Рассеяния характеристик

где ро- остаточное сопротивление, являющееся результатом рассеяния электронов проводимости на дефектах кристаллической решетки, в том числе и на дислокациях;

ковакуумная печь для получения особо чистой стали и тугоплавких материалов, в к-рой нагрев основан на превращении кинетич. энергии ускоренных в электростатич. поле электронов в тепловую энергию при их ударе о поверхность нагреваемого объекта. В качестве источника электронов используют электронные пушки с разгоняющим напряжением 10-40 кВ. Для предотвращения рассеяния электронов на молекулах воздуха в печи необходим вакуум 10 мПа -

ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВАЯ ПЕЧЬ — высоковакуумная печь для переплава особо чистой стали и тугоплавких материалов, в к-рой нагрев осн. на превращении кинетич. энергии ускоренных в элект-ростатич. поле электронов в тепловую энергию при их ударе о поверхность нагреваемого объекта. В качестве источника электронов используют различные по конструкции и мощности электронные пушки с разгоняющим напряжением 10—40 кВ. Для предотвращения рассеяния электронов на молекулах воздуха в печи необходимо создавать вакуум 10 мПа — 10 мкПа (~1?Г4—10-' ммрт. ст.). В Э. п. ВНп71авляют СЯНткИ массой До 20 т.

Электрические свойства. Изменение электрических свойств при облучении графита происходит вследствие образования электронных ловушек промежуточными атомами и рассеяния электронов [101,180, 226]. Так как электронные ловушки увеличивают число электронов-носителей, то электросопротивление должно уменьшаться. Однако электроны, рассеивающиеся на этих дефектах при низких температурах облучения, с избытком компенсируют этот процесс, приводя к повышению электросопротивления. При повышенных температурах облучения рассеяние электронов едва компенсирует уменьшение сопротивления, вызванное увеличением числа электронов-носителей. Опыты по исследованию влияния излучения на графит включают также анализ изменений тер моэлектродвижущей силы и магнитной восприимчивости.

При этом электросопротивление металла и его изменение вследствие облучения играют важную роль. Если опыты проводятся при достаточно низких температурах, чтобы предотвратить отжиг дефектов, то можно предположить, что увеличение электросопротивления будет пропорционально числу дефектов, введенных в металл. Необходимо поддерживать общую концентрацию дефектов на достаточно низком уровне, чтобы предотвратить взаимное влияние различных дефектов, которое может •само вызвать увеличение электросопротивления. Облучение меди, серебра и золота [21] при 10° К нейтронами энергией 12 Мэв показало, что изменение электросопротивления почти линейно зависит от числа частиц, бомбардирующих материал. Отклонение от линейного закона связано, по-видимому, с явлениями отжига. Подобные опыты проведены Б левит-том и др. [41] на большом количестве материалов, облученных в реакторе при 17° К. Результаты этих двух работ сведены в табл. 5.15. Интерпретация изменения удельного электросопротивления была бы проста, -если бы был известен коэффициент пропорциональности, связывающий это изменение с концентрацией дефектов. Неизвестное значение поперечного сечения рассеяния электронов проводимости на таких дефектах затрудняет точные вычисления, и величины, соответствующие различным дефектам, весьма спорны.

Это явление .наблюдается и у многих стареющих сплавов. Оно объясняется тем, что на ранней стадии естественного старения образуются мелкодисперсные частицы, соизмеримые с длиной электронной волны. Максимальный эффект рассеяния электронов проводимости и, следовательно, максимальное снижение электрической про-

v да 5 • 103м/с, А,ф да 10~9M, t;P да 10е м/с, А,Р да 10~8м. Подставив это, получим /(реш//(эл » 5-Ю"2. Следовательно, теплопроводность типичных чистых металлов практически полностью определяется теплопроводностью электронного газа. Только в металлических сплавах, в которых преобладающим механизмом рассеяния электронов становится рассеяние на примесях, А* по порядку величины может сравняться с А,ф и вклад в теплопроводность электронного газа в этом случае может быть примерно таким же, как и вклад решетки.

Выясним физический смысл т. Предположим, что после того как скорость дрейфа достигла стационарного значения vn, поле IS выключено. Вследствие рассеяния электронов на дефектах решетки эта скорость начнет уменьшаться и электронный газ будет переходить в равновесное состояние. Такие процессы установления равновесия в системе, ранее выведенной из этого состояния, называются, как мы знаем, релаксацией. Полагая в (7,3) S = О, получаем уравнение, описывающее переход электронного газа в равновесное состояние — процесс его релаксации:

Так как вследствие рассеяния электронов на дефектах решетки .их движение становится беспорядочным, энергия переходит в энергию беспорядочного теплового движения, вызывая повышение тем-лературы электронного газа — его разогрев. Электроны, движущиеся в решетке, все время обмениваются энергией с атомами решетки. Этот обмен происходит путем поглощения и испускания квантов энергии колебаний решетки — фононов. В состоянии теплового .равновесия, когда температуры электронного газа и решетки одинаковы, устанавливается равновесие между процессами испускания

Измерение изменения электросопротивления стали 018Н10Ш в процессе малоциклового нагружения при 650° С (рис. 2, а) показало, что эта характеристика вначале возрастает, а затем снижается до величины, меньшей, чем электросопротивление закаленной стали. Ход изменения электросопротивления обусловливается влиянием двух факторов: возникновением выделений, вызывающих рассеяние электронов проводимости (повышение электросопротивления), и обеднением пересыщенного твердого раствора легирующими элементами, определяющими снижение электросопротивления. Максимум электросопротивления достигается тогда, когда размер выделений сопоставим с длиной волны электронов проводимости (5—10 А по Мотту), т. е. на первой стадии старения. При дальнейшем увеличении размеров выделений электросопротивление начинает падать, как вследствие уменьшения рассеяния электронов на выделениях, так и за счет уменьшения электросопротивления матрицы. В момент накопления деформации и появления микротрещин электросопротивление возрастает, причем в момент появления микротрещины наблюдается резкий скачок электросопротивления. При малоцикловом нагружении по схеме растяжение — сжатие в полуцикле растяжения электросопротивление увеличивается вдвое, по сравнению с полуциклом сжатия (рис. 2, б).

