к повышению термического сопротивления и соответственно к понижению теплопроводности полимера.

Повышение теплопроводности клеевых соединений в биметаллических трубах.

Повышение теплостойкости и режущих свойств сталей достигается

Теплостойкость —• это способность деталей сохранять прочность при работе в условиях высоких температур. Нагрев деталей может быть вызван притоком тепла извне или за счет выделения тепла в результате трения в кинематических парах механизмов. Повышение теплостойкости достигается применением специальных материалов и отвода тепла маслом, а также воздушным или водяным охлаждением.

Повышение теплостойкости. Связующие с более высокими рабочими температурами имеют реальные преимущества. Если бы были созданы композиционные материалы на полимерной основе, пригодные для длительной эксплуатации при температурах 260 — 315° С, то это позволило бы использовать армированные пластики в недоступных ранее для них областях. Например, они нашли бы применение в скрубберах, работающих при высоких температурах. Существующие в настоящее время армированные пластики пригодны для эксплуатации при температурах 149—177° С и несколько выше при кратковременном воздействии. В данное время правительственными учреждениями и частными промышленными фирмами начаты работы в этой области.

Воздействие оказывает радиация и на полимеры, а также на материалы, имеющие их в основе. В молекулах некоторых из них образуются поперечные связи (т. е. структура становится сетчатой) и, следовательно, увеличивается твердость; в других — уменьшается средний молекулярный'вес. Можно привести такие примеры: при кратковременном радиоактивном облучении полиэтилена-1 в нем образуется сетчатая структура, влекущая за собой повышение теплостойкости. Фторопласт-4 под влиянием радиоактивного облучения утрачивает упругость, становясь все более жестким, а затем и хрупким материалом.

С целью улучшения фрикционных характеристик ФАПМ и повышения их стабильности используют органические наполнители, представляющие собой порошки термоотвержденных сетчатых полимеров, для получения этих порошков применяют жидкость скорлупы ореха кешью или продукты ее переработки, продукты сополиконденсации различных смол, каучукообразные полимеры полифос-фонитрилхлорида с добавками наполнителей, а также фенслформальдегидную смолу, бутадиеннитрильный каучук с добавкой асбеста или других компонентов. Кроме того, для изготовления ФАПМ используют пробку и древесную муку, которые повышают упругость материала и фрикционные характеристики. Широко применяют в ФАПМ углеродные наполнители: измельченный кокс, графит, технический углерод. Эти наполнители положительно влияют на повышение теплостойкости, износостойкости ФАПМ и позволяют регулировать коэффициент трения.

Основные недостатки современных углепластиков с эпоксидной матрицей связываются с пониженными вязкостью разрушения, ударной стойкостью и температурой использования. Новые разработки и исследования направлены на улучшение указанных характеристик и, в первую очередь, на повышение теплостойкости и вязкости разрушения. Углепластики на основе бисмалеидов и полиимидов дешевы и широко применяются в промышленности. По сравнению с эпоксидными полимерами они имеют более высокую теплостойкость и ударную прочность, легко перерабатываются и представляются весьма перспективными при использовании КМ на их основе в силовых конструкциях.

Вольфрам повышает пределы прочности и текучести стали при незначительном уменьшении относительного удлинения, повышает твердость и износостойкость ее. Особенно важно положительное влияние вольфрама на механические свойства сталей при повышенных температурах, повышение теплостойкости и стойкости против отпуска, поэтому вольфрам является главным легирующим элементом сталей для инструментов горячей обработки и быстрорежущих сталей. Отечественный ферровольфрам соответствует самым высоким требованиям (табл. 79). Выплавка ферровольфрама некоторых марок с молибденом объясняется присутствием в вольфрамовом концентрате некоторых месторождений значительного количества молибдена (2,0—4,5 %).

Вольфрам повышает пределы прочности и текучести стали при незначительном уменьшении относительного удлинения, повышает твердость и износостойкость ее. Особенно важно положительное влияние вольфрама на механические свойства сталей при повышенных температурах, повышение теплостойкости и стойкости против отпуска, поэтому вольфрам является главным легирующим элементом сталей для инструментов горячей обработки и быстрорежущих сталей. Отечественный ферровольфрам соответствует самым высоким требованиям (табл. 79). Выплавка ферровольфрама некоторых марок с молибденом объясняется присутствием в вольфрамовом концентрате некоторых месторождений значительного количества молибдена (2,0—4,5 %).

- повышение теплостойкости (хром);

Основные недостатки современных углепластиков с эпоксидной матрицей связываются с пониженными вязкостью разрушения, ударной стойкостью и температурой использования. Новые разработки и исследования направлены на улучшение указанных характеристик и, в первую очередь, на повышение теплостойкости и вязкости разрушения. Углепластики на основе бисмалеидов и полиимидов дешевы и широко применяются в промышленности. По сравнению с эпоксидными полимерами они имеют более высокую теплостойкость и ударную прочность, легко перерабатываются и представляются весьма перспективными при использовании КМ на их основе в силовых конструкциях.

Одним из важнейших положительных эффектов армирования полимеров волокнистыми наполнителями является повышение их теплостойкости. Это подтверждается данными, приведенными на стр. 274 и 275 [33] и на рис. 8.7 [27]. Обычно теплостойкость кристаллических полимеров с эластичной аморфной фазой возрастает более резко, чем аморфных стеклообразных полимеров [70]. В кристаллических полимерах она приближается к Тпл, а в аморфных стеклообразных полимерах она только немного превышает их Тс. Связь теплостойкости наполненных композиций с модулем упругости и его температурной зависимостью обсуждалась в гл. 6. Возрастание теплостойкости аморфных полимеров при введении жестких наполнителей является кажущимся, обусловленным уменьшением скорости ползучести из-за возрастания модуля упругости, а не из-за повышения Тс полимеров. При температуре выше Тс рост вязкости композиций является решающим фактором в увеличении их деформационной устойчивости, следовательно, с возрастанием молекулярной массы и прочности адгезионных связей на границе полимер—наполнитель должна возрастать теплостойкость наполненных аморфных полимеров. Повышение теплостойкости кристаллических полимеров при наполнении связано главным образом с возрастанием их модуля упругости.

Повышение теплостойкости ре.зин имеет важное практическое значение, так как при нагревании вулканизованной резины ускоряются релаксационные процессы и необратимые изменения ее механических свойств. При нагревании ненапряженных резин в основном протекают процессы теплового старения, ускоряемые присутствием кислорода воздуха. Уменьшение эластических свойств резины в этом случае характеризуется коэффициентом старения Кс, представляющим отношение какого-либо физико-механического показателя (прочности, относительного удлинения при разрыве) после старения к его исходному значению. Например