Разрушением поверхности

таллу. Вообще разрушение покрытий нельзя смешивать с разрушением отдельных образцов соединений, так как основа оказывает существенное влияние на состояние поверхностного слоя. Несовпадение данных может обусловливаться и такими факторами, как чистота, степень спеченности и гомогенности, стехиометрия, условия испытания и т. п.

установлено, что время выдержки волокна в травителе, необходимое для удаления покрытия, не влияет на прочностные характеристики исходного волокна. Прочность на разрыв составляла до и после выдержки в травителе 150 кГ/мм2 с коэффициентом вариации 30— 40%. Столь значительную величину коэффициента вариации прочностных данных можно объяснить неоднородностью свойств углеродных волокон: разрушением отдельных элементарных волокон по длине нити (мы использовали волокно в виде крученого жгута,

неравномерно корродирующую систему, несмотря на то что в практике известно много случаев, когда долговечность изделия лимитировалась коррозионным разрушением отдельных участков деталей, хотя изделие хорошо выполняло свое функциональное назначение, а при его изготовлении были использованы самые стойкие защитные покрытия. Поэтому нужен новый подход к решению проблемы защиты от коррозии.

Местная (локальная) коррозия характеризуется разрушением отдельных участков поверхности металла, причем она бывает нескольких видов:

границах зерен минералов, развиваются по границам срастания зерен различных минералов. Отчетливо проявляется различие в степени разрушения зерен разных минералов. Селективность разрушения многокомпонентных поликристаллических систем после ЭРРГ-обработки обусловлена, во-первых, избирательным разрушением отдельных компонентов системы и границ зерен минералов в силу различия прочностных свойств. Разрушению границ зерен минералов способствует природная концентрация дефектов на границах зерен. Количественная оценка вариаций локальных напряжений в зернах различных минералов, обусловленных различием их упругих свойств, также объясняет различие эффективности разупрочнения различных типов руд. Во-вторых, дифференциации зерен минералов при прохождении в твердом теле упругой волны способствует возникновение на границах зерен напряжений разрыва и сдвига, обусловленных различной массовой скоростью за фронтом волны сжатия компонентов различной акустической жесткости и различием деформационных характеристик материала включений и матрицы.

Уплотнение вала во многом определяет безопасность ГЦН, поскольку в случае отказа уплотнения радиоактивные протечки через него могут быть весьма значительными. С появлением мощных (несколько тысяч киловатт) ГЦН для АЭС возникла потребность в уплотнениях вала, работающих при давлениях 8—18 МПа, температурах уплотняемой среды 260—300°С, диаметрах вала 200—300 мм и частотах вращения 1000—3000 об/мин (линейные скорости 30—40 м/с). При этом ресурс уплотнения должен составлять не менее 20000 ч. Создание надежных уплотнений с такими параметрами — технически сложная и ответственная задача. Трудности усугубляются тем, что современные уплотнения валов ГЦН представляют собой сложные динамические системы, в которых при определенных условиях могут возникать самовозбуждающиеся колебания, влияющие на нормальное функционирование уплотнения [23—25]. Имевшие место на ряде зарубежных АЭС аварии с разрушением отдельных элементов первого контура были следствием динамического возмущения именно этой системы [26—30]. Поэтому вопросы динамической устойчивости системы «ротор насоса — уплотнение — подшипники» не должны упускаться из виду при разработке ГЦН.

тов на макроуровне описывается разными дифференциальными уравнениями в зависимости от положения фазовых координат на фазовых плоскостях. Такие системы будем называть динамическими системами с переменной структурой (СПС) [20, 59, 84, 88]. Типичным примером СПС являются динамические системы с выключающимися связями, упруго-пластические и комбинированные [2Г, 64]. Следует отметить, что рассматриваемые динамические системы существенно отличаются по своей физической природе от динамических систем автоматического регулирования (САР). Типовые нелинейные звенья САР имеют, как правило, неизменяемую структуру, а параметры, определяющие нелинейную функцию, в большинстве случаев не зависят от времени и действующих на систему возмущений. Возмущения, учитываемые при расчете САР, относим в основном к классу стационарных и предполагаем, что имеется полная статистическая информация о его вероятностных характеристиках. При этом часто вводятся дополнительные ' контуры, осуществляющие компенсацию действующих возмущений [84, 89]. Под переменной структурой САР понимается наличие линии (или плоскости) переключения структуры системы, осуществляющей так называемый «скользящий» режим [84, 89]. Свойства элементов машиностроительных и строительных конструкций и действующих на них возмущений (типа сейсмических, ветровых, тепловых и тому подобных нагрузок) характеризуются значительно большей неопределенностью. Изменение структуры связано с разрушением отдельных элементов конструкции и ее необратимостью (системы с выключающимися внутренними связями, упруго-пластические системы) и существенно зависит от движения системы и действующих на нее возмущений.