Пластическая деформация оказывает влияние на такие физические свойства как электросопротивление, коэрцитивная сила, проницаемость, остаточная индукция. Наклеп повышает электросопротивление за счет усиления рассеяния электронов проводи-

Для учета рассеяния характеристик прочности в области МЦУ в качестве расчетного N^ принимают число, полученное после обработки результатов испытаний статистическими методами. При расчете по уравнению Мэнсона за расчетное принимают число, равное 10 % от числа, полученного по этому уравнению [45].

Статистическое рассеяние действующих в эксплуатации переменных напряжений связано с необходимостью оценки рассеяния характеристик сопротивления усталости при многоблочном нагружении.

тонкий поверхностный слой (обезуглероживание высокопрочной стали, плакирование чистым алюминием высокопрочных алюминиевых сплавов) повышает П. к. при статич. нагрузках при комнатной темп-ре и понижает П. к. деталей, работающих на усталость. Такие металлургич. и технологич. мероприятия, как увеличение чистоты металла по примесям (вакуумная выплавка), способствующие в первую очередь уменьшению рассеяния характеристик прочности (см. Проблема надежности материала), тщательная доводка поверхности при механич. обработке, уменьшение остаточных напряжений после сварки, термической и механической обработки и др., весьма эффективно повышают П. к. при самых разнообразных условиях работы деталей.

Лит.: С е р е н с е и С. В. [и др.], Исследование рассеяния характеристик выносливости конструкционных алюминиевых сплавов в связи с технологией их производства, М., 1958 (Труды МАТИ, вып. 35); Дуни н-Б арковский И. В. и С мирнов Н. В., Теория вероятностей и математическая статистика в технике (Общая часть), М., 1955; Болотин В. В., Статистические методы в строительной механике, М., 1961. М. Н. Степнов.

Лит.: С е р е н с е н С. В. [и др.], Исследование рассеяния характеристик выносливости конструкционных алюминиевых сплавов в связи с технологией их производства, «Тр. Моск. авиац. технол. ин-та», 1958, вып. 35. М. Н. Степнов.

Как известно, основной характеристикой качества технологической операции является диапазон рассеяния характеристик качества партии готовых изделий <йг (см. рис. 7.4). Например, поле рассеяния размеров при отсутствии подналадок зависит от параметров данного технологического оборудования (жесткость, геометрическая точность узлов, виброустойчивость); технологических режимов и усилий обработки; качества обрабатываемых материалов на входе данной операции сог_г. В общем случае чем выше поле рассеяния размеров заготовок перед выполнением технологической операции (cOj_i), тем выше поле рассеяния размеров изделий после операции (сог), т. е. функциональная зависимость й)г=/(сОг.л) носит монотонный, возрастающий характер, который в общем виде показан на рис. 7.5. Даже при обработке совершенно одинаковых заготовок (со^ == 0) размеры партии изделий будут иметь некоторый диапазон рассеяния сог = шяг- вследствие биений шпинделя, возникающих при обработке вибраций, упругих отжимов, неравномерной твердости обрабатываемых материалов и т. д. Величина <«>с,- представляет собой характеристику техноло-

5.1.3. Численные значения коэффициентов па и п^ устанавливаются с учето.м типа, условий эксплуатации и ответственности конструкций и машин, опыта проектирования и изготовления, точности расчетов и задания исходной информации, рассеяния характеристик нагруженности и механических свойств.

Исследования закономерностей рассеяния характеристик сопротивления усталост-

Если известны параметры рассеяния характеристик прочности и нагружен-ности, то расчет на выносливость целесообразно производить вероятностными методами.

В этой ситуации возможно проведение расчетов, учитывающих несинхронность моментов возникновения и характера роста трещин у каждого из очагов, являющуюся следствием рассеяния характеристик прочности и долговечности. Однако уверенность в надежности таких расчетов, как правило, невелика, а последствия мгновенного "раскрытия" конструкции на большой протяженности весьма катастрофичны. В связи с этим на практике часто используется "огибающее" допущение о том, что трещины у всех очагов возникают одновременно и развиваются синхронно, что приводит к заведомо надежному (огибающему) описанию повреждения в предельном состоянии конструкции.

Расчеты прочности Дст по критериям трещиностойкости сводятся к определению или назначению расчетных дефектов I, выбору наибольших эксплуатационных нагрузок Рэ и соответствующих им минимальных температур t, учету воздействий физических полей Ф (например, радиационных потоков, коррозии) и специальному экспериментальному определению показателей трещиностойкости конструкционных материалов (критическое значение коэффициента интенсивности напряжений К1с). При этом параметры вероятности хрупкого и вязкого разрушения Р могут быть оценены с учетом рассеяния характеристик Рэ , Ф, К[с и /.