ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сжимаемость жидкостей из "Пластичность и разрушение твердых тел Том1 " За дальнейшими материалами по этому вопросу отсылаем читателя к книге П. Бриджмена Физика высоких давлений . [c.48] Если поместить против стального массива цилиндрический заряд взрывчатого вещества, в котором со стороны соприкасания с массивом устроена коническая впадина, покрытая тонким металлическим слоем (металлической прокладкой) в виде конической оболочки, то при взрыве заряда посредством детонатора, помещенного на противоположном конце цилиндрического заряда, можно наблюдать некоторые поразительные явления (фиг. 25—29). [c.49] До сих пор мы классифицировали материалы по их агрегатному состоянию и в зависимости от их поведения при различных напряженных состояниях относили их либо к твердым , либо к жидким . Теперь мы примем другой критерий классификации— критерий их внутренней структуры. По Г. Тамману ), следует отличать анизотропное состояние материи от изотропного. Элементарные частицы материи (атомы, ионы, молекулы), из которых в соответствии с современными взглядами физики состоят все материалы, расположены в случае анизотропного состояния в определенном правильном геометрическом порядке, в случае же изотропного—в беспорядке, В первом из этих состояний находятся кристаллы и кристаллические материалы, а во втором—газы, жидкости и аморфные (твердые или жидкие) материалы. [c.51] В аморфных твердых телах, напротив, рентгенографическим методом никакого правильного расположения атомов не обнаружено. [c.52] В кристалле меди определенные кристаллографические плоскости являются плоскостями куба, октаэдра и ромбического додекаэдра. Октаэдр получается, если соединить атомы, находящиеся в середине каждой грани куба, а грани ромбического додекаэдра пересекают наискось 12 ребер куба. [c.52] В отверстии и проталкивался лишь при условии приложения значительной силы. По Гриффитсу, это происходит потому, что молекулы воды соединяются в цепочки и прилипают к поверхности шарика и стенок отверстия. Такие цепочки перекрывают кольцевой зазор между шариком и пластинкой и удерживают шарик благодаря своей большой прочности на растяжение. [c.54] Жидкий гелий-1, кипящий при —269° С (4° С выше абсолютного нуля) под атмосферным давлением, с дальнейшим охлаждением до 2,2° абсолютной температуры претерпевает превращение в ге-лий-П. Гелий-П описывался ) как жидкость, лишенная вязкости, которая просачивается через очень плотные соединения, применяемые в вакуумных установках, и поднимается вверх по стенкам сосуда невидимой пленкой в направлении, противоположном направлению силы тяжести. Теплопроводность гелия-11 больше, чем любого другого вещества. Гелий-П проводит тепло волновым движением подобно тому, как жидкость передает звук упругими волнами расширения и сжатия. Замечательные свойства гелия-11 обнаруживают, может быть, существование нового ( четвертого ) состояния материи ). [c.54] Наблюдения над тонкой структурой органических аморфных материалов (высокополимеры, найлон, пластмассы, резина), произведенные с помощью рентгеновского метода, показывают, что точно так же и в этих веществах, составленных из длинных цепочек молекул, и именно в малых их областях, так называемых мицеллах , существует некоторое правильное расположение, отвечающее квазикристаллической структуре. Предполагается, что длинные цепочки имеют наиболее сильные химические связи в продольном и наиболее слабые—в поперечном направлении. Последнее обстоятельство и служит причиной тесного соединения цепочек по отдельным участкам их длины, в результате чего образуются правильные узлы с квазикристаллической структурой, в то время как свободные концы цепочек закручиваются относительно друг друга беспорядочным образом. При высоких растягивающих напряжениях большая часть этих свободных концов принимает параллельное расположение и сближается, сообщая структуре в сильно деформированном состоянии еще большую ориентированность -). [c.55] В металлах, используемых обычно в качестве материалов для конструкций, мельчайшие частицы, которые допустимо считать однородными (кристаллические зерна), отличаются в огромном большинстве случаев весьма малыми размерами по сравнению с размерами элементов конструкций. Средний диаметр этих зерен представляет собой величину порядка самое большее нескольких миллиметров, обычно же он составляет всего лишь от 0,1 до 0,01 мм. Для сравнения укажем, что расстояния между атомными частицами в кристаллической решетке измеряются величинами порядка 10 см. Изучение тонкой кристаллической структуры металлов и их сплавов при помощи оптического и электронного микроскопов позволило получить важные сведения относительно влияния структуры на прочностные характеристики металлов, а также обнаружить видимые изменения в зернистой структуре, сопровождающие пластическую деформацию твердых металлов или вызывающие их разрушение. Металл с весьма мелкозернистой структурой обладает обычно большей прочностью, чем тот же металл со структурой крупнозернистой. Так как размер зерна и состояние кристаллической структуры находятся в тесной зависимости от технологии и подвергаются резким изменениям под воздействием механической и термической обработки металла, то очевидно, что эти металлургические факторы оказывают большое влияние на свойства, определяющие механическую прочность металлов. Поскольку, однако, эти факторы не поддаются анализу на основе законов механики, они здесь не рассматриваются, и для ознакомления с ними следует обратиться к курсам физической металлургии ). В дальнейшем о них будет сказано лишь очень кратко. [c.56] В чистом металле внутри решетки металлических зерен могут находиться в тонко дисперсном состоянии небольшие количества неметаллических или металлических элементов первые могут при этом образовывать химические соединения с металлом, обнаруживающие себя в виде твердых или мягких мельчайших включений, шариков, игл и т. п., наконец, эти соединения могут распределяться по внепшим граничным поверхностям зерен. Один из компонентов стали—перлит состоит из тонких перемежающихся слоев карбида железа, известного под названием твердого цементита, и из мягкого а-железа. В малоуглеродистой стали перлит может встречаться в виде микроскопических скоплений внутри или вблизи ферритовых зерен (а-железо). В нормализованной стали с равными по величине небольшими ферритовыми зернами перлит распределяется преимущественно по ограничивающим поверхностям зерен. [c.58] Темные пятна представляют собой перлит. [c.59] Сплавы из смеси двух металлов приобретают максимальную прочность при некоторой определенной дозировке двух компонентов, причем прочность сплава может оказаться более высокой, чем прочность каждого из компонентов в отдельности. Оптимальную прочность можно иногда получить путем добавки к чистому металлическому элементу очень малого количества другого металла. Так, например, введение примерно 100 г серебра к 1 т свободной от примеси кислорода меди повышает сопротивление ползучести меди прп температурах от 120 до 150° С (т. е. понижает до минимальной величины малую скорость, с которой медь непрерывно деформируется под постоянным напряжением и при указанных температурах). Оптимальная прочность и наибольшая твердость в сплавах достигаются путем соответствующей термообработки, с последующим охлаждением, которое производится с требуемой скоростью, включая и очень высокую скорость (закалка). Термической обработкой достигаются еще и две другие важные цели 1) отжиг для снятия напряжений (обычно при умеренно высоких температурах) и 2) рекристаллизация в сочетании с предварительным наклепом. Благодаря отжигу снимаются нежелательные и вредные системы начальных или остаточных напряжений (здегь мы имеем применение процесса релаксации, о котором упоминалось в гл. I, на стр. 12), обусловленные различными технологическими процессами при изготовлении и механической обработке металлических изделий. Остаточные напряжения вызываются термическими напряжениями при неравномерном нагреве или охлаждении (в отлитых или сваренных изделиях), неравномерными пластическими деформациями (в полученных посредством прокатки полосах, листах и т. п.) пли теми и другими вместе. Наконец, остаточные напряжения могут возникнуть и при механической обработке (вызывающей пластические деформации в поверхностном слое, в результате давления режущего инструмента). [c.61] Упругая деформация кристаллических материалов, наблюдаемая в них под воздействием внешних сил, является результатом искажения кристаллической решетки, в которой расположены атомы, ионы и молекулы этих материалов. Подобным же образом упругие изменения объема и формы аморфных тел или изменения объема жидкостей под давлением также представляют собой следствия изменения расстояний между молекулами. Если пренебречь упругими деформациями, которые при обычно применяемых давлениях—порядка не свыше нескольких сот или тысяч атмосфер— весьма малы по сравнению с возможными остаточными (пластическими) деформациями, то для объяснения пластического течения твердых материалов можно ограничиться рассмотрением лишь остаточных изменений в относительном расположении элементов или атомов кристаллической решетки. [c.62] Явления, имеющие место при пластической деформации кристаллических твердых тел, лучше всего изучать на монокристаллах тех же самых размеров, какие приняты и для образцов в обычных лабораторных испытаниях материалов ). [c.62] Явление скольжения или трансляции состоит в относительном параллельном смещении частей кристалла по некоторым плоскостям на расстояния, могущие превышать во много тысяч раз расстояния между атомами в решетке. Эти смещения происходят обычно по одной или нескольким кристаллографическим плоскостям, занимаюпогм в кристалле определенные положения. [c.63] Вернуться к основной статье