Условия работы, по-видимому, и определили в основном характер возникающих неисправностей. Если в первой группе агрегатов преобладали случайные отказы, то во второй группе было отмечено значительное число неисправностей, связанных с разрушением отдельных элементов агрегатов.

Нелинейный характер зависимости между напряжениями и деформациями композиционных материалов может являться следствием не только пластического деформирования [329] и иметь место даже в случае линейно упругих компонентов [79, 84]. Это обусловлено тем, что полному (макроскопическому) разрушению изделий из композитов предшествует сложный процесс разрушения отдельных элементов структуры [380]. Изучение этого процесса важно не только для анализа условий образования макроскопической трещины, но и для исследования поведения материала под нагрузкой [332]. Проявления неупругих свойств композиционных материалов, вызванные полным или частичным разрушением отдельных элементов структуры, отмечены в работах [148, 333, 334] и др. В ряде случаев диаграмма деформирования не представляет собой плавную кривую — на ней появляются резкие разрывы и скачки [148, 346].

В тех случаях, когда упомянутые ранние стадии разрушения конструкционного материала по условиям эксплуатации конструкции являются допустимыми или разрушение материала рассматривается на более высоких структурных уровнях, начало разрушения композита можно, очевидно, связывать с разрушением отдельных структурных элементов соответствующего порядка. В частности, для слоистых композитов к настоящему времени хорошо развит аппарат послойного анализа разрушения [28, 109, 123, 146 и др.]. Основная идея послойного анализа разрушения слоистого композита сводится к следующему. Для каждого из М слоев пакета по тому или иному критерию предельного состояния оценивается несущая способность монослоя. Разрушенные монослои в заданном смысле исключаются из пакета, после чего производится соответствующий перерасчет НДС и анализ повторяется. Процедура прекращается после выполнения критерия макроразрушения слоистого пакета. Очевидно, что аналогичный подход легко может быть обобщен на случай произвольного структурного элемента композита, деформативные и прочностные характеристики которого известны.

Местная (локальная) коррозия характеризуется разрушением отдельных участков поверхности металла, причем она бывает нескольких видов:

ГАЗОВЫДЕЛЁНИЕ в горные выработки — выделение метана или др. природного газа из толщи полезного ископаемого и вмещающих пород в подземные горные выработки. Различают Г. обыкновенное- (происходит медленно, но непрерывно из трещин и пор в угле и породе по всей свободной поверхности), оно увеличивается при отделении угля от массива и его дроблении; суфлярное (местное выделение газа из трещин, газовый фонтан, действующий иногда продолжит, время); внезапное (местное бурное выделение больших кол-в газа за небольшой промежуток времени, сопровождающееся разрушением поверхности забоя). Борьба с Г. эффективно осуществляется дегазацией шахт.

оказывается более высокой по сравнению с tc.Kpi, на поверхности устанавливается переходный режим кипения, и отвод тепла начинает снижаться. В итоге разность между подводимым и отводимым количеством тепла быстро нарастает во времени. Соответственно увеличивается скорость разогрева поверхности. Развитие процесса приобретает кризисный характер. За доли секунды температура материала поверхности нагрева возрастает на сотни градусов, и лишь при условии, что стенка достаточно тугоплавкая, кризис заканчивается благополучно новым стационарным состоянием, отвечающим области пленочного кипения при весьма высокой температуре поверхности. На рис. 4-3 этот кризисный переход от пузырькового режима кипения к пленочному условно показан стрелкой как «перескок» с кривой пузырькового кипения на линию пленочного кипения при той же тепловой нагрузке gKpi-Однако обычно кризис сопровождается расплавлением и разрушением поверхности нагрева (ее пережогом).

чеством теплоты быстро нарастает во времени, Соответственно увеличивается скорость разогрева поверхности. Развитие процесса приобретает кризисный характер. За доли секунды температура материала поверхности нагрева возрастает на сотни градусов, и лишь при условии, что стенка достаточно тугоплавкая, кризис заканчивается благополучно новым стационарным состоянием, отвечающим области пленочного кипения при весьма высокой температуре поверхности. На рис. 4-3 этот кризисный переход от пузырькового режима кипения к пленочному условно показан стрелкой как «перескок» с кривой пузырькового кипения на линию пленочного кипения при той же тепловой нагрузке дкр1. Однако обычно кризис сопровождаегся расплавлением и разрушением поверхности нагрева (ее пережогом).

При работе, например, деталей газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания воздействие термоусталостных напряжений сопровождается газоабразивным изнашиванием, коррозионным разрушением поверхности. Одним из эффективных способов защиты поверхности от воздействия продуктов сгорания является нанесение специальных покрытий. Известно, что усталостные трещины (в том числе и термоусталостные) зарождаются обычно на поверхности изделия. Поэтому важно знать характер влияния покрытия на кинетику термоусталостного разрушения. Защищая основной металл от воздействия среды, т. е. увеличивая тем самым долговечность, покрытие может стеснять пластическую деформацию поверхностных слоев,; способствовать возникновению и росту трещин, уменьшать надежность детали.

определяется в основном расщеплением проволоки, а не разрушением поверхности раздела, а при испытании под углом 45° разрушение носит сложный характер, но частично происходит по поверхности раздела. При испытании композита пр.и 1477 К разрушение по поверхности раздела лимитирует и поперечную прочность, и прочность, соответствующую углу нагружения 45°. Если поверхность раздела упрочнена предварительной термической обработкой, то прочность определяется расщеплением проволоки или разрушением в зоне диффузионной пористости вблизи поверхности раздела. Однако упрочнение поверхности раздела предварительным отжигом приводит к повышению прочности композита при внеосном нагружении.

верхности раздела и работой адгезии Николас [35] распространил свой анализ прочности поверхности раздела металл — окись алюминия на большое число металлов. На рис. 9 показаны определенные методом сдвига зависимости прочности связи от величины краевого угла для Fe, A1, Аи и Ag; расчетные кривые соответствуют опытным данным. Расчет проведен с использованием величин прочности поверхности раздела на растяжение U, приведенных в табл. 2. Адгезия кобальта и урана к А1аО3 отсутствует. Очевидно, это обусловлено разрушением поверхности раздела вследствие объемных изменений при мартенситном превращении указанных металлов. В системе железо — окись алюминия поверхность раздела остается неповрежденной при фазовом превращении у—HI, так как оно происходит путем образования зародышей и их диффузионного роста при медленном охлаждении. Как следует из табл. 2, по-видимому, нет корреляции между прочностью поверхности раздела и работой адгезии №ад, подсчитанной по уравнению (13) на основании данных для систем жидкий металл — твердый окисел.

Полученные данные подвержены сильному разбросу. Каких-либо закономерных различий в поведении образцов, находившихся на разных расстояниях от дна, или же прямых и согнутых образцов обнаружить не удалось. "В большинстве случаев для всех материалов наблюдалось существенное уменьшение сопротивления изоляции (обычно на 50% и более), но, несмотря на это, только изоляция из силиконового каучука не выдержала испытания на пробой на образцах из нескольких партий. Возможно, это объясняется разрушением поверхности силиконового каучука при экспозиции в морской воде, упоминавшимся выше.

И наконец, в подавляющем большинстве случаев кавитация сопровождается разрушением поверхности, на которой возникают и некоторое время существуют кавитационные пузыри. Это разрушение, являющееся, пожалуй самым опасным последствием кавитации, называют кавитационной эрозией. Как уже говорилось, интенсивность кавитационной эрозии может быть настолько высокой, что она может вызвать полный износ отдельных элементов гидравлической машины в чрезвычайно короткое время.

Электроэрозионное изнашивание усложняется разрушением поверхности детали вследствие воздействия разрядов при прохождении электрического тока, сопровождающееся переносом ионов материала и появлением оксидных пленок. Интенсивность изнашивания зависит от плотности тока, контактного электрического сопротивления, скорости перемещения контакта, механической нагрузки, температуры поверхностей и вида материала деталей.

Когда две поверхности находятся в условиях контакта качения, процесс износа совершенно отличается от только что описанного процесса износа при скольжении, хотя недавние исследования износа при скольжении и привели к созданию теории износа при скольжении, называемой теорией «расслоения» [13], в соответствии с которой механизм износа очень схож с описываемым здесь механизмом износа при качении. В результате контакта при качении возникают напряжения, причем максимальное касательное напряжение возникает в материале на небольшой глубине, немного ниже поверхности контакта (см., например, [14, стр 3891). По мере движения зоны контакта качения относительно некоторой точки касательное напряжение вблизи поверхности меняется от нуля до максимального значения, а затем опять до нуля. Таким образом, возникает поле циклических напряжений. Представленный в гл. 7—9 материал указывает, что в подобных условиях может произойти усталостное разрушение путем зарождения трещины вблизи поверхности, которая при повторном циклическом нагружении растет и в конечном счете может выйти на поверхность, в результате чего от поверхности может отколоться макрочастица и образуется язвочка износа. Такое явление, называемое усталостным разрушением поверхности, представляет собой характерный вид разрушения подшипников качения, зубчатых передач, кулачков и других деталей машин, в которых имеются контактирующие в условиях качения поверхности. Испытания, проведенные производителями подшипников, показали, что долговечность /V (в циклах) приближенно определяется выражением

Следы неудаленной травлением окалины также могут служить причиной покрытия поверхности ржавчиной. Эта*шносная ржавчина не имеет ничего общего с разрушением поверхности нержавеющих сталей коррозией и легко удаляется травлением или полированием. Легкое травление нержавеющих сталей в окислительных средах (азотная кислота) способствует образованию на поверхности тонких пассивных пленок и улучшению их коррозионной ^стойкости.

б) ультрафиолетовый свет внутри помещения; быстрое отверждение и появление хрупкости с разрушением поверхности или мелением